Chémia čiernobielej fotografie

Klasický čiernobiely film (aj fotopapier) je pokrytý fotografickou emulziou: tenkou vrstvou želatíny, v ktorej sú rozptýlené milióny drobných kryštálikov bromidu strieborného $\text{AgBr}$ (často s trochou jodidu strieborného). Halogenidy striebra sú citlivé na svetlo. Keď stlačíme spúšť a na film dopadne svetlo, fotón vyrazí z bromidového iónu elektrón:

$$\text{Br}^- \xrightarrow{h\nu} \text{Br} + e^-$$

Elektrón sa zachytí na ióne striebra a redukuje ho na atóm kovového striebra:

$$\text{Ag}^+ + e^- \rightarrow \text{Ag}$$

V osvetlenom zrnku tak vznikne malý zhluk niekoľkých atómov striebra. Okom ho nevidno, film po expozícii vyzerá rovnako ako predtým. Hovoríme o latentnom (skrytom) obraze. Bróm sa viaže na želatínu. O tom, ako sa správa bróm a ostatné halogény, sa dočítate v lekcii Halogény.

1. Vývojka. Film sa v úplnej tme vloží do vývojky, zásaditého roztoku redukovadla (napríklad hydrochinónu alebo metolu). Vývojka redukuje zrnká bromidu strieborného na kovové striebro. Zárodky striebra z latentného obrazu túto reakciu katalyzujú, preto sa osvetlené zrnká premenia oveľa rýchlejšie ako neosvetlené. Z niekoľkých atómov sa tak stane zrnko s miliardami atómov striebra, zosilnenie je obrovské. Zjednodušene:

$$2\,\text{AgBr} + \text{C}_6\text{H}_4(\text{OH})_2 \rightarrow 2\,\text{Ag} + \text{C}_6\text{H}_4\text{O}_2 + 2\,\text{HBr}$$

Vzniknutý bromovodík neutralizujú zásadité látky vo vývojke. Jemne rozptýlené striebro nie je lesklé, ale čierne, lebo pohlcuje svetlo. Porovnajte s pokusom Strieborné zrkadlo, kde vzniká súvislá lesklá vrstva striebra.

2. Prerušovací kúpeľ. Zriedená kyselina octová ($\text{CH}_3\text{COOH}$) zneutralizuje zásaditú vývojku a vyvolávanie okamžite zastaví.

3. Ustaľovač. Na filme stále zostáva neosvetlený bromid strieborný. Keby sme film vyniesli na svetlo, sčernel by celý. Ustaľovač s tiosíranom sodným ($\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3$) ho rozpustí za vzniku rozpustného komplexu:

$$\text{AgBr} + 2\,\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3 \rightarrow \text{Na}_3[\text{Ag}(\text{S}_2\text{O}_3)_2] + \text{NaBr}$$

4. Pranie a sušenie. Vodou sa vymyjú zvyšky solí a na filme zostane len čierne striebro v želatíne. Obraz je trvalý.

Krok	Roztok	Čo sa deje
expozícia	svetlo	vzniká latentný obraz (zárodky Ag)
vyvolanie	vývojka (hydrochinón, zásadité prostredie)	osvetlené AgBr → čierne Ag
prerušenie	zriedená kyselina octová	zastavenie vyvolávania
ustálenie	tiosíran sodný	neosvetlený AgBr sa rozpustí ako komplex
pranie	voda	odstránenie zvyškov solí

Kam dopadlo veľa svetla, vzniklo veľa striebra a film je tmavý. Tmavé miesta scény zostali na filme priehľadné. Výsledkom je negatív, na ktorom sú svetlá a tiene obrátené. Aby sme dostali normálnu fotografiu (pozitív), negatívom presvietime fotopapier s citlivou vrstvou halogenidov striebra ($\text{AgBr}$, $\text{AgCl}$) a vyvoláme ho rovnakým postupom. Obrátením negatívu vznikne znova správny obraz. Z jedného negatívu tak možno urobiť ľubovoľný počet kópií.

• 1819: John Herschel zistil, že tiosíran sodný rozpúšťa halogenidy striebra. Fotografi mu dodnes hovoria „hypo“.
• 1826 až 1827: Joseph Nicéphore Niépce zhotovil najstaršiu zachovanú fotografiu, na expozíciu potreboval mnoho hodín.
• 1839: Louis Daguerre predstavil daguerrotypiu: postriebrená medená platňa citlivá vďaka jodidu striebornému, vyvolaná ortuťovými parami. Každý obraz bol originál.
• 1841: William Henry Fox Talbot si dal patentovať kalotypiu, prvý postup s negatívom a pozitívom.
• 1871: Richard Leach Maddox navrhol želatínovú emulziu s bromidom strieborným, základ filmov na celé 20. storočie.

Inú, železitú cestu k obrazu (modrotlač) ukazuje pokus Berlínska modrá a kyanotypia.