An Original Method for Computing Overall Diffusion Coefficients of Oxidized Colour Developers in Gelatin

Abstract

An original method to compute overall diffusion coefficients of oxidized colour developers in gelatin has been developed.

A flat silver electrode coated with a gelatin interlayer and a chromogenic coupler layer is used. In alkaline solution, the developer IS oxidized electrochemically on the silver surface on the electrode. A flat cloud of oxidized developer is formed. It diffuses through the interlayer of gelatin and reacts with the coupler to form a dye. The rate of formation of the dye is recorded by a reflection densitometry technique.

Simultaneous diffusion and chemical reactions (deamination) of the oxidized developer in the gelatin interlayer are involved. Steady-state solutions of the differential equation describing the process are used to calculate the value of the overall diffusion coefficient.

The method has been applied to 4-amino-3-methyl-N-ethyl-N-(ß-methylsulphonamidoethyl)aniline. The results obtained at pH 10, 10.7 and 11.5 show a noticeable increase (about 4 times) of the overall diffusion coefficient when the pH increases from 10 to 11.5.

In summary the method appears to be suitable to evaluate overall diffusional properties of oxidized colour developers and for the first time allows operation under experimental conditions identical with those usual in customary photography.

Abrégé

Une méthode originale permettant de calculer les coefficients de diffusion des développateurs couleur oxydés, dans la gélatine, a été mise au point.

Une électrode d’argent plane sur laquelle ont été successivement couchées une intercouche de gélatine et une couche contenant un coupleur chromogéne est utilisée. En solution alcaline, le développateur oxydé électrochimiquement à la surface de I’electrode d’argent diffuse a travers I’intercouche de gélatine et va réagir dans la deuxième couche Où il forme un colorant. La vitesse de formation du colorant est suive en continu é I’aide d’un dispositif de lecture de densité par réflexion.

Dans I’intercouche de gélatine, le développateur est soumis si multanément à un processus de diffusion et à des réactions chimiques (désamination). La solution de I’équation différentielle décrivant Ie système en regime stationnaire est utilisée pour calculer la valeur du coefficient de diffussion dans la gélatine du développateur oxydé étudié.

La méthode a été appliqué au 4-amino-3-méthyl-N-éthyl-N-(ß-methylsulphonamidoéthyl)aniline. Les résultats obtenus à pH 10, 10’7 et 11’5 montrent que Ie coefficient de diffusion global croît notablement, environ 4 fois, quand le pH passe de 10 à 11.5.

En résumé la méthode mise au point apparait être utilisable pour déterminer les valeurs globales des coefficients de diffusion dans la gélatine des développateurs couleur oxydés. Elle permet d’opérer pour la première fois avec des conditions experimentales qui Sont pratiquement, celles de la photographie couleur usuelle.

Zusammenfassung

Es wurde eine Methode zur Berechnung del’ Gesamtdiffusionskocffizienten von oxydierten Farbentwicklern in Gelatine entwickelt. Dabei wurde eine f1ache Silbereflektrode benutzt. die mit einer Gelatinezwischensehicht under elner Farbkupplerschicht bedeckt war. Del’ Entwickler wird in alkalischer Losung an del’ Silberoberflache del’ Elektrode oxydiert. Es bildet sich eine f1ache Wolke aus oxydiertem Entwickler. Sie diffundiert durch die Gelatinezwischensehicht und reagiert mit dem Kelppler unter Farbstoffbildung. Del’ Verlauf der Farbsfoffbildung wird mit Hilfe eines ReOektions-Densitometers aufgezeichnet. Diffusion und chemische Reaktionen (Desaminierung) in del’ Gelatinezwischen-schicht erfolgen gleichzeitig. Losungen del’ Differenzial- gleichung, die den Prozess in Gleichgewicht beschreiben, werden benutzt den Wert des Diffusionskoeffizient zu berechnen.

Diese Methode wurde am 4-amino-3-methyl-N-aethyl-N-(ß-methylsulphonamidoaethyI)-anilin angewandt. Die Resultate am pH 10, 10.7, und 11.5 zeigen eine betrachtliche Sieigerung (ungefahr 4x) des Gesamtdiffusionskoeffizient wenn del’ pH von 10 bis 11.5 erhöht wird.

Zusammenfassend, die Methode erlaubt die Bestimmung del’ gesamt Diffusionseigenschaften des oxidierten Farbentwicklers und man kann, zum ersten Mal, unter experimentellen Bedingungen, genau wie in dre normalen Farbphotographie, arbeiten.

Sommario;

E’ stato sviluppato un metodo originale per valutare i coefficienti globali di diffusione dello sviluppatore cromogenoossidato nella gelatina. Viene usato un elettrodo piatto di argento su cui viene steso uno strato di gelatina ed uno contenente un orrnatore di colore.

In soluzione alcalina, 10 sviluppatore é ossidato eletrochimicamente sulla superficie d’argento dell’-eJettrodo per cui si forma una nube di sviluppatore ossidato.

Questo diffonde attraverso 10 strato di gelatina sino a rcagire col copulante per formare il colore.

L’entità di formazione del colorante é registrata mediante un densitometro a rioessione.

In questo processo sono contemporaneamente interessate, nello strato di gelatina, la diffusione e Ie reazione chimiche (deaminazione) della svilupatore ossidato.

La risoluzione di equazioni differenziali descriventi il processo é stata usata per calcolare if vafore dei coeffieienti globati diffusione. II metoda é stato applicato al 4-amino-3-metil-N-etil-N-(ß-metilsulfonamidoetil) anilina.

I risultati ottenuti a pH 10, 10.7,11.5 mostrano un incremento significativo (circa 4 volte) del coefficiente globale di diffusione quando il pH aumenta da 10 a 11.5.

In definitiva, if metodo sembra essere conveniente per valutare Ie proprietà di diffusione dello sviluppatore cromogeno ossidato e; per la prima volta, permette I’impiego in condizioni sperimentali, di operazioni identiche a quelle usate nella comune pratica Otografica.