El blau de metilè en la tinció de tèxtils i paper: Basic Blue 9 a la tintoreria

El blau de metilè va passar quinze anys com a colorant comercial abans que ningú l'administrés a un pacient. Heinrich Caro el va sintetitzar a BASF el 1876 com a colorant tèxtil, i tant la història de la mateixa BASF com la Societat Americana de Química el descriuen com un colorant creat per al cotó. Els treballs de Koch sobre tinció mèdica van arribar cap al 1880, i els tractaments contra la malària del 1891, encara més tard. Tot allò en què es va convertir després el compost —colorant de tinció, indicador, fàrmac— va començar amb una entrada en un catàleg de colorants.

Aquesta entrada continua sent la manera correcta d'interpretar la substància en un entorn industrial. En el llenguatge de la tintoreria no és clorur de metiltionini. És Basic Blue 9.

Un compost, dos sistemes de numeració

El Colour Index identifica cada colorant comercial de dues maneres. El nom genèric descriu l'aplicació i l'ús; el número de constitució descriu l'estructura química. El blau de metilè té el nom genèric C.I. Basic Blue 9 i el número de constitució C.I. 52015, que el situen en la classe de les tiazines, que ocupa els números del 52000 al 52999, tal com confirma una descripció recent del Colour Index que fa servir el blau de metilè com a exemple explicat.

La química que hi ha darrere dels números és el catió fenotiazínic aparellat amb clorur: fórmula anhidra C16H18ClN3S, amb una massa molar d'uns 319.9 g/mol i CAS 61-73-4, i el trihidrat comercial habitual, d'uns 373.9 g/mol i CAS 7220-79-3. La sal comercial forma cristalls de color verd fosc amb lluïssor de bronze que es dissolen donant una solució de blau intens, i una solució de l'1 per cent del trihidrat té un pH de 3 a 4.5 segons PubChem i una revisió recent de les propietats moleculars. Qui el compri en bidons hauria de comprovar quin número CAS figura a l'etiqueta, perquè un quilogram de trihidrat conté aproximadament un 15 per cent menys de cromòfor que un quilogram de sal anhidra. Val la pena aclarir què s'està pesant exactament abans de fer cap càlcul de tinció.

El concepte d'unió: un catió que busca anions

Els colorants bàsics són colorants catiònics. En solució, l'espècie acolorida té càrrega positiva, de manera que s'uneix amb més facilitat a les fibres que ofereixen llocs aniònics. Aquest únic fet permet predir gairebé tot el patró d'aplicació.

La fibra acrílica és el substrat de manual. Habitualment presenta grups carboxilat o sulfonat, i l'atracció iònica entre aquests llocs i el catió del colorant proporciona una substantivitat elevada, tal com es descriu en estudis sobre la tinció catiònica convencional de l'acrílic i la química de les fibres acríliques. La llana i la seda també absorbeixen directament els colorants bàsics en llocs amb càrrega negativa i donen tonalitats brillants, tot i que les referències tèxtils adverteixen que els colorants bàsics més antics solen presentar poca solidesa a la llum sobre aquestes fibres, un aspecte resumit en un manual obert de coloració tèxtil.

El cotó és l'excepció important. La cel·lulosa sense tractar té poca afinitat pels colorants bàsics tradicionals, i és justament per això que el «colorant per al cotó» de Caro necessitava ajuda. La pràctica històrica consistia a mordentar el cotó amb àcid tànnic, habitualment fixat amb tàrtar emètic (tartrat d'antimoni i potassi), per produir un complex insoluble de taní i colorant sobre la fibra. Un manual de tinció del cotó de l'època exposa les tres operacions —tractament amb taní, fixació i tinció— a The Dyeing of Cotton Fabrics. El niló corrent requereix un matís semblant: és principalment un substrat per a colorants àcids, i només el niló modificat expressament amb grups sulfonat, comercialitzat com a niló tenyible amb colorants catiònics i descrit en treballs com US6312805B1, absorbeix intensament els colorants bàsics.

Per tant, el resum per fibres és breu. Cotó amb un mordent de taní per motius històrics; llana i seda directament, però amb poca permanència del color; acrílic com a substrat modern químicament natural; niló corrent, en gran part descartat.

Brillant, però poc permanent

El punt feble no va ser mai aconseguir aplicar-hi el color. Era mantenir-l'hi. Un estudi del 2019 que va tenyir cotó, seda i llana directament amb blau de metilè trihidrat va mesurar una qualificació de solidesa a la llum d'1, el valor més baix de l'escala, en totes tres fibres segons ISO 105-B02, amb una millora de la retenció només després d'un tractament posterior amb esmectita, tal com es va publicar a RSC Advances. La bibliografia més antiga diu el mateix amb el llenguatge de l'època: molts colors bàsics s'esvaeixen amb la llum, tal com recull l'article sobre tinció de l'Encyclopaedia Britannica del 1911.

La química del bany afegeix una segona precaució. Els colorants bàsics s'apliquen normalment en condicions neutres o lleugerament àcides, i una alcalinitat elevada és especialment perjudicial per al blau de metilè: en una solució aquosa alcalina de 0.1 M, s'hidrolitza principalment a violeta de metilè de Bernthsen, un producte lipòfil intensament acolorit, en lloc de romandre inalterat, segons un estudi sobre l'efecte dels àlcalis sobre el blau de metilè. Per tant, els residus d'un descruat alcalí en el material, o un tractament posterior alcalí, poden modificar la tonalitat per raons químiques que no tenen res a veure amb la fixació. El cicle redox que hi ha darrere dels canvis de color és un tema a part, però la regla pràctica és senzilla: eviteu una alcalinitat elevada al bany.

Paper, tinta i còpies amb paper carbó

La tinció del paper està documentada com una aplicació comercial actual. Un proveïdor de Basic Blue 9 inclou el paper juntament amb la coloració de seda, cànem, fusta i bambú, a més de la fabricació de tintes i laques colorants, a la seva fitxa d'aplicacions del producte. La tinta té una documentació més sòlida: l'Índia havia mantingut una norma específica, IS 2230:1962, per al colorant blau de metilè destinat a la indústria de la tinta, ara retirada però recollida a l'informe anual del BIS del 1962 al 1963 i catalogada com a retirada.

El paper carbó també està documentat. Una patent nord-americana del 1933 sobre recobriments per a paper carbó descriu tintes d'oli i cera que contenen colorants d'anilina, entre els quals el blau de metilè, a US1925235A. I un estudi del 2024 sobre llapis de còpia blaus històrics, en l'àmbit de la ciència del patrimoni, va trobar el blau de metilè entre els colorants més comuns, alhora que documentava exactament el comportament que una tintoreria hauria previst: una gran sensibilitat a la llum i una tendència del colorant a migrar quan es mulla, publicat a npj Heritage Science. El llapis que feia còpies brillants i s'esvaïa amb la llum del sol es basa en la mateixa química que el cotó que es tenyia amb un color brillant i s'esvaïa a la finestra.

Tres graus, tres règims d'especificacions

Aquesta és la comparació més important, perquè el mateix nom engloba materials fabricats segons especificacions incompatibles. El grau tèxtil, el colorant de tinció biològica i el grau farmacèutic no són esglaons d'una única escala de puresa. Responen a preguntes diferents.

Cal destacar dues confusions de la taula. En primer lloc, un colorant tèxtil del «100 per cent» no és cromòfor pur al 100 per cent; ISO 105-Z10 defineix el poder colorant en relació amb un colorant de referència. En segon lloc, un colorant de tinció certificat amb un contingut de colorant del 82 per cent no és un producte farmacèutic que hagi suspès les proves; ha superat una prova diferent. La vessant farmacèutica queda il·lustrada per un informe de desenvolupament de procés que va mantenir els metalls totals per sota de 20 ppm, Azure B per sota del 2 per cent i altres impureses per sota del 0.5 per cent, xifres que descriuen aquell procés a l'estudi publicat sobre Proveblue, no una especificació tèxtil universal. I el motiu pel qual Azure B té un estàndard de referència propi és que és alhora la principal impuresa de desmetilació i un metabòlit farmacològicament actiu per si mateix, una qüestió tractada en la recerca sobre Azure B.

Per a una tintoreria, els controls pràctics de recepció es desprenen de la columna de l'esquerra: tonalitat respecte de l'estàndard, poder colorant relatiu, solubilitat i matèria insoluble, humitat i uniformitat entre lots. Res d'aquesta llista fa que el contingut del bidó sigui apte per al laboratori, i encara menys per al consum.

Com llegir una fitxa tècnica de Basic Blue 9

Una fitxa tècnica típica inclou quatre xifres, i cadascuna respon a una pregunta diferent. El poder colorant, expressat com a percentatge respecte del lot de referència del proveïdor, indica al tintorer quina quantitat de colorant ha de pesar per obtenir una intensitat de color determinada; un lot amb un poder colorant del 105 per cent necessita aproximadament un 5 per cent menys de pes que l'estàndard. El contingut de colorant, quan s'indica, és la fracció química de cromòfor real, i sempre és inferior al que suggereix la xifra del poder colorant, perquè la pols comercial inclou humitat i diluents. La matèria insoluble en aigua, limitada a nivells com ara l'1.5 per cent, permet predir punts de color i obturacions dels filtres, més que no pas la tonalitat. La humitat completa el panorama i interactua amb la qüestió de l'hidrat: el trihidrat conté tres molècules d'aigua de cristal·lització, de manera que un quilo en conté aproximadament sis setenes parts del cromòfor d'un quilo de sal anhidra. Una recepta formulada per a un hidrat però pesada amb l'altre tindrà una desviació d'aquesta proporció en la intensitat de color abans que el material entri al bany.

Una nota sobre els efluents

El blau de metilè té un color intens i és fàcil de seguir per espectrofotometria; els estudis d'adsorció solen monitorar-ne l'absorbància visible al voltant dels 663 a 665 nm, com en un estudi de biosorció i un estudi d'adsorció amb hidrogel. Aquesta facilitat el va convertir en el colorant catiònic model de la recerca sobre aigües residuals: una revisió important al Journal of Hazardous Materials examina la seva eliminació per adsorció sobre materials de baix cost, i inclou efluents tèxtils, paperers i d'impressió.

La condició de model té dues cares. El volum d'articles sobre adsorció no demostra que el blau de metilè mateix sigui un dels principals contaminants tèxtils actuals; demostra que el compost és un substitut pràctic per representar els colorants catiònics en general. Llegiu les afirmacions sobre efluents tenint present aquesta distinció.

El nom és l'advertiment

Basic Blue 9, C.I. 52015, clorur de metiltionini: tres noms per a un mateix cromòfor, venut sota almenys tres règims d'especificacions. Al material tèxtil que Caro va crear per al cotó no se li va exigir mai que fos apte per a la ingestió, i cap certificat redactat per a la tonalitat i el poder colorant no el pot convertir en això. Quan el mateix nom del bidó apareix en un prestatge de laboratori, és l'especificació, no el color, allò que us diu què teniu a les mans.