The Induction Period in Physical Development

Abstract

The early stages of pure physical development were studied under conditions of constant pAg and in the presence of additives known to influence the "induction period” in chemical development. It appears that the rate of pure physical development is markedly dependent on the nucleus charge and on the charge on the developing agent, at least for hydroquinone type developing agents. The results for the acceleration and retardation of development by quaternary ammonium and halide ions, etc., can be very well interpreted by the Boltzmann distribution equation. The results also indicate that for some developing agents adsorption may be important and may tend to moderate the effect of charge.

Under conditions of low surface charge and in the absence of halide and traces of thiosulphate ion the normally mild develop-ing agents hydroquinone monosulphonate and disulphonate are as active as hydroquinone. The active species of all three appears to be the semiquinone anion.

It appears that the autocatalysis or the “induction period” in normal chemical development is due to the increasing surface area of the growing speck but that the rate of growth per unit area is made very much less for negative developing agents by surface charge.

resume

Les premiers stades d’un développement physique pur ont été étudiés à pAg constant en présence de rajouts connus pour influencer la “période d’induction" du développement chimique. Il apparaît que la cinétique du développement physique pur dépend fortement de la charge des nuclei et de la charge du développateur, tout au moins dans le cas des développa leurs type hydroquinonc. Les résultats obtenus concernant l’accélération et le ralentissement du développement par les ammoniums quaternaires et par les ions halogénure . . . peuvent être correctement interprétés par l’équation de distribution de Boltzmann. Ces résultats montrent également que pour certains développateurs l’adsorption peut jouer un rôle important et peur tendre à limiter l’effet de charge.

Pour de faibles charges superficielles et en l’absence d’ions halogénure et de traces de thiosulfate, les hydroquinones mono et disulfonates, qui sont normalement des développateurs peu énergiques, peuvent être aussi actifs que l’hydroquinone. Les espèces actives de ces trois développateurs paraissent être les anions semiquinone.

Il apparaît que l’autocatalyse, et par suite la période d’induction, dans un développement chimique normal est due à l’augmentation de l’aire superficielle des germes en cours de croissance mais que, pour les développateurs négatifs, la vitesse de croissance par unité de surface est considérablement diminuée par la charge superficielle.

Zusammenfassung

Das Anfangsstadium der reinen physikalischen Ent Wicklung wurde bei konstantem pAg untersucht in Gegenwart von Zusätzen die die “Induktionsperiode” bei der chemischen Entwicklung beeinflussen. Dabei ergab sich, daß die Geschwindigkeit der reinen physikalischen Entwicklung deutlich von der Ladung des Entwicklungskeimes und der Ladung des Entwicklermoleküles (bzw. Ent- wicklcrions) abhängt, zumindest bei Entwicklersubstanzen vom Hydrochinon-Typ. Die Beschleunigung bzw. Hemmung der Entwicklung durch quaternäre Ammoniumsalze, Halogenidionen etc. kann recht gut mit Hilfe der Boltzmann-Gleichung beschrieben werden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, daß für einige Entwicklersubstanzen die Adsorption wichtig sein und den Ladungseffekt beeinflussen könnte. Bei geringer Oberflachenladung und in Abwesenheit von Halogenid- und Thiosulfationen sind die normalerweise schwachen Entwicklersubstanzen Hydrochinonmonosulfonat und -disulfonat ebenso aktiv wie Hydrochinon selbst. Die aktive Form scheint bei allen drei Substanzen das Semi- chinon-Anion zu sein. Die Autokatalyse bzw. die “Induktionsperiode” bei der normalen chemischen Entwicklung läßt sich auf die wachsende Oberfläche des Entwicklungskeimes zurückführen. Jedoch wird für negativ geladene Entwicklersubstanzen die Bntwicklungsgeschwindigkeit durch die Oberflächenladung stark herabgesetzt.

Sono stati studiati gli stadi iniziali di uno sviluppo puramente fisico in condizioni di pAg costante e in presenza di aggiunte capaci di influenzare il "periodo di induzione" dello sviluppo chimico.

Sembra che la velocità dello sviluppo puramente fisico sia nettamente dipendente dalla carica del nucleo e dalla carica dell’agente sviluppatore, almeno per sostanze sviluppatici del tipo idrochinone.

I risultati relativi al ritardo e all’accelerazione dello sviluppo da parte di ioni ammonio quaternario e alogenuri, etc. vengono bene interpretati con l’equazione della distribuzione di Boltzmann. Inoltre i risultati indicano che per alcuni sviluppatori l’adsorbimento può essere importante e può avere tendenza a moderare l’effetto della carica.

In condizioni di bassa carica superficiale e in assenza di alogenuri e di tracce di ione tiosolfato, l’idrochinone monosolfonato e il disul- fonato, di norma blandi sviluppatori, sono altrettanto attivi quanto l'idrochinone.

La specie attiva di tutti questi tre sembra sia l’anione semichinonico.

Sembra che l’autocatalisi o “periodo di induzione” del normale sviluppo chimico sia dovuta all’aumento dell’area superficiale dei germi in crescita, ma che la velocità di crescita per unità di area venga fortemente diminuita dalla carica superficiale per sostanze sviluppatrici negative.