Фото за завтраком

Подумайте о том, какие процессы происходят во время проявления пленки и что многие обычно делают за завтраком.

Проявление — это восстановление серебра из его соли. Какие сравнительно простые органические вещества-восстановители можно найти на кухне?

«Классическая» черно-белая пленка фотопленка и фотобумага в основе своей содержат фотоэмульсию с бромидом серебра (AgBr), нанесенную на прозрачную полимерную пленку. Воздействие света на нее приводит к восстановлению серебра из соли:

2AgBr = Ag + Br₂

Так появляется «скрытое изображение». Заметим, что экспонируется (подвергается воздействию света) пленка на короткое время — чтобы различие в освещенности деталей кадра было заметно. Если подержать пленку на свету долго, то прореагирует весь бромид серебра — и мы получим не проэкспонированную, а засвеченную непрозрачную пленку.

Восстановление серебра из соли — это простейшая окислительно-восстановительная реакция. Ион серебра Ag⁺ в ней восстанавливается до атома серебра, принимая электрон, а ион брома Br^– окисляется, отдавая под действием света электрон атому серебра.

Проявление призвано провести тот же самый процесс, но уже при помощи определенных восстановителей, которые сами будут отдавать электроны серебру, оставляя ионы брома неизменными. Проявление идет гораздо быстрее вокруг выделившихся при экспонировании пленки кристалликов серебра: в этой реакции они выступают в качестве катализатора, ускоряющего реакцию, но в ней не расходующегося. За рассчитанное время проявки успевает прореагировать только бромид серебра в области, подвергшейся экспонированию, — поэтому перепроявлять пленку тоже не надо.

Основные проявители, которые уже давно используются в фотографии, — это органические восстановители, отвечающие так называемой формуле Кендалла–Пельца. В них обязательно должен быть фрагмент a–(–C=A–)_n–a', где А — это атом азота или углерода, а a и a' — это активные группы, в первую очередь –OH и –NH₂.

Такие вещества легко вступают в окислительно-восстановительные реакции в качестве восстановителя. Классика жанра — метол или гидрохинон (обычно используют их смесь).

Вот, к примеру, как работает в качестве проявителя гидрохинон (в присутствии сульфита натрия и щелочи):

Выделяющийся бромоводород (HBr) связывается щелочью, а образующийся хинон восстанавливается сульфитом натрия. Итоговая реакция выглядит так:

Сходным образом реагируют и вещества с аминогруппами, только вместо хинонов образуются в качестве промежуточного продукта имины:

Что же во время завтрака у нас может быть похожего? Органические восстановители — это достаточно простые низкомолекулярные вещества. То есть при помощи белков, жиров или углеводов проявку пленки не осуществить. Что же во время завтрака у нас может быть похожего? Завтрак — это не только еда, но и питье. Кофе! Вспомним формулу кофеина:

На первый взгляд, не очень похоже на нашу формулу. Однако если добавить щелочь, кофеин превращается в кофеидин (C₇H₁₂N₄O).

Это вещество уже подходит под формулу Кендалла–Пельца. Остается вопрос: где нам взять на кухне щелочь? Тем более что реакции восстановления тоже требуют щелочной среды. Нам подойдет сода. Желательно — кальцинированная сода (Na₂CO₃), она создает более щелочную среду, чем питьевая (NaHCO₃); в последнем случае проявка может затянуться до обеда или до ужина.

Кстати, есть альтернатива для кофеина — аскорбиновая кислота. Вот, посмотрите на ее формулу:

Аскорбиновая кислота тоже подходит, если только она есть у вас дома. Более того, можно (и даже лучше) использовать смесь растворимого кофе, соды и аскорбинки.

Здесь, правда, возникает вопрос: как же так, нам нужна щелочная среда, а мы хотим использовать кислоту? Дело в том, что аскорбиновая кислота — очень слабая кислота, и в присутствии соды мы вообще будем иметь дело только с ее натриевой солью.

Итак, пленку мы проявили — и решили задачу. Ведь кофе подойдет и для печати фотографий. Однако те, кто когда-нибудь проявлял пленку сам, знает, что если ее только проявить, а потом извлечь на свет божий, добра не будет. Сразу же появится вуаль на изображении, а потом вообще всё пропадет. В чём же дело?

Разумеется, изображение нужно закрепить — ведь мы провели химическую реакцию только в тех местах эмульсии, куда попал свет. Но с других мест пленки бромид серебра никуда не делся, верно? И когда мы достанем пленку на свет, реакция пойдет заново, тем более что у нас создалась щелочная среда, да еще и остатки проявителя проникли в эмульсию.

Поэтому требуется фиксаж. У него сразу две задачи — остановить процесс проявления и растворить излишки бромида серебра, переведя его в раствор. Иногда этот процесс разделяют на два — полоскание пленки в стоп-растворе и в растворе фиксажа. В таком случае стоп-раствором служит обычная кислота, к примеру уксусная. В кислой среде восстановление серебра из солей прекращается. Ну а для любителей сэкономить время специально придумали кислый фиксаж — смесь бисульфита натрия (NaНSO₃), который создает кислую среду, и тиосульфата натрия (Na₂S₂O₃) — потому что тиосульфат серебра, в отличие от бромида, хорошо растворим в воде. Конечно, еще лучше в воде растворяется цианид серебра, но продавать в качестве фиксажа цианистый калий — это перебор. Хотя в старину использовали и цианистый калий. До сих пор среди фотографов есть приверженцы так называемого коллоидного метода, которые фиксируют свои отпечатки цианистым калием.

Вот что происходит с нерастворимым бромидом серебра при фиксировании:

2AgBr + Na₂S₂O₃ = Ag₂S₂O₃ + 2NaBr (в правой части уравнения — растворимые вещества).

Не буду скрывать, мои знакомые использовали самый обыкновенный фиксаж, который был у них дома. Однако мне доводилось слышать об умельцах, которые решили из принципа провести весь процесс подручными средствами. Дело в том, что прекрасно растворяет бромид серебра еще и раствор аммиака, который образует с ним комплексное соединение, растворимое в воде:

AgBr + 2NH₃ = [Ag(NH₃)₂]Br.

Но фиксировать отпечатки в собственной моче — это всё-таки перебор.

Натюрморт, 18 × 24 см. Амбротип Алексея Алексеева

Казалось бы, изобретение цифровой фотографии «убило» напрочь всю фотохимию. Уже с начала 2000-х мы слышим: еще пара лет, и не останется ни фотопленки, ни фотобумаги — только матрицы и принтеры. Однако в магии превращения эмульсии бромида серебра в фотографию, видимо, что-то есть, да и изображение получается совсем другим (по выразительности, по способности передавать детали в тенях и светах), нежели при цифровом методе. Поэтому до сих пор производятся пленки, выпускается фотохимия и оборудование для проявки — и вряд ли пленочной фотографии грозит смерть.

Более того, описанный в решении фотопроцесс с экспонированием эмульсии бромида серебра и проявлением его разными проявителями — далеко не единственный, который используют современные фотографы, да и даже в нём существуют нюансы. Есть цветная и черно-белая фотография, есть негативные и позитивные пленки. Основные химические реакции, которые происходят при экспонировании, проявлении и фиксировании, — одни и те же, однако результат получается разный. И даже в пределах одного процесса небольшое изменение условий — состава проявителя, температуры процесса, времени проявления, дополнительного освещения отпечатка после проявки (соляризация)  — может дать очень разные результаты.

Существует множество иных вариаций «серебряной» фотографии. В первую очередь, это старинные процессы, существовавшие до создания фото- или кинопленки, возрожденные и «доведенные до ума» современными мастерами.

Цианотипия водоросли Dictyota dichotoma из книги Анны Аткинс Photographs of British Algae: Cyanotype Impressions (1843–1853)

К примеру, мокро-коллодионный процесс, когда фотограф сам готовит эмульсию йодида (не бромида!) серебра на стеклянной пластинке, заливая ее раствором йодистого калия в коллодии (растворе нитроцеллюлозы в этаноле и диэтиловом эфире), и уже на пластинке, в полной темноте, получает йодистое серебро, добавляя к готовому раствору нитрат серебра. Съемку делают на пластинке, которая еще не высохла, и сразу же проявляют (как правило, пирогаллолом), а фиксируют цианистым калием. Очень много возни, но снимки получаются совсем другие — цифровым методом или обычным «серебряным» такого не достичь.

В-третьих, можно обойтись и вовсе без серебра. Например, есть такой метод фотопечати — цианотипия. Листовой негатив (большую пленку с форматом кадра, скажем, 8 на 10 дюймов) прикладывают к акварельной бумаге, обработанной красной кровяной солью (гексацианоферратом калия K₃[Fe(CN)₆]) и цитратом аммония-железа (III), и облучают ультрафиолетом. УФ-лучи восстанавливают ионы железа Fe³⁺ из цитрата до железа Fe²⁺, которые с красной кровяной солью образуют краситель берлинскую лазурь Fe₃[Fe(CN)₆]₂. Получаются красивые голубые отпечатки.

Химия современной фотографии по-прежнему богата, и те, кто умеют пользоваться всем ее арсеналом, способны добиться гораздо большей выразительности своих снимков, чем при помощи Фотошопа.