Hoá học thuốc nhuộm

LỜI NÓI ĐẦU

Nền kinh tế nước ta đang trên đà đổi mới và phát triền, nhu cầu thuốc nhuộm và
chất màu hữu cơ dùng để nhuộm và in hoa hàng dệt kể cả các mặt hàng hiếm như lụa tơ
tằm, len và các mặt hàng từ nhiều loại sơ sợi tổng hợp tăng lên nhanh chóng. Thuốc
nhuộm và chất màu còn được sử dụng nhiều trong các ngành mà trước đây chưa có nhu
cầu cao như: pha chế sơn, màu, nhuộm, nhựa hoá học và cao su, nhuộm giấy, in văn hoá
phẩm và bao bì, nhuộm da thuộc và lông thú; chúng cũng được dùng đề nhuộm chiếu cói,
mây tre, nhuộm thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm v.v. Thuốc nhuộm và chất màu đang
được sử dụng để tạo dáng đẹp cho các mặt hàng tiêu dùng, phục vụ cho mốt thời trang rất
đa dạng của hàng may mặc và trang trí màu sắc trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Song
nước ta chưa chế tạo được thuốc nhuộm, dường như toàn bộ thuốc nhuộm dùng cho các
lĩnh vực kể trên đều phải nhập khẩu. Một số viện và trường đại học đang nghiên cứu chế
tạo nhưng vẫn còn ở giai đoạn thử nghiệm. Thuốc nhuộm và chất màu lại là loại vật tư
khá đắt, việc nắm vững tính năng của mỗi chủng loại, lựa chọn cho đúng mặt hàng để chế
tạo hay sử dụng bảo đảm đạt chất lượng và hiệu quả màu sắc cao nhất mà lại tiết kiệm
nhất là việc làm không dễ dàng.
Biên soạn cuốn sách này chúng tôi có ý định đáp ứng phần nào những kiến thức cơ
bản nhất cho số đông bạn đọc về lý thuyết màu sắc, về nguyên tắc tổng hợp thuốc nhuộm;
về tên gọi, cấu tạo hoá học, tính chất và phạm vi sử dụng của các lớp thuốc nhuộm kỹ
thuật; về các phương pháp kiểm tra, đánh giá và phân tích thuốc nhuộm.
Chương I và chương III do PGS, TS Cao Hữu Trượng biên soạn, Chương II và IV do
PGS, TS Hoàng Thị Lĩnh biên soạn. Phần bổ sung do PGS, TS Hoàng Thị Lĩnh biên soạn.
Nội dung trình bày trong tập sách không những là những kiến thức và hiểu biết chung
được lựa chọn trong các tài liệu mà còn là những kinh nghiệm chuyên môn đã tích lũy
được sau nhiều năm công tác, giảng dạy.
Chúng tôi hy vọng cuốn sách này sẽ là tài liệu tham khảo bổ ích cho nhiều cán bộ
khoa học, kỹ sư, cán bộ kỹ thuật đang dành thời gian cho việc nghiên cứu chế tạo và sử
dụng thuốc nhuộm; nó cũng giúp các nhà doanh nghiệp, các cán bộ làm công tác giao
dịch xuất nhập khẩu. Đặc biệt cuốn sách này còn giúp ích cho nhiều sinh viên, học sinh
các trường đại học, cao đẳng và trung học chuyên nghiệp đang theo học các ngành hoá,

cũng như nhiều bạn đọc đang quan tâm về vấn đề này.
Mặc dù chúng tôi đã hết sức cố gắng, song cuốn sách không tránh khỏi còn có
những thiếu sót. Chúng tôi rất mong nhận được ý kiến phê bình góp ý của các bạn đồng
nghiệp và bạn đọc gần xa đề các tác giả có dịp rút kinh nghiệm và bổ khuyết. Chúng tôi
rất hân hạnh được trao đổi trực tiếp hoặc bằng thư từ với bạn đọc theo địa chỉ:
Bộ môn Vật liệu và Công nghệ Hoá dệt,
Khoa Công nghệ Dệt - May và Thời trang,
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
hoặc Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 70 Trần Hưng Đạo, Hà Nội.
Chúng tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ
thuật và chị Kim Anh đã hết sức giúp đỡ chúng tôi xuất bản cuốn sách này.
Các tác giả

3
MỞ ĐẦU

1. SƠ LƯỢC VỀ THUỐC NHUỘM
Trong cuộc sống muôn màu của con người thuốc nhuộm được sử dụng rất đa dạng
trong nhiều lĩnh vực và nhiều ngành kinh tế khác nhau. Trong kỹ thuật và trong sinh hoạt
chúng ta thường gặp các thuật ngữ như: thuốc nhuộm, pigment, bột màu v.v. chúng đều là
các hợp chất có màu nhưng bản chất, cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng thì khác nhau,
cần phân biệt cho đúng.
Thuốc nhuộm là tên chỉ chung những hợp chất hữu cơ có màu (gốc thiên nhiên và
tổng hợp) rất đa dạng về màu sắc và chủng loại, chúng có khả năng nhuộm màu, nghĩa là
bắt màu hay gắn màu trực tiếp cho các vật liệu khác. Tùy theo cấu tạo, tính chất và phạm
vi sử dụng của chúng mà người ta chia thuốc nhuộm thành các nhóm, họ, loại, lớp khác
nhau. Pigment là tên chỉ một số thuốc nhuộm hữu cơ không hoà tan trong nước và một số
hợp chất vô cơ có màu như các oxit và muối kim loại. Đặc điểm chung của pigment là
không hoà tan trong nước, không có ái lực với các vật liệu khác, nó được dùng để nhuộm
màu cho các vật liệu khác bằng cách gián tiếp hoặc nhờ màng liên kết hoặc bằng cách

phân phối sâu trong khối vật liệu. Bột màu là thuật ngữ chủ yếu chỉ các hợp chất vô cơ có
màu được dùng trong lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng.
Thuốc nhuộm được dùng chủ yếu để nhuộm vật liệu dệt từ xơ thiên nhiên (bông,
lanh, gai, len, tơ tằm ), xơ nhân tạo (vixco, axetat, polyno, ) và xơ tổng hợp (polyamit,
polyeste, polyacrylonitrin, polyvinylic, polyolefin ). Ngoài ra chúng còn được dùng để
nhuộm cao su, chất dẻo, chất béo, sáp, xà phòng; để chế tạo mực in trong công nghiệp ấn
loát, để chế tạo văn phòng phẩm, vật liệu làm ảnh màu dùng làm chất tăng và giảm độ
nhạy với ánh sáng.
Để nhuộm các loại vật liệu dệt ưa nước người ta dùng những lớp thuốc nhuộm hoà
tan trong nước, chúng khuếch tán và gắn màu vào xơ sợi nhờ các lực liên kết hoá lý, liên
kết ion hoặc liên kết đồng hoá trị với thuốc nhuộm hoạt tính. Để nhuộm các loại vật liệu
dệt ghét nước và nhiệt dẻo (xơ axetat và xơ tổng hợp) người ta dùng loại thuốc nhuộm
không tan trong nước, sản xuất ở dạng bột mịn phân tán cao gọi là thuốc nhuộm phân tán,
nó bắt màu vào xơ sợi theo cơ chế hoà tan (xơ sợi là dung dịch rắn) hoặc phân bố sâu
trong hệ thống mao quản của xơ.
Để nhuộm cao su, chất dẻo, chỉ màu, mực in, sơn màu, người ta dùng pigment và
những loại thuốc nhuộm không tan trong nước. Trong trường hợp này pigment hay thuốc
nhuộm được gắn vào vật liệu hoặc là nhờ chất tạo màng (khi nhuộm bề mặt) hoặc là trộn
với khối vật liệu để phân bố chúng sâu trong đó. Khi nhuộm chất béo, dầu, mỡ, xăng,
vecni nitro người ta dùng loại thuốc nhuộm hoà tan trong các vật liệu này.
2. THUỐC NHUỘM THIÊN NHIÊN
Từ thời thượng cổ loài người đã biết sử dụng thuốc nhuộm thiên nhiên lấy từ thực
vật và động vật: Bằng các mẫu vật khai quật được ở Kim Tự Tháp Ai Cập, ở Trung Quốc
và Ấn Độ người ta xác định rằng trước công nguyên 1500 năm người Ai Cập đã biết dùng
inđigo (màu xanh chàm) để nhuộm vải và sử dụng phổ biến alizarin lấy từ rễ cây marena
để nhuộm màu đỏ, sử dụng campec chiết xuất từ gỗ sồi để nhuộm màu đen cho len và lụa
tơ tằm. Ngoài ra người ta còn chiết xuất được các màu vàng, tím và đỏ - tím từ một số loại
cây khác nhau.

5

Trừ màu xanh chàm và màu đỏ alizarin là có độ bền màu cao, nhìn chung thuốc
nhuộm thiên nhiên có độ bền màu thấp, nhất là với ánh sáng, cường lực màu nhỏ do chứa
trong phân tử hệ thống mang màu kém bền. Hơn nữa hiệu suất khai thác thuốc nhuộm từ
thực vật rất thấp, phải dùng nhiều tấn nguyên liệu mới thu được một kilôgam thuốc
nhuộm, nên giá thành rất cao. Vì vậy đến nay hầu hết thuốc nhuộm thiên nhiên đã bị thay
thế bằng thuốc nhuộm tổng hợp, số còn lại chủ yếu được dùng để nhuộm thực phẩm hoặc
nhuộm vải của các dân tộc ít người theo phong tục cổ truyền.
Đến nay người ta đã xác định được công thức cấu tạo của một số thuốc nhuộm thiên
nhiên theo từng loại màu, từ đó đã đánh giá được tính chất sử dụng của chúng.
2.1. Thuốc nhuộm thiên nhiên màu vàng
Tất cả thuốc nhuộm thiên nhiên màu vàng đều có nguồn gốc thực vật. Màu vàng
quan trọng hơn cả được dùng trong nhiều thế kỷ qua là rezeđa. Khi phối nó với màu xanh
chàm sẽ nhận được màu xanh lục gọi là màu Lincon tuyệt đẹp.
2.2. Thuốc nhuộm thiên nhiên màu đỏ
Khác với các màu vàng, ba trong số bốn thuốc nhuộm màu đỏ thiên nhiên (cecmec,
cosenil, lac) có nguồn gốc động vật, song màu đỏ quan trọng nhất vẫn là marena hay còn
gọi là alizarin thu được từ thực vật. Tất cả các thuốc nhuộm màu đỏ kể trên đều là dẫn
xuất hiđroxy của antraquinon. Các dẫn xuất khác nhau của chúng còn có ứng dụng đến
ngày nay do chúng có màu tươi ánh, có độ bền màu rất cao với ánh sáng. Vì vậy có thể
nói rằng thuốc nhuộm thiên nhiên màu đỏ có độ bền màu với các chỉ tiêu cao hơn nhiều so
với các màu vàng.
2.3. Thuốc nhuộm thiên nhiên màu đỏ tía
Cấu tạo của thuốc nhuộm thiên nhiên màu đỏ tía đã được Fridlender tìm ra vào năm
1909, đó chính là 6,6’-đibrominđigo (4).
Gần đây từ thân lá của cây Dacathais orbita người ta đã xác định được quá trình tạo
thành màu đỏ tía này. Hợp chất ban đầu là tirinđocxysunfat (1) có màu ghi, khi thủy phân
bằng men nó sẽ chuyển thành tirinđocxyl (2), một phần bị oxy hoá bằng oxy của không
khí đến 6-brom-2-metyl-tioinđoleninon (3). Đến lượt mình hợp chất (3) này lại kết hợp
với (2) để thành phức 1: 1 kiểu quihiđron (tiriverđin), dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời
nó biến thành 6,6’-đibrominđigo (4) là gốc của màu đỏ tía. Quá trình đó như sau:

N
H
OS
3
Me
+
Br
SMe
N
H
OH
Br
SMe
N
H
O
Br
SMe
+ [O]
lên men
(1) (2) (3)


(1)
(2) +

ánh sáng mặt trời
(4)
N
H
O
Br
N
O
Br
H





6
2.4. Thuốc nhuộm thiên nhiên màu xanh chàm
Trong các màu xanh thiên nhiên có màu xanh lam vaiđa và màu xanh chàm được
dùng đến ngày nay. Lúc đầu người ta cho rằng đó là hai màu khác nhau, về sau mới biết
chúng giống nhau về cấu tạo hoá học và chính là inđigo tách được từ cây họ chàm có tên
khoa học là Indigofera tinctoria L, có công thức hoá học như sau:

N
H
O
N
O
H

Hiện nay inđigo là một trong hai thuốc nhuộm thiên nhiên vẫn còn có ý nghĩa thực
tế tuy nó đã được tổng hợp và chế tạo ở phạm vi công nghiệp.
2.5. Thuốc nhuộm thiên nhiên màu đen
Thuốc nhuộm thiên nhiên màu đen có ý nghĩa thực tế duy nhất là màu đen campec,
nó đã được biết từ năm 1500, nhưng đến năm 1812 mới thực sự có ý nghĩa thực tế khi một
nhà hoá học Pháp đã tìm thấy nó có khả năng tạo thành phức không tan với muối kim loại
có màu đen. Khi mới tách từ gỗ campec ra, hợp chất ban đầu có màu đỏ gọi là hematein,
khi kết hợp với muối crôm nó chuyển thành màu đen vì thế mà gỗ campec trở nên có giá trị.
Hematein có công thức như sau:

O
OH
OH
HO
HO
O







Mặc dù chưa biết cụ thể cấu tạo của phức kim loại này nhưng người ta cho rằng nó
có cấu trúc đại phân tử, trong đó ion crôm liên kết với các phân tử hematein để tạo thành
phức. Cần nhấn mạnh rằng đa số thuốc nhuộm tổng hợp màu đen dùng trong ngành dệt và
một số ngành khác đều là hỗn hợp của hai hoặc nhiều hơn nữa các thuốc nhuộm thành
phần, vì thuốc nhuộm tổng hợp màu đen có màu không tươi khi dùng riêng. Màu đen

campec được dùng như là một thuốc nhuộm đơn, riêng biệt, để nhuộm tơ tằm, da và một
vài vật liệu khác, vẫn có ý nghĩa đến bây giờ.
2.6. Sử dụng thuốc nhuộm thiên nhiên ở Việt Nam
Chưa có tài liệu nào cho biết cụ thể niên đại người Việt Nam biết dùng các màu
thiên nhiên, chỉ biết rằng cộng đồng các dân tộc Việt Nam từ thời thượng cổ đã dùng
thuốc nhuộm thiên nhiên trong đời sống. Kinh nghiệm dùng thuốc nhuộm lấy từ thảo mộc
đã truyền từ đời này sang đời khác ở các miền, các vùng có các loại cây này.
Đến nay đồng bào thiểu số ở các tỉnh miền núi phía Bắc vẫn còn dùng lá chàm để
nhuộm màu xanh lam. Những thập kỷ đầu của thế kỷ này một số vùng ở Bắc Bộ đã dùng

7
nước chiết từ củ nâu để nhuộm màu nâu tươi, khi nhúng vào bùn ao thì màu nâu này
chuyển thành màu đen rất bền và đẹp (đây cũng là một dạng phức của thuốc nhuộm với
ion kim loại nặng có trong bùn). Ngoài ra để nhuộm nâu và đen người ta còn dùng lá
bàng, vỏ sú, vỏ vẹt và một số vỏ và lá cây khác nữa. Để nhuộm đen một số vùng ở Nam
Bộ còn dùng nước chiết từ quả mặc nưa để nhuộm lót sau đó nhúng vào bùn sông Hậu sẽ
tạo thành màu đen bền và đẹp.
Một số loại lá và quả được dùng để nhuộm thực phẩm như: quả giành giành, bột
nghệ để nhuộm màu vàng, lá cơm sôi để nhuộm xôi màu đỏ v.v. Đến nay vẫn chưa có cơ
sở tổ chức chiết tách thuốc nhuộm thiên nhiên để dùng vào mục đích kỹ thuật và dân sinh;
việc sử dụng chúng ở nước ta vẫn dựa vào kinh nghiệm dân gian của từng miền.
3. THUỐC NHUỘM TỔNG HỢP
Đến nay việc nghiên cứu và chế tạo thuốc nhuộm tổng hợp đạt đến đỉnh cao cả về
mặt khoa học và công nghệ. Các hãng chế tạo đã sản xuất và bán ra trên thị trường thế
giới hàng trăm mẫu của trên mười lớp thuốc nhuộm khác nhau; chúng khôngnhững có
màu sắc đẹp và rất đa dạng mà còn có độ bền màu cao hoặc rất cao với nhiều chỉ tiêu cơ
lý và hoá lý. Để đạt được những thành tựu như vậy, việc nghiên cứu và sản xuất chúng
cũng phải trải qua các thời kỳ phát triển từ thấp đến cao, từ đơn giản đến phức tạp.
3.1. Các giai đoạn phát triển
Người có vinh dự phát minh ra thuốc nhuộm tổng hợp đầu tiên pararoalinin từ anilin

(1855) là I. A. Natason, giáo sư Trường Đại học tổng hợp Vacsava. Sau đó một năm
(1856) nhà hoá học trẻ người Anh là V. G. Pekin đã tổng hợp được thuốc nhuộm màu đỏ
tím tên gọi là movein thuộc lớp thuốc nhuộm azin và là thuốc nhuộm tổng hợp đầu tiên
được sản xuất ở phạm vi công nghiệp. Ít năm sau, ở Lyon, một trung tâm tơ lụa của Pháp,
F. E. Vergen đã tổng hợp được thuốc nhuộm bazơ đầu tiên có gốc triphenylmetan, đó là
thuốc nhuộm fucxin.
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiên cứu và chế tạo thuốc nhuộm tổng
hợp, trong đó việc phát triển ngành hoá học hữu cơ và việc ra đời xơ sợi tổng hợp là
những yếu tố có tầm quan trọng hàng đầu. Quá trình phát triển của thuốc nhuộm tổng hợp
có thể chia làm ba giai đoạn.
Giai đoạn thứ nhất (1855 - 1876)
Giai đoạn này được đánh dấu bằng các phát minh và ứng dụng vào sản xuất thuốc
nhuộm lớp azin và triphenylmetan (movein, fucxin, tím metyl, inđulin, xanh metylen);
một số thuốc nhuộm azo (vàng anilin, nâu bismac, crizoiđin) v.v.
Đa số những thuốc nhuộm kể trên thuộc về lớp thuốc nhuộm bazơ, chúng chỉ nhuộm
màu cho tơ tằm và len; còn khi dùng để nhuộm vải từ xơ xellulo thì phải dùng hỗn hợp
tanin - antimoin làm chất hãm màu (cầm màu). Tất cả những thuốc nhuộm này đều được
sản xuất từ anilin và các dẫn xuất của nó nên còn có tên gọi lịch sử là thuốc nhuộm anilin.
Xuất phát từ ý định tạo nên thuốc nhuộm có độ bền màu cao trên xơ bông, năm 1863,
J. Laifut đã tìm ra quy trình tổng hợp thuốc nhuộm anilin đen bằng cách oxy hoá trực tiếp
anilin trên vải.
Phát minh ra phản ứng điazo hoá của P. Griss năm 1858 đã đóng vai trò mở đường
và đặt nền móng cho việc sản xuất thuốc nhuộm azo là lớp thuốc nhuộm có phạm vi ứng

8
dụng rất rộng, với đặc điểm chung là chứa nhóm azo trong phân tử mà các thuốc nhuộm
khác không có.
Trong thời kỳ này nhiều nhà khoa học đã chú ý nghiên cứu bản chất của màu sắc và
sự liên quan giữa cấu tạo của thuốc nhuộm và màu sắc. Năm 1876, O. Witt đã đề ra thuyết
mang màu và trợ màu, là thuyết màu đầu tiên, tuy nó chưa đi sâu vào bản chất mà chỉ dựa

vào hiện tượng và đến nay nó chỉ có giá trị lịch sử nhưng nó đã mở đường cho sự phát
triển của lý thuyết màu.
Những thuốc nhuộm tổng hợp được phát minh và chế tạo ở giai đoạn thứ nhất không
giống những thuốc nhuộm thiên nhiên đang dùng thời bấy giờ, vì vậy đã nảy sinh ý định
nghiên cứu và chế tạo những thuốc nhuộm tổng hợp có tính chất tương tự như các thuốc
nhuộm thiên nhiên được trọng dụng nhất. Theo hướng đó, năm 1868 K. Grebe và K.
Libecman đã chế tạo được thuốc nhuộm alizarin từ 1,2-đibromantraquinon. Cũng năm ấy,
A. F. Bayer đã bắt đầu nghiên cứu tổng hợp inđigo và năm 1878 ông đã thành công trong
việc chế tạo thuốc nhuộm này từ izatin.
Giai đoạn thứ hai (1876 - 1893)
Giai đoạn này được đánh dấu bằng việc bắt đầu sản xuất thuốc nhuộm azo. Những
thuốc nhuộm azo được sản xuất loạt đầu tiên hầu hết là thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm
cầm màu (alizarin vàng GG) và một số thuốc nhuộm để nhuộm tơ tằm và len, chưa có
thuốc nhuộm nào có khả năng bắt màu trực tiếp vào xơ bông. Đến đây lịch sử phát triển
thuốc nhuộm ghi nhận một phát kiến tuyệt vời nữa, đó là việc tìm ra thuốc nhuộm côngô,
mở đầu cho việc nghiên cứu và sản xuất loại thuốc nhuộm hoà tan trong nước có khả năng
tự bắt màu vào xơ xenlulo, và cũng mở đầu cho việc hình thành và hoàn chỉnh dần lớp
thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc nhuộm supstantip.
Vào những năm tám mươi của thế kỷ qua R. Holiday đã tìm ra phương pháp tổng
hợp thuốc nhuộm azo không tan (azoid) trên vải. Lúc đầu người ta dùng β-naphtol cho kết
hợp với p-nitroanilin đã điazo hoá để nhận được màu đỏ dùng vào việc nhuộm và in hoa,
về sau đã thay thế β-naphtol bằng các arylit của axit β-oxynaphtoic và gọi là naphtol AS.
Phương pháp tổng hợp thuốc nhuộm azo không tan trên vải được coi là cơ bản hoàn thiện
vào năm 1911.
Giai đoạn thứ ba (1893 - 1902)
Giai đoạn này được đánh dấu bằng sự phát triển sản xuất thuốc nhuộm lưu huỳnh và
hoàn thiện công nghệ tổng hợp inđigo. Năm 1893 lần đầu tiên trên thị trường thế giới đã
xuất hiện thuốc nhuộm lưu huỳnh màu đen có tên gọi thương phẩm là Viđal đen, sau đó
lần lượt đã ra đời các màu khác của lớp thuốc nhuộm này.
Năm 1897 A. F. Bayer đã hoàn thiện công nghệ sản xuất inđigo ở phạm vi công

nghiệp, sau đó R. Bon đã tổng hợp được thuốc nhuộm hoàn nguyên có màu xanh lam
giống như inđigo gọi là inđantren xanh lam, tiêu biểu cho thuốc nhuộm hoàn nguyên dãy
antraquinon có độ bền màu và độ ánh rất cao.
Để giảm bớt khó khăn khi chuẩn bị dung dịch nhuộm từ thuốc nhuộm hoàn nguyên
không tan, đầu thế kỷ XX người ta đã thành công trong việc chế tạo thuốc nhuộm hoàn
nguyên tan (inđigosol, cubozol ). Còn để nâng cao độ bền màu của thuốc nhuộm trực
tiếp, năm 1883 người ta đã dùng muối đồng, và dùng muối crôm để tăng độ bền màu cho
một số thuốc nhuộm axit. Đến năm 1893 các nhà hoá học đã chế tạo được thuốc nhuộm
axit cầm màu hay thuốc nhuộm axit crôm có độ bền màu rất cao với giặt và ánh sáng. Mặt
khác khi cầm màu bằng muối kim loại thì màu ban đầu sẽ biến đổi khó khăn cho việc thiết

9
kế công nghệ nhuộm. Để khắc phục hiện tượng này năm 1915 người ta đã tìm ra qui trình
công nghệ tổng hợp thuốc nhuộm axit chứa kim loại 1 : 1 và đến năm 1951 thì tìm ra
thuốc nhuộm chứa kim loại 1 : 2 để nhuộm len trong môi trường trung tính.
Vấn đề nhuộm lụa axetat (loại xơ nhiệt dẻo, ghét nước) đã được nghiên cứu và giải
quyết từ năm 1921 - 1924, lúc đầu người ta dùng các chế phẩm để nhuộm azo không tan,
sau đó dùng các dẫn xuất của nitrođiphenylamin và đơn giản hơn là dùng dẫn xuất của
antraquinon gọi là thuốc nhuộm acet. Khi nhu cầu nhuộm xơ tổng hợp đã cao thì ra đời
lớp thuốc nhuộm phân tán trên cơ sở này.
Pigment ftaloxianin được sản xuất từ năm 1934, do có độ ánh và độ bền màu rất cao
nên trên cơ sở gốc màu này người ta đã sản xuất được pigment xanh da trời và xanh lục,
về sau đã dùng gốc màu này để sản xuất một số thuốc nhuộm trực tiếp bền màu và thuốc
nhuộm hoạt tính.
Sau đại chiến thế giới lần thứ hai công nghiệp sản xuất xơ sợi tổng hợp đã chuyển
sang giai đoạn bùng nổ phát triển, nhiều loại xơ sợi mới ra đời dẫn đến yêu cầu chế tạo
những thuốc nhuộm thích hợp cho các loại xơ này. Trong quá trình tìm kiếm ngoài việc
hoàn chỉnh dần lớp thuốc nhuộm phân tán, một trường hợp không mong đợi đã được giải
quyết, đó là những thuốc nhuộm thuộc lớp bazơ không bền màu với ánh sáng khi nhuộm
các loại xơ khác nhưng lại bắt màu rất tốt và có độ bền màu với ánh sáng khá cao trên xơ

polyacrylonitrin (PAN), điều này đã dẫn đến việc nghiên cứu và sản xuất loại thuốc
nhuộm bazơ riêng cho yêu cầu này gọi là thuốc nhuộm cation.
Một trong những thành quả tuyệt vời trong 40 năm gần đây của hoá học thuốc
nhuộm là việc phát minh ra thuốc nhuộm hoạt tính, chúng có khả năng tạo thành mối liên
kết hoá trị với xơ nên có độ bền màu cao với gia công ướt. Năm 1965 hãng ICI (Anh) đã
sản xuất ra thuốc nhuộm hoạt tính đầu tiên có tên gọi là procion, tiếp theo năm 1957 hãng
Ciba (Thụy Sĩ) đã sản xuất ra thuốc nhuộm hoạt tính gọi là Cibacron. Từ đó nhiều nước và
nhiều hãng có công nghiệp hoá học phát triển đã nghiên cứu và sản xuất thuốc nhuộm hoạt
tính với chất lượng ngày càng nâng cao, chủng loại ngày càng mở rộng để bảo đảm tỷ lệ
liên kết hoá học với xơ cao, ít bị thủy phân, bền màu, tươi màu và công nghệ nhuộm đơn
giản.

10

Chương I
LÝ THUYẾT VỀ MÀU SẮC

1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC THUYẾT MÀU
Từ lâu các nhà khoa học đã nghiên cứu và tìm cách giải thích câu hỏi: tại sao thế
giới xung quanh ta lại có màu và màu của chúng lại khác nhau? Đây là vấn đề rất hay
nhưng cũng rất khó, đã trải qua nhiều thế kỷ cho đến khi các ngành khoa học về vật lý và
hoá học phát triển đến mức cao mới tìm được những lời giải đáp tương đối thoả đáng và
xây dựng được lý thuyết. màu hiện nay.
Giải đáp vấn đề màu sắc của mọi vật theo quan điểm của hoá hữu cơ có nghĩa là xác
định sự phụ thuộc chung giữa sự hấp thụ các tia sáng trong miền thấy được của quang phổ
ánh sáng mặt trời và cấu tạo hoá học của hợp chất hữu cơ nói chung và thuốc nhuộm nói
riêng. Đến nay nhờ dựa vào lý thuyết màu người ta đã định hướng cho việc tổng hợp nên
những chất màu và thuốc nhuộm mới rất phong phú và đa dạng. Dưới đây là tóm tắt nội
dung của các thuyết màu được sử dụng nhiều hơn cả.
1.1. Thuyết mang màu

Dựa trên các quan điểm của Butlerov và Alektsev năm 1876 O. Witt đã lập nên
thuyết mang màu của hợp chất hữu cơ, được coi là thuyết màu đầu tiên. Theo thuyết
này thì hợp chất hữu cơ có màu do chúng chứa các nhóm mang màu trong phân tử, đó
là những nhóm nguyên tử chưa bão hoà hoá trị. Những nhóm mang màu quan trọng hơn
cả là:
−CH=CH− nhóm etylen
−N=N− nhóm azo
−CH=N− nhóm azo metyl
−N=O nhóm nitrozo
−NO
2
nhóm nitro
C=O nhóm cacbonyl
Theo O. Witt thì những hợp chất hữu cơ chứa nhóm mang màu được gọi là “chất
mang”. Ngoài các nhóm mang màu cần thiết, khi đưa thêm vào phân tử của chất mang một
nhóm nguyên tử gọi là nhóm trợ màu thì màu của hợp chất sẽ sâu hơn và sẽ có khả năng
nhuộm màu cho một số vật liệu thích hợp. Trong số các nhóm trợ màu thì quan trọng hơn
cả là: −OH, −NH
2
, −N(CH
3
)
2
, −N(C
2
H
5
)
2
. Dựa vào thuyết mang màu người ta đã rút ra

một số kết luận có tính chất quy luật như sau:
- khi liên kết nối đôi cách trong phân tử của hợp chất hữu cơ được kéo dài thêm thì
màu sẽ sâu hơn;
- tăng số nhân thơm trong hợp chất từ cấu trúc đơn giản thành cấu trúc đa nhân phức
tạp thì màu sẽ sâu hơn;
- tăng số nhóm cacbonyl liên kết trực tiếp với nhau trong hợp chất cũng dẫn đến sâu
màu;
- việc tạo thành mối liên kết mới giữa các nguyên tử cacbon trong từng phần phân tử
và không phá vỡ hệ thống mối liên kết nối đôi cách cũng làm cho màu sâu hơn;

11
- việc chuyển nhóm trợ màu thành dạng muối và alkyl hoá nhóm amin sẽ dẫn đến
sâu màu;
- khi alkyl hoá nhóm hiđroxyl trong nhân thơm hoặc chuyển nhóm trợ màu vào liên
kết vòng thì màu của hợp chất sẽ nhạt đi.
Tuy chưa có những giải thích thoả mãn về bản chất màu của hợp chất hữu cơ, những
kết luận rút ra chỉ dựa vào hiện tượng và kinh nghiệm, song thuyết mang màu đã làm cơ
sở cho các thuyết màu sau này tiếp tục nghiên cứu sâu hơn, nó đã góp phần không nhỏ vào
việc tổng hợp chất màu và thuốc nhuộm, một số khái niệm đến nay vẫn còn được sử dụng.
1.2. Thuyết màu quinoit
Thuyết màu này được R. Nesaki đề xuất năm 1888, theo ông thì các hợp chất hữu cơ
có màu là do trong phân tử của chúng có chứa nhân thơm ở dạng quinoit. Để minh hoạ
cho thuyết này người ta đã dẫn ra thí dụ sau đây: parabenzoquinon (1) có màu vàng do có
cấu tạo quinoit; khi bị khử đến 1,4-xyclohexanđion (2) thì bị mất màu dù vẫn chứa hai
nhóm cacbonyl là hai nhóm mang màu; khi bị khử đến hiđroquinon (3) cũng mất màu.
Hiện tượng này được giải thích rằng các hợp chất (2) và (3) mất màu là do không còn tồn
tại cấu tạo quinoit.

O
O

O
O
H
2
H
2
H
2
H
2
OH
OH




(1) (2) (3)
Thuyết mang màu đã được sử dụng để giải thích hiện tượng màu của thuốc nhuộm
dựa vào cấu tạo phân tử của chúng; tuy nhiên thuyết này chưa tìm được các quy luật
chung, một số trường hợp ngoại lệ (hợp chất có màu nhưng không viết được cấu tạo
quinoit) dùng thuyết này không giải đáp được hiện tượng màu.
1.3. Thuyết nguyên tử chưa bão hoà và thuyết tạo màu khi chuyển hợp chất hữu
cơ về dạng muối
Năm 1902 Bayer đã tìm ra hiện tượng gọi là “Galocromy”, thể hiện ở các hợp chất
hữu cơ có chứa nhóm cacbonyl ( C=O), màu của chúng sẽ sâu hơn dưới tác dụng của axit
hay muối kim loại. Để làm rõ hơn hiện tượng này năm 1910 Pfeifer đã tìm thấy rằng các
axit hay muối kim loại có khả năng kết hợp với oxy của nhóm cacbonyl là do nguyên tử
oxy chứa trong các hợp chất này có cặp điện tử chưa chia nên chúng có thể liên kết với
axit hay muối của kim loại làm cho màu sâu hơn, và có cấu tạo muối có thể viết tổng quát
như sau:

C O
R
R
HX
C OH
R
R
X
+


không màu có màu
ở đây R là các gốc hữu cơ; HX là axit khoáng.
Năm 1928 Đinte - Vixinge còn nhận thấy rằng các nhóm mang màu là những nhóm
nguyên tử chưa bão hoà hoá trị, khi chuyển sang dạng ion thì màu sẽ sâu hơn.

12
1.4. Thuyết dao động màu
Để giải thích bản chất của hiện tượng màu, năm 1910 Porai - Cosix (nhà bác học
người Nga) lần đầu tiên đã nghiên cứu sâu về thực chất của hiện tượng màu, đã gắn khả
năng hấp thụ các tia sáng với quá trình thay đổi các mối liên kết giữa các nguyên tử trong
các hợp chất màu. Theo ông thì trong phân tử của hợp chất hữu cơ chưa bão hoà liên tục
xảy ra biến đổi hoặc dao động các liên kết, và giả thiết rằng sự hấp thụ chọn lọc các tia
sáng là kết quả của sự giao thoa giữa dao động của các tia sáng đồng bộ với dao động của
các liên kết nội phân tử trong các hợp chất chưa bão hoà. Nếu như tốc độ dao động của
các liên kết của hợp chất hữu cơ ở mức đồng bộ với dao động của các tia sáng trong miền
quang phổ nhìn thấy thì điểm hấp thụ cực đại của các hợp chất sẽ chuyển đến miền này
làm cho hợp chất có màu. Thuyết dao động màu đã tiến thêm một bước nữa trong việc giải
thích bản chất của màu sắc.

1.5. Thuyết nhiễm sắc
Khi nghiên cứu về bản chất của màu sắc, năm 1915 nhà bác học người Nga là V. A.
Izmanski đã đề ra thuyết nhiễm sắc. Theo ông thì khả năng hấp thụ chọn lọc ánh sáng của
thuốc nhuộm hữu cơ không chỉ do chúng chứa các nhóm mang màu mà còn do chúng có
thay đổi cấu tạo trong phân tử nhờ sự liên hợp của các nhóm mang màu riêng biệt và sự
tương tác của các điện tử trong hệ thống liên hợp. Ông gọi trạng thái của phân tử lúc này
là trạng thái nhiễm sắc.
Trạng thái nhiễm sắc của một hợp chất sẽ xuất hiện khi ở một đầu của hệ thống mối
liên kết nối đôi cách chứa nhóm nhường điện tử như: −NH
2
, −NR
2
, −OH, −OR, −CH
3
,
−Cl; và ở đầu kia chứa một trong các nhóm thu điện tử như: −NO
2
, −SO
3
H, −COOH,
−CN. Do kết quả tương tác của các nhóm này qua hệ thống mối liên kết nối đôi cách làm
phát sinh ra trạng thái đặc biệt của phân tử đó là sự cạnh tranh điện tích của các nhóm ở
hai đầu hệ thống mối liên kết nối đôi cách, chuyển hợp chất sang trạng thái có màu.
Thuyết nhiễm sắc đã góp phần giải thích bản chất màu của một số thuốc nhuộm hữu cơ.
Các thuyết màu kể trên đã đóng vai trò nhất định trong việc nghiên cứu và giải thích
hiện tượng màu, song do những hạn chế về điều kiện và phương tiện nghiên cứu, chưa có
thuyết nào được coi là hoàn hảo, nhất là chưa giải thích được đầy đủ bản chất của màu
sắc. Bản chất của màu sắc gần đây đã được nghiên cứu và giải thích đầy đủ hơn bằng
thuyết điện tử.
2. LÝ THUYẾT MÀU HIỆN ĐẠI

2.1. Bản chất của màu sắc trong tự nhiên
Màu sắc là một hiện tượng phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố sau đây:
1- Cấu tạo của vật thể có màu;
2- Thành phần của ánh sáng chiếu vào vật thể và góc quan sát;
3- Tình trạng của mắt người quan sát.
Màu sắc của mọi vật trong thế giới tự nhiên xung quanh chúng ta rất phong phú và
đa dạng. Trước tiên nó phụ thuộc vào cấu tạo hoá học của vật thể. Do có cấu tạo hoá học
khác nhau nên dưới tác dụng của ánh sáng mọi vật sẽ hấp thụ và phản xạ lại các phần tia
tới với tỷ lệ và cường độ khác nhau. Những tia phản xạ này sẽ tác động vào hệ thống cảm
thụ thị giác và truyền thông tin về hệ thống thần kinh trung ương để hợp thành cảm giác
màu. Màu của mỗi vật chính là màu hợp thành của các tia phản xạ.

13
Do phụ thuộc vào mắt người quan sát nên màu sắc phụ thuộc vào yếu tố chủ quan
của con người. Để đánh giá và phân biệt màu sắc một cách khách quan người ta đã chế tạo
ra những dụng cụ và thiết bị đo màu dựa vào bước sóng và các thông số khác nữa của các
tia phản xạ. Hiện nay môn khoa học về màu sắc đã ra đời cùng với các hệ thống đo màu,
các phương pháp tính toán màu. Khi nghiên cứu về màu sắc người ta dùng các khái niệm
sau đây.
Màu quang phổ là những màu nhận được khi phân tích ánh sáng trắng ra thành
những tia màu hợp thành nhờ các dụng cụ quang học, mỗi màu được đặc trưng bằng một
bước sóng nhất định từ 380 đến 760 nm và gọi là màu đơn sắc, đặc điểm của các màu này
là tươi và thuần sắc.
Màu vô sắc (hay còn gọi là màu tiên sắc, màu trung hoà) là những màu được đặc
trưng bằng cường độ màu như nhau của tất cả các bước sóng. Do được phản xạ hỗn hợp
các tia sáng có bước sóng khác nhau với cùng một cường độ, không có tia nào trội hẳn nên
chúng trung hoà lẫn nhau, nên mắt con người không cảm thụ được sắc thái riêng của màu.
Thí dụ, trong tự nhiên chúng ta vẫn cảm thụ được các màu vô sắc như: màu trắng, màu
ghi, màu đen.
Màu hữu sắc là những màu thiên nhiên thể hiện ở mọi vật trong thế giới xung quanh

chúng ta với các từ: xanh lam, xanh lục, đỏ, tím, vàng, da cam v.v. Màu hữu sắc là kết quả
của sự hấp thụ chọn lọc và phản xạ một số tia sáng có bước sóng nhất định. Màu của vật
thể là hiệu ứng màu phối hợp của các tia phản xạ mà mắt người cảm thụ được. Màu hữu
sắc chia làm hai loại: màu đơn sắc và màu đa sắc. Màu đơn sắc chính là màu quang phổ,
gặp ở những trường hợp vật thể chỉ phản xạ một tia của quang phổ ánh sáng trắng, còn các
tia khác thì hấp thụ hết. Màu đa sắc là màu của tập hợp các tia phản xạ của một vật nào đó
có bước sóng khác nhau nhưng cường độ và tỷ lệ các tia này không như nhau. Màu chủ
đạo của vật thể sẽ là màu của tia phản xạ nào chiếm tỷ lệ lớn nhất được hoà với màu của
các tia còn lại theo quy luật phối màu.
Trong tự nhiên để chỉ màu đa sắc người ta dùng các tính từ kép như: màu tím đỏ,
lam ánh đỏ, lục ánh vàng hoặc dùng các màu có sẵn trong tự nhiên để gọi như: vàng
chanh, vàng kim, xanh da trời, xanh nước biển v.v. Theo lý thuyết màu và các phép tính
màu, các đồ thị màu thì màu hữu sắc là một đại lượng ba chiều được xác định bằng: tông
màu, độ thuần sắc hay độ bão hoà và độ sáng hay độ ánh.
Tông màu là một khái niệm tương đối trừu tượng nhưng cũng thường gặp. Trong
ngôn ngữ thông thường nó được hiểu là sắc điệu của màu và được biểu thị bằng các từ:
sắc, sắc thái, hoặc ánh màu, thí dụ như: sắc xanh, sắc vàng hay ánh vàng. Trong kỹ thuật
người ta hiểu tông màu là sự khác biệt về cảm giác màu của một màu hữu sắc nào đó so
với màu ghi có cùng độ sáng. Sắc hay tông màu được biểu thị bằng bước sóng trội của
màu. Những màu giống nhau về sắc thường được xếp vào loại có chung một tông màu.
Độ thuần sắc hay độ bão hoà là chỉ tiêu xác định mức độ của sắc thái trong màu.
Những màu thuần sắc phải chứa đựng một tỷ lệ lớn tia đơn sắc thuần khiết, còn ở những
màu kém thuần sắc thì tỷ lệ của tập hợp các tia khác sẽ trội hơn. Độ thuần sắc của màu
được đánh giá bằng tỷ lệ của độ ánh thành phần đơn sắc so với độ ánh chung của màu
(tính ra phần trăm) như vậy độ thuần sắc của các màu đơn sắc hay màu quang phổ sẽ là
100%.
Độ sáng cũng là một khái niệm thường dùng khi đánh giá và phân tích màu sắc.
Trong phép so màu người ta dùng độ sáng hay độ ánh đồng nghĩa với độ phản chiếu, được

14

đánh giá bằng phần trăm các tia phản chiếu so với tổng của chùm tia tới. Trong thực tế
thường gặp các màu huỳnh quang có độ sáng hay độ ánh cao hơn các màu thông thường.
2.2. Tính chất của ánh sáng và sự hấp thụ ánh sáng của vật thể
Như trên đã trình bày, màu sắc của mỗi vật xung quanh ta có liên quan chặt chẽ đến
nguồn sáng chiếu vào nó và khả năng hấp thụ ánh sáng của mỗi vật.
2.2.1. Đặc điểm của ánh sáng mặt trời
Ánh sáng là yếu tố trực tiếp tạo cho cơ quan thị giác của mắt cảm thụ được màu sắc.
Trong bóng tối mọi vật sẽ không thể hiện được màu sắc của mình và mắt người cũng
không cảm thụ được gì cả. Các nguồn sáng có cấu tạo khác nhau khi chiếu vào một vật sẽ
làm cho vật đó thể hiện màu sắc khác nhau. Dưới ánh sáng ban ngày khi trời đẹp thì màu
sắc của mọi vật trong thiên nhiên rõ ràng, rực rỡ và tươi đẹp, còn trong ánh sáng nhân tạo
thì màu sắc của chúng không thể hiện đầy đủ, thường là tối sẫm, biến màu hoặc mờ nhạt.
Có sự sai khác màu như vậy là do cấu tạo của ánh sáng nhân tạo khác với ánh sáng thiên
nhiên hay ánh sáng mặt trời.
Trong số các tia sáng chiếu từ mặt trời đến trái đất chúng ta, mắt của con người chỉ
cảm thụ được phần ánh sáng trắng, còn gọi là miền thấy được của quang phổ ánh sáng mặt
trời. Cũng giống như các loại sóng phát thanh và truyền hình, các tia sáng cũng có dao
động sóng điện từ và cũng được đo bằng đơn vị nanomet (theo quy ước quốc tế 1 nm =
10
−9
m). Dao động sóng của ánh sáng được gọi là bước sóng và ký hiệu là λ. Bước sóng
của các tia trong quang phổ ánh sáng mặt trời có vị trí như trong bảng 1.1.
Bảng 1.1
Bước sóng
Tên tia sáng
m nm
Tia vũ trụ <10
−14

Tia γ 10

−14
− 10
−11

Tia X 10
−11
− 10
−8
0,01 − 10
Tia tử ngoại 10
−8
− 4.10
−7
10 − 400
Tia thấy được 4.10
−7
− 8.10
−7
400 − 800
Tia hồng ngoại 8.10
−7
− 10
−3
800 − 10
6
Sóng ngắn ra đa, radio, sóng truyền hình 10
6
− 3.10
12
Như vậy thì phần thấy được chỉ chiếm một giải rất hẹp trong toàn bộ quang phổ ánh

sáng mặt trời. Phần thấy được hay ánh sáng trắng này được hợp thành từ một số tia sáng
có bước sóng khác nhau ứng với các màu của cầu vồng mà ta vẫn gặp trong tự nhiên. Từ
lâu chúng ta đã biết trong các thí nghiệm của Newton rằng khi cho một chùm tia sáng
trắng song song đi qua một lăng kính thì sẽ nhận được bảy màu trên màn ảnh đặt sau lăng
kính, đó là: tím, xanh lam, xanh da trời, xanh lục, vàng, da cam và đỏ. Bảy màu này chính
là màu đơn sắc hay màu quang phổ, chúng có độ thuần sắc rất cao. Giữa bảy màu chính
này là các màu trung gian do kết quả phối ghép của hai màu lân cận, sắc màu của chúng
như thế nào là do tỷ lệ thành phần của các tia hỗn hợp và bước sóng của chúng. Như vậy
sẽ có vô số màu trung gian, nhưng những màu chính được trình bày trong bảng 1.2.



15
Bảng 1.2
Tên màu Bước sóng, nm Tên màu Bước sóng, nm
Cực tím 400 Vàng 580
Tím 420 Vàng cam 590
Tím lam 440 Da cam 600
Xanh lam 470 Đỏ cam 610
Xanh da trời 500 Đỏ 650
Xanh lục 530 Cực đỏ 780
Vàng lục 560
2.2.2. Năng lượng của ánh sáng
Theo thuyết photon thì ánh sáng là kết quả của hiện tượng bức xạ sóng được truyền
đi kèm theo năng lượng của chúng được tính bằng kilôcalo. Còn theo các thuyết cấu tạo
hoá học thì nguyên tử của các nguyên tố có một nhân ở giữa và một đám mây điện tử phân
bố thành nhiều lớp quay vời những quỹ đạo khác nhau xung quanh nhân. Song chỉ có
những điện tử của lớp ngoài cùng hay còn gọi là điện tử hoá trị mới có khả năng tham gia
vào phản ứng hoá học. Những điện tử hoá trị này cũng tạo nên hiện tượng phát sóng và
được gọi là điện tử quang học.

Khi một nguyên tử nào đó được cấp năng lượng thì các điện tử của nó sẽ chuyển
sang trạng thái bị kích động và có thể nhảy sang những quỹ đạo khác xa nhân hơn, khi
ngừng kích động thì chúng có thể lại trở về quỹ đạo cũ của nó. Từ sau các công trình
nghiên cứu của Einstein, người ta thừa nhận rằng sự phát ra và hấp thụ áng sáng có liên
quan đến sự chuyển dịch các điện tử kể trên. Sự chuyển dịch này sẽ tạo ra hay làm biến đi
những hạt không có khối lượng (trái với các điện tử) gọi là photon lượng tử, chúng như
thể là vật chất hoá ánh sáng, làm cho ánh sáng có hạt và có sóng.
Một photon được sinh ra khi một điện tử vòng ngoài nhảy sang quỹ đạo khác gần
nhân hơn. Photon này thoát ra với tốc độ 300.000 km/s và tải đi một năng lượng mà
nguyên tử bị mất dưới dạng tia sáng mà bước sóng tỷ lệ nghịch với năng lượng được
truyền đi. Trái lại một photon biến mất khi nó va vào và đẩy một điện tử ngoại vi sang
một quỹ đạo xa nhân hơn. Khi này năng lượng của photon được thu lấy và tạo nên trạng
thái kích thích có khả năng làm sinh ra một photon khác. Nếu như những dịch chuyển điện
tử này xảy ra ở những tần số tương ứng với tần số của các bức xạ màu của ánh sáng trong
miền thấy được của quang phổ ánh sáng mặt trời thì sẽ có màu. Theo thuyết này, một vật
muốn có màu thì nó phải có khả năng hấp thụ được bức xạ trong miền thấy được để
chuyển từ trạng thái bình thường sang trạng thái kích động, hai trạng thái này khác nhau
bởi một năng lượng nằm trong khoảng 35 kcal (của tia đỏ) và 70 kcal (của tia tím) tính
cho mỗi phân tử lượng.
Theo định luật lượng tử, khi vật thể hấp thụ một tia sáng, năng lượng chuyển tới vật
thể được tính theo phương trình:
ΔE = hγ =
λ
c.h
, kcal (1.1)
trong đó γ - tần số dao động; h - hằng số Planck, bằng 6,626.10
−27
erg/s (hay 6,626.10
−34
j.s); c - tốc độ ánh sáng, bằng 300000 km/s; λ - bước sóng.

16
Như vậy những tia sáng có bước sóng càng nhỏ càng có tần số dao động lớn hơn và
chúng càng mang năng lượng lớn hơn.
2.2.3. Ánh sáng nhân tạo
Khi quan sát màu bằng ánh sáng nhân tạo người ta nhận thấy có sự sai khác với màu
quan sát hoặc đo trong ánh sáng ban ngày. Khác với quang phổ liên tục của ánh sáng mặt
trời, ánh sáng nhân tạo có quang phổ đứt quãng, đó là nguyên nhân gây nên sự sai lệch
màu khi quan sát. Để khắc phục hiện tượng này và nhằm chuyển các tia bức xạ cực tím
thành các bức xạ nhìn thấy được có quang phổ liên tục, người ta đã phủ lên bên trong các
loại đèn ống một lớp chất huỳnh quang có thành phần khác nhau nhằm tạo ra nguồn sáng
gần với ánh sáng trắng. Các tia bức xạ của loại đèn này đã phối hợp quang phổ vạch của
hơi thủy ngân với quang phổ liên tục của lớp phủ để tạo thành quang phổ liên tục của ánh
sáng phát ra.
Trên cơ sở này người ta đã chế tạo ra những loại đèn chuyên dùng cho việc đánh giá
màu, trong số này có đèn xenon được coi là nguồn ánh sáng nhân tạo tiêu chuẩn dùng để
quan sát, đánh giá và đo màu.
2.2.4. Sự hấp thụ chọn lọc ánh sáng của vật thể
Nhờ những thành tựu nghiên cứu về ánh sáng và màu sắc, vấn đề tại sao mọi vật của
thế giới xung quanh ta lại có màu khác nhau đã tìm được lời giải đáp khoa học và đầy đủ.
Trong tự nhiên mỗi vật có một màu với sắc thái, ánh màu và cường độ màu khác nhau chủ
yếu là do chúng có cấu tạo hoá học riêng nên có khả năng hấp thụ chọn lọc các tia sáng
chiếu vào chúng. Kết quả là nhũng vật không có khả năng hấp thụ các tia tới, phản xạ lại
hoàn toàn các tia này thì chúng sẽ có màu trắng hoặc không màu. Ngược lại khi chúng hấp
thụ hoàn toàn các tia sáng chiếu vào chúng thì chúng sẽ có màu đen. Giữa những vật có
khả năng hấp thụ hoàn toàn và phản xạ hoàn toán các tia tới, có vô số những vật chỉ có
khả năng hấp thụ một phần và phản xạ lại một phần các tia tới, những vật này có màu.
Chúng ta cảm thụ được màu của những vật này nhờ tác dụng của các tia phản xạ vào cơ
quan thị giác của mắt. Như vậy màu của một vật là do các tia phản xạ tạo nên. Mọi vật
muôn màu là do chúng có khả năng hấp thụ chọn lọc những phần nhất định của ánh sáng

và phản xạ lại những phần nhất định.
Những vật chỉ hấp thụ một phần các tia tới và phản xạ phần còn lại với tỷ lệ các tia
phản xạ gần bằng nhau thì chúng sẽ có màu ghi (xám). Nếu như trong số các tia phản xạ
có một vài tia trội hơn thì vật sẽ có màu đa sắc, nếu như chúng hấp thụ hầu hết các tia tới,
chỉ phản xạ một tia duy nhất thì vật đó sẽ có màu đơn sắc (hay màu quang phổ). Như vậy
màu của mỗi vật phu thuộc vào cấu tạo hoá học, khả năng hấp thụ chọn lọc ánh sáng, vào
số lượng và tỷ lệ của các tia phản xạ.
Trong thực tế người ta thấy rằng khi một vật hấp thụ các tia đỏ thì những tia phản xạ
sẽ có màu xanh lam - lục, ngược lại nếu một vật hấp thụ các tia xanh lam - lục thì các tia
phản xạ sẽ có màu đỏ. Cũng như vậy khi một vật hấp thụ các tia vàng thì nó sẽ có màu
lam và ngược lại. Mặt khác trong thực nghiệm về vật lý, bằng cách phối hợp các tia hấp
thụ và các tia phản xạ người ta có thể tái tạo lại được ánh sáng trắng. Như vậy là các tia
phản xạ và các tia hấp thụ có tác dụng bổ sung cho nhau nên chúng được gọi là các tia
màu bổ trợ.
Khi nghiên cứu về tính chất của màu sắc, dựa vào kết quả khi phối hay hợp nhất
quang học các tia màu với nhau theo quy luật phối cộng màu và phối trừ màu, người ta đã

17
lập nên vòng tròn màu (hình 1.1). Trong vòng tròn màu này, theo chu vi của nó, mỗi màu
có thể xem là kết quả phối cộng của hai màu bên cạnh để tạo thành màu trung gian, thí dụ,
màu da cam là kết quả phối hợp của màu vàng và màu đỏ v.v. Bên cạnh hiệu ứng phối
cộng để tạo nên màu hữu sắc, khi phối hai tia màu nằm đối diện với nhau trong vòng tròn
màu thì sẽ nhận được màu trung hoà (màu trắng). Những cặp màu như vậy gọi là màu bổ
trợ, tập hợp tất cả các màu này lại cũng tạo thành màu trắng ở tâm vòng tròn. Theo vòng
tròn màu, có năm cặp màu bổ trợ chính là: xanh lam - vàng, tím - vàng lục, đỏ tím - xanh
lục, đỏ - xanh lục - lam, và da cam - xanh da trời.

xanh
lam

xanh
da trời
tím
đỏ tím
đỏ
da cam
vàng
vàng
lục
xanh lục
xanh
lục - lam









Hình 1.1. Vị trí của các cặp màu bổ trợ trong vòng tròn màu.
Trong thực tế còn gặp những trường hợp tuy vật thể không hấp thụ phần nào trong
miền thấy được của quang phổ ánh sáng mặt trời, nhưng lại hấp thụ và phản xạ những tia
nằm Ở miền tử ngoại hoặc hồng ngoại của quang phổ, nên chúng không có màu, thực ra là
chúng có màu nhưng màu đó ngoài phạm vi cảm thụ của mắt.
Khi vận dụng tác dụng bổ trợ của các tia màu cần chú ý rằng hỗn hợp của hai thuốc
nhuộm với nhau sẽ không cho màu như khi phối hai tia đơn sắc. Chẳng hạn như khi phối
hai thuốc nhuộm màu vàng và màu lam (cùng lớp) sẽ không nhận được màu trắng như khi
phối hai tia màu này, mà sẽ nhận được các màu trung gian từ xanh lục đến vàng lục. Có

hiện tượng như vậy vì thuốc nhuộm thường không có khả năng phản xạ các tia đơn sắc mà
phản xạ tập hợp các tia lân cận, nên hiệu quả bổ trợ màu không hoàn toàn theo quy luật
của phối màu quang học.
2.2.5. Thuyết điện từ về hợp chất hữu cơ có màu
Nhờ những thành tựu của các ngành vật lý và hoá học người ta đã xác định rằng chỉ
có những điện tử vòng ngoài (điện tử hoá trị) của chất màu mới tham gia vào quá trình
hấp thụ ánh sáng kèm theo sự chuyển động của chúng. Khi hấp thụ ánh sáng thì hợp chất
màu sẽ tiếp nhận năng lượng của các hạt photon, làm cho các điện tử vòng ngoài bị
chuyển sang trạng thái kích động, sau đó phần năng lượng này có thể chuyển sang các
dạng: quang năng, hoá năng, nhiệt năng v.v. và hợp chất màu lại trở về trạng thái ban đầu
như vậy sự hấp thụ ánh sáng là kết quả của sự tương tác của các điện tử vòng ngoài của
các nguyên tử và phân tử các hợp chất hữu cơ với photon ánh sáng.
Những hợp chất hữu cơ nào có liên kết các điện tử vòng ngoài với nhân yếu thì chỉ
cần năng lượng của các tia có bước sóng lớn trong miền thấy được của quang phổ cũng đủ
làm chuyển dịch và hấp thụ một phần các tia này làm cho nó có màu. Hợp chất nào có

18
điện tử vòng ngoài liên kết với nhân càng yếu thì càng cần ít năng lượng để kích động
chúng, càng dễ hấp thụ các tia có bước sóng dài hơn và cho màu sâu hơn. Bởi vậy cấu tạo
phân tử của hợp chất màu hay thuốc nhuộm phải như thế nào để năng lượng của các tia
sáng trong miền thấy được của quang phổ cũng đủ làm thay đổi chuyển động các điện tử
vòng ngoài của chúng, làm cho chúng có màu. Nguyên nhân làm cho các điện tử vòng
ngoài liên kết với nhân yếu là: trong phân tử chứa hệ thống mối liên kết nối đôi cách dài;
trong hệ thống này ngoài nguyên tử cacbon còn có các nguyên tử khác như oxy, nitơ, lưu
huỳnh v.v.; do ảnh hưởng của các nhóm thế; do hiện tượng ion hoá phân tử và cấu tạo
phẳng của phân tử.
a. Ảnh hưởng của hệ thống liên kết nối đôi cách
Trong các hợp chất hữu cơ thường gặp hai loại liên kết cơ bản: liên kết đơn và liên
kết đôi. Để kích động các điện tử trong mối liên kết đơn cần có một năng lượng lớn, tương
ứng với năng lượng của các tia sóng ngắn nên những hợp chất chỉ chứa một loại liên kết

nối đơn thường không có màu. Ngược lại, các điện tử vòng ngoài của mối liên kết nối đôi
do liên kết với nhân yếu, chúng linh động, nên chỉ cần một năng lượng nhỏ cũng đủ kích
động, nên chúng có khả năng hấp thụ các tia sáng có bước sóng lớn hơn trong miền thấy
được của quang phổ và chúng có màu.
Nếu như các mối liên kết nối đơn và nối đôi trong một hợp chất hữu cơ được xếp
liên tục thành một hệ thống “một cách một” hay còn gọi là “nối đôi cách”, “nối đôi liên
hợp” thì các điện tử vòng ngoài sẽ linh động hơn. Độ linh động của các điện tử vòng ngoài
trong hệ thống này phụ thuộc vào các yếu tố sau đây:
- độ dài của hệ thống;
- bản chất các nguyên tử chứa trong hệ thống;
- cấu tạo của hợp chất (mạch thẳng hay mạch vòng).
Hợp chất hữu cơ chứa trong hệ thống mối liên kết nối đôi cách càng dài thì hệ thống
điện tử vòng ngoài càng linh động, nó càng dễ hấp thụ các tia sáng có bước sóng lớn nên
màu càng sâu. Mặt khác dù có cấu tạo mạch vòng hay mạch thẳng, hợp chất hữu cơ phải
chứa đựng các mối liên kết nối đôi cách lập thành một hệ thống liên tục thì nó mới có khả
năng sâu màu. Trong bảng 1.3 là một vài thí dụ minh hoạ ảnh hưởng của độ dài của hệ
thống liên kết nối đôi cách đến năng lượng kích động và khả năng hấp thụ ánh sáng của
một số chất.
Nếu như tổng số mối liên kết nối đôi khá lớn, nhưng chúng không nằm thành một hệ
thống nối đôi cách liên tục trong phân tử của hợp chất hữu cơ thì độ linh động của các
điện tử vòng ngoài cũng không tăng lên và hợp chất không có màu hoặc màu không sâu.
Cao su là một thí dụ điển hình, phân tử của nó chứa trên một trăm mối liên kết nối đôi
nhưng chỉ hấp thụ được các tia sáng có bước sóng trong khoảng 200 nm nên có không có
màu.
b. Ảnh hưởng của các nguyên tử khác ngoài cacbon
Khi trong hệ thống mối liên kết nối đôi cách của một hợp chất hữu cơ nào đó ngoài
cacbon còn chứa các nguyên tố khác như: O, N, S v.v.; do các nguyên tử này có điện tích
hạt nhân và khoảng cách từ nhân đến các điện tử vòng ngoài khác nhau, khi nằm chung
trong hệ thống mối liên kết nối đôi cách thì các điện tử vòng ngoài này dễ dàng chuyển
dịch từ nguyên từ này sang nguyên tử khác, nghĩa là chúng linh động hơn, nên các hợp

chất này sẽ hấp thụ được các tia sáng có bước sóng lớn hơn và có màu sâu hơn.

19
Bảng 1.3
Công thức cấu tạo
Năng lượng kích động,
kcal/mol
Khả năng hấp thụ
λ
max
, μm
Loại mạch thẳng
CH
3
−CH=CH−COOH 135 208
CH
3
−(CH=CH)
2
−COOH 107 261
CH
3
−(CH=CH)
3
−COOH 92 303
Loại mạch vòng
benzen 110 225
không màu
naphtaxen 61 460
da cam

pentaxen 48 580
màu tím
c. Ảnh hưởng của các nhóm thế
Các phân tử của hợp chất hữu cơ khi ở trạng thái kích động luôn luôn khác với trạng
thái bình thường của chúng. Khi hấp thụ năng lượng của các tia sáng thì sự phân bố mật
độ điện tử vòng ngoài của chúng sẽ thay đổi, mật độ điện tử sẽ tăng lên hoặc giảm đi ở
những vị trí nhất định của phân tử. Trong phân tử sẽ có những vị trí tích điện dương và
những vị trí tích điện âm, nói khác đi ánh sáng đã làm phân cực hoá chúng, đây là tính
chất chung của tất cả các hợp chất hữu cơ có màu. Những hợp chất hữu cơ chứa trong
phân tử hệ thống mối liên kết nối đôi cách sẽ có khả năng phân cực dễ hơn các hợp chất
khác; khả năng này sẽ tăng lên mạnh mẽ khi ở đầu mạch và cuối mạch có chứa các nhóm
thế có khả năng thu và nhường điện tử. Điều này sẽ làm cho các điện tử vòng ngoài linh
động hơn và kết quả là hợp chất sẽ có thể hấp thụ được các tia sáng có bước sóng lớn hơn
và màu sẽ sâu hơn.
d. Ảnh hưởng của sự ion hoá phân tử
Khi trong phân tử của hợp chất hữu cơ có mặt đồng thời các nhóm thế thu và
nhường điện tử, ngoài khả năng bị phân cực nó còn có khả năng bị ion hoá. Khi này có thể
chuyển miền hấp thụ về phía các tia sáng có bước sóng ngắn hơn hoặc dài hơn, nghĩa là có
thể làm cho hợp chất có màu nhạt đi hoặc sâu màu thêm. Khả năng này có tuỳ thuộc vào
bản chất của các nhóm thế và vị trí của nó trong hệ thống mối liên kết nối đôi cách. Trong
lĩnh vực hoá học thuốc nhuộm, sự ion hoá xảy ra do tác dụng của môi trường đối với các
nhóm nhường điện tử như: −OH, −NH
2
và các nhóm thu điện tử như: C=O, C=NH có ý
nghĩa hơn cả, mỗi trường hợp có một hiệu ứng màu riêng.
Đối với hợp chất hữu cơ chỉ chứa nhóm thế có khả năng thu điện tử, khi tăng độ axit
thì ion H
+
sẽ liên kết với nguyên tử oxy hay nguyên tử nitơ và sẽ chuyển hợp chất về dạng
tích điện dương như sau:

C=O + H
+
C=OH
+
C=NH + H
+
C=NH
2
+

20
Sự xuất hiện các tâm tích điện dương làm cho tính ái điện tử tăng lên dẫn đến tăng
cường độ màu của hợp chất và màu sâu hơn. Thí dụ, benzaurin sunfoaxit có màu vàng,
trong môi trường axit có màu đỏ do bị ion hoá như sau:







màu vàng màu đỏ
Trường hợp hợp chất hữu cơ chỉ chứa nhóm thế có khả năng thu điện tử, trong môi
trường kiềm nhóm −OH (có trong nhân thơm) sẽ tách ion H
+
ra làm cho oxy có ba cặp
điện tử chưa chia và mang điện tích âm, chúng có khả năng nhường điện tử; kết quả là trị
số hấp thụ cực đại của hợp chất sẽ chuyển về phía có bước sóng dài hơn, hợp chất sẽ có
màu sâu hơn. Điển hình là alizarin có màu vàng, trong môi trường kiềm sẽ tích điện âm và
có màu tím:

alizarin có màu vàng dạng anion của alizarin có màu tím
Nhưng khi nhóm amin bị ion hoá thì kết quả sẽ ngược lại, trong môi trường axit cặp
điện tử thừa của nitơ sẽ liên kết với H
+
và làm giảm khả năng nhường điện tử của nitơ do
đó trị số hấp thụ cực đại sẽ chuyển về phía các tia sáng có bước sóng ngắn hơn, hợp chất
sẽ có màu nhạt đi.
e. Ảnh hưởng của cấu tạo phân tử
Theo thuyết điện tử, để cho phân tử hợp chất hữu cơ có màu sâu thì yêu cầu quan
trọng là phân tử của nó phải có cấu tạo phẳng nhờ đó mà sự tương tác của các điện tử
không bị cản trở. Bất kỳ yếu tố nào phá vỡ yêu cầu này cũng làm ảnh hưởng đến màu của
hợp chất. Nếu như cấu tạo phẳng của phân tử chưa bị phá vỡ hoàn toàn thì tác dụng tương
hỗ giữa các điện tử chưa bị mất hẳn mà chỉ gây ra sự gián cách từng phần của mạch liên
hợp ở hai phía kể từ vị trí phá hủy trục song song của đám mây điện tử. Điều này làm cho
hợp chất hấp thụ các tia sáng có bước sóng ngắn hơn và màu sẽ nhạt đi.
Ảnh hưởng của cấu tạo phân tử đến bản chất màu của nó đã được sử dụng khi
nghiên cứu và tổng hợp các thuốc nhuộm với các gam màu khác nhau.
Khi nghiên cứu về màu sắc và thuốc nhuộm người ta thống nhất một số quy ước như
sau: Nếu vì một nguyên nhân nào đó mà màu của một vật thay đổi, chuyển từ vàng đến
đỏ, đỏ đến tím v.v nghĩa là chuyển miền hấp thụ cực đại về phía các tia màu có bước
sóng lớn hơn thì người ta nói màu của vật đó sâu hơn; sự thay đổi theo hướng ngược lại
thì gọi là sự nhạt màu. Hai khái niệm này chỉ dùng với ý nghĩa kể trên, không nên nhầm
C
HO
SO

3
H
O
C
HO
SO
3
H
OH
+
+ H
+
pH = 1,5
+ NaOH
−
H
+
O
OH
OH
O
O
O
O
O

21
lẫn với khái niệm về cường độ màu (độ đậm, nhạt). Thí dụ khi nhuộm một vật liệu nào đó
bằng thuốc nhuộm màu đỏ với nồng độ thấp sẽ nhận được màu đỏ nhạt hay màu hồng,
nhưng khi tăng nồng độ lên sẽ nhận được màu đỏ đậm hay đỏ sẫm. Trường hợp này không

thể nói là sâu màu được.
Quy ước về thứ tự sâu màu và nhạt màu như sau:
màu trắng
màu vàng - lục
màu vàng
màu da cam
màu đỏ
màu tím
màu xanh lam
màu xanh da trời
màu xanh lục



Hướng
sâu
màu
màu đen
Hướng
nhạt
màu
2.3. Nguyên lý phối ghép màu
Trong thực tế ít khi sẵn có màu phù hợp với màu của các mặt hàng theo thị hiếu
hoặc mốt thời trang của người tiêu dùng, vì vậy phối ghép để tạo nên các màu mới là công
việc thường xuyên của các nhà kỹ thuật nhuộm, in hoa, hội hoạ và nghiên cứu màu sắc.
2.3.1. Khả năng cảm thụ màu của mắt
Màu là một hiện tượng phức tạp mang cả bản chất vật lý và tính chất tâm lý, cảm
giác; hay nói cách khác màu mang đặc điểm của năng lượng sóng ánh sáng được cảm thụ
bằng mắt, không có sự tham gia của mắt thì không có ý niệm về màu sắc. Những người bị
mù hay loạn thị từ nhỏ sẽ không có khái niệm về màu sắc, những người có tật về mắt cũng

không có khả năng nhận biết và đánh giá đúng về màu sắc.
Mắt có thể xem như được cấu tạo bằng một hệ thống quang học rất tinh vi gồm có:
một thấu kính chính là thủy tinh thể được che bởi giác mạc và thủy dịch để ngăn cản
những tia cực tím có hại cho mắt; một màng ngăn là tròng đen giúp cho con ngươi hé mở
rộng hay hẹp. Giống như mọi thấu kính khác, thủy tinh thể tạo nên hình ảnh các vật ở tiêu
điểm của nó. Với mắt thường (mắt lành) tiêu điểm này ở cuối nhãn cầu, phía trên võng
mạc tựa như kính hay phim ảnh. Khi nhận được thông tin màu dưới dạng năng lượng sóng
của ánh sáng thì hệ thống dây thần kinh thị giác sẽ truyền hình ảnh về não, ở đây não sẽ
tập hợp và dựng lại các yếu tố của hình ảnh. Như vậy nhìn là một cảm giác được sinh ra ở
vỏ não.
Trên cơ sở của thuyết ba màu người ta giải thích rằng: mắt cảm thụ được màu, phân
biệt được các sắc thái khác nhau trong thiên nhiên là do sự phối hợp của ba màu cơ bản.
Võng mạc của mắt được cấu tạo từ hai loại tế bào hình que và hình nón, chúng có khả
năng cảm thụ các tia có bước sóng nhất định của ánh sáng trắng. Những tế bào hình que
làm nhiệm vụ phân biệt sự khác nhau về cường độ của hình ảnh sáng tạo ra trên võng mạc,
không tham gia vào việc cảm nhận màu thị giác. Các tế bào hình nón có ba miền nhạy
cảm cực đại tương ứng với bước sóng của các màu: đỏ, xanh lục (đúng ra là vàng lục) và
xanh lam, chúng có chức năng chính trong việc tạo nên cảm giác màu. Mỗi khi nhận được

22
tín hiệu màu từ môi trường xung quanh, thông qua các nón nhận cảm ứng với ba màu trên,
chúng hội tụ lại và truyền về thần kinh thị giác, sau đó về vỏ não. Ở vỏ não màu sẽ được
tái tạo và cho ta nhận biết đầy đủ về sắc thái của nó.
Dựa trên nguyên tắc từ ba màu cơ bản có thể phối ghép thành các gam màu khác
nhau của hệ thống thần kinh thị giác và vỏ não, người ta đã làm được ảnh màu, điện ảnh
và truyền hình màu. Trong kỹ thuật nhuộm, in hoa, hội hoạ và ấn loát v.v. nắm vững quy
luật phối màu này người ta có thể tạo nên nhiều màu khác nhau.
2.3.2. Sự tương phản màu và sự hài hoà màu
Trong in hoa cũng như trong may, đan và ghép các màu khác nhau để tạo ra các sản
phẩm đa dạng về màu sắc, cần phải đặc biệt lưu ý đến ảnh hưởng qua lại giữa các màu khi

chúng được sắp xếp gần nhau. Sự ảnh hưởng đó sẽ biểu hiện ở sự thay đổi sắc thái, cường
độ và độ sáng của các màu. Sự thay đổi này phụ thuộc vào sự xếp đặt về không gian và
diện tích các màu.
Sự thay đổi sắc thái màu phản ánh ảnh hưởng qua lại giữa màu này với màu khác khi
để chúng gần nhau, mà những màu đó lại có sắc thái khác nhau. Trong trường hợp xếp các
màu cách xa nhau thì sắc thái của các màu mạnh sẽ làm thay đổi sắc thái của các màu bên
cạnh theo hướng màu bổ trợ của màu mạnh. Thí dụ, màu xám trên nền đỏ sẽ có sắc thái
của màu xanh lục, màu xám trên nền xanh lá cây sẽ có sắc đỏ, màu xám trên nền xanh lam
sẽ có sắc vàng. Các sọc vàng trên nền đỏ sẽ có sắc lục vàng, các sọc vàng trên nền xanh
lục sẽ có sắc đỏ vàng. Khi xếp hai màu thuộc cặp màu bổ trợ tức là hai màu có sắc thái
hoàn toàn khác nhau thì sự ảnh hưởng qua lại của chúng dường như không tồn tại hay có
thể nói là sự tương phản giữa chúng trở nên bão hoà. Thí dụ, màu vàng trên nền xanh lam
hoặc màu đỏ trên nền xanh lục. Sự thay đổi về độ tươi sáng của các màu xếp gần nhau sẽ
xảy ra khi chúng có độ tươi sáng khác xa nhau. Một hình vuông màu xám trên nền trắng
sẽ cho cảm giác như hình đó bị tối đi. Còn khi nó ở trên nền đen thì lại sáng ra.
Sự tương phản về sắc thái và độ tươi sáng của các màu thường xảy ra rõ nét ở ranh
giới giữa chúng. Để giảm bớt sự tương phản ranh giới đó người ta thường tách biệt các
hình có màu sắc khác nhau bằng các đường vạch đen, trắng, xám hoặc tạo nền có màu
cùng với ánh màu của màu tương phản. Thí dụ, màu vàng lục trên nền xanh lục sẽ cho
cảm giác như màu vàng thuần sắc.
Diện tích của các hình màu cũng có quan hệ qua lại với sự ảnh hưởng của màu sắc,
nếu diện tích của màu càng lớn thì ảnh hưởng của nó càng mạnh. Đồng thời độ sáng và
cường độ màu cũng có ảnh hưởng đến diện tích của các hình. Thí dụ, diện tích hình màu
sẽ cho cảm giác nhỏ đi khi nó nằm trên nền sáng; hoặc diện tích hình màu tối trên nền
sáng sẽ cho cảm giác nhỏ hơn hình cùng diện tích có màu sáng trên nền tối. Điều này
được giải thích như sau: những đường viền của các hình sáng qua võng mạc mắt người sẽ
bị chảy dài ra hơn là các đường viền quanh hình tối.
Trong khái niệm về màu sắc, người ta còn chia chúng thành hai loại màu nóng và
màu mát. Màu nóng gồm các màu gần với màu của các vật phát nhiệt (như mặt trời, ngọn
lửa) - đó là các màu đỏ màu da cam, màu vàng. Màu mát là các màu gần màu của các vật

thu nhiệt, cho cảm giác mát (như nước, bầu trời) - đó là các màu xanh. Riêng màu tím là
màu trung gian nó có thể là màu nóng hay màu mát là tùy thuộc vào ánh màu. Người ta
cũng thấy rằng một cặp màu bổ trợ trong vòng tròn màu đã thành quy luật: màu này là
nóng thì màu bổ trợ là mát, chẳng hạn các cặp màu:

23
da cam − xanh da trời
đỏ − xanh lục
vàng − xanh lam
Các màu nóng lại có cường độ mạnh và độ sáng lớn thường gây ấn tượng mạnh được
coi là màu trội. Còn các màu mát cường độ màu nhỏ, độ sáng kém ít gây ấn tượng được
coi là màu ẩn.
Từ những đặc điểm và tính chất của màu sắc đã nêu, cần áp dụng trong thực tế để
tạo ra các mặt hàng có màu sắc hài hoà hợp với thị hiếu người tiêu dùng. Sự phối màu hài
hoà là sự kết hợp đẹp đẽ nhất các tính chất của màu sắc sao cho phù hợp với thị hiếu của
từng dân tộc, với điều kiện sử dụng mặt hàng và đôi khi còn phù hợp với mốt của từng
nước, từng vùng. Phương pháp phối màu hài hoà nói chung có những nguyên tắc cơ bản
như sau: có thể kết hợp hài hoà giữa màu đa sắc với màu thuần sắc nếu như chúng có độ
sáng như nhau. Thí dụ, màu xám có độ sáng trung gian giữa màu đen và màu trắng nên nó
có thể kết hợp với hai màu đó một cách hài hoà. Màu xám sáng có thể kết hợp hài hoà với
các màu hồng sáng, xanh sáng hoặc bất kỳ màu đơn sắc nào đó có độ tươi sáng. Màu xám
sẫm thì phải kết hợp với các màu tối sẫm. Đặc biệt những màu đơn sắc có độ bão hoà lớn
lại là màu nóng như màu đỏ thì phải kết hợp với màu đen để làm giảm độ bão hoà của
màu đỏ. Cũng có thể kết hợp hài hoà từ các màu tương phản nhưng cần phải xem xét cụ
thể một số yếu tố. Từ ba màu tương phản, sự hài hoà sẽ đạt được nếu sử dụng một màu
mát và hai màu nóng. Những màu có cường độ bão hoà lớn sẽ được sử dụng với lượng
càng ít đi. Khi kết hợp các màu đồng sắc, có độ sáng và ánh màu gần nhau, tức là các màu
nằm liền nhau trong vòng tròn màu thì sự hài hoà về màu sắc dễ dàng đạt được khi độ
sáng của chúng dịch chuyển theo phân cấp. Thí dụ, màu xanh da trời thuần sắc tươi sáng
có thể kết hợp hài hoà với màu xanh da trời và màu xanh lam.

2.3.3. Phương pháp phối màu thuốc nhuộm
Phối hợp thuốc nhuộm cũng dựa trên nguyên lý ghép cộng và ghép trừ các tia màu
quang phổ và nguyên lý ghép từ ba màu cơ bản. Điều khác chủ yếu với ghép màu quang
học là ở chỗ thuốc nhuộm không phải là các sản phẩm tinh khiết có màu đơn sắc, lại chứa
các phụ gia nên màu tạo thành có sai lệch so với ghép quang học. Phối ghép màu từ thuốc
nhuộm kỹ thuật còn gọi là ghép màu cơ học có thể thực hiện bằng biện pháp thủ công
hoặc thiết bị xử lý bằng máy tính điện tử. Dù dùng phương pháp nào cũng phải dựa vào
cặp nguyên tắc sau:
1- Phải dùng thuốc nhuộm cùng lớp theo phân lớp kỹ thuật và có các tính chất kỹ
thuật tương tự nhau: cùng điều kiện nhuộm (nhiệt độ, trị số pH, xúc tác, phụ gia); cùng có
tốc độ bắt màu; cùng có độ bền màu với các chỉ tiêu khác nhau, v.v.
2- Khi phối thuốc nhuộm thuộc các lớp khác nhau để nhuộm vải pha cần chọn những
loại không tích điện trái dấu, không chứa các phụ gia có tính chất kỵ nhau làm cho dung
dịch nhuộm bị kết tủa, sa lắng hoặc biến màu, khó ghép đồng màu;
3- Có thể phối từ hai thuốc nhuộm kỹ thuật để tạo nên màu mới cần thiết nhưng số
màu mới tạo thành sẽ bị hạn chế. Để tạo nên nhiều gam màu khác nhau người ta dùng
thuật phối ghép từ ba màu cơ bản: đỏ, vàng và xanh lam hoặc đỏ, vàng và xanh lục. Đồ thị
ghép màu được thiết lập theo hình tam giác đều, mỗi màu cơ bản được đặt ở một đỉnh của
tam giác, tỷ lệ phối ghép được chia đều theo các cạnh, màu tạo thành sẽ theo quy luật sau:

24
- Theo mỗi cạnh của tam giác sẽ nhận được một dãy các màu trung gian do kết quả
ghép từ hai màu;
- Theo các đường cao của tam giác sẽ là dãy màu do kết quả bổ trợ nhau của nhiều
cặp màu tương ứng;
- Tâm của tam giác và vùng phụ cận sẽ là miền có màu vô sắc (ghi, xám) do hiệu
quả trung hoà lẫn nhau của ba màu cơ bản có cường độ màu tương đương;
- Các điểm khác nằm ở bên trong tam giác sẽ là vô số các màu được phối ghép từ ba
màu cơ bản với tỷ lệ khác nhau, màu và ánh màu của chúng tùy thuộc vào toạ độ trên tam
giác.

Tam giác màu được biểu diễn như sau:
đỏ
xanh la
m
vàng
xanh lục
tím
da cam

ghi






Việc chọn ba thuốc nhuộm dùng làm ba màu cơ bản đúng với yêu cầu của lý thuyết
rất khó thoả mãn, trong thực tế yêu cầu này chỉ là tương đối, nên màu và ánh màu thu
được do hiệu quả phối ghép phụ thuộc nhiều vào ba màu ban đầu.
Dưới đây là một số thí dụ về kết quả ghép những màu thường gặp:
Màu phối ghép: Màu nhận được:
Hồng + vàng Lòng tôm
Hồng + ghi Tím hoa cà
Vàng + lục Vàng chanh
Xanh lam + tím Xanh tím than
(xanh công nhân)
Xanh lam + xanh lục Cẩm thạch
Xanh lam + đen Ghi, xám
Nâu + đen Ghi, xám
Kali + đen Cỏ úa

Nâu + vàng Be hồng
Xanh lam + đỏ + đen Nâu
Đen + vàng + xanh lục Màu ximăng
Vàng + da cam + xanh lục Màu ôliu
Xanh lục + tím Xanh lá mạ
Đỏ + vàng + nâu Vàng nâu da bò
3. TÍNH TOÁN MÀU VÀ CÔNG NGHỆ PHỐI GHÉP MÀU
3.1. Các hệ thống phân định màu sắc
3.1.1. Các đại lượng đặc trưng cho sự cảm thụ màu sắc
Để thuận lợi cho quá trình tính toán và so sánh các màu với nhau, người ta tìm cách
thể hiện các màu bằng những con số và sắp xếp chúng một cách có hệ thống, trong đó mỗi

25
màu có một vị trí nhất định được xác định bởi ba đại lượng: tông màu hoặc ánh màu (H)
(hue or metamerism); độ bão hoà hoặc độ thuần sắc (C) (saturation) và độ sáng (L)
(lightness).
3.1.2. Các hệ thống biểu diễn màu sắc
a. Bản màu CIE
Hàng nghìn tông màu mà mắt ta cảm nhận được từ ánh sáng màu và chất màu được
sắp xếp trong một hệ thống chuẩn của Ủy ban Chiếu sáng Quốc tế còn gọi là bản màu CIE
hay tam giác màu CIE.
Cơ sở của sự thể hiện màu bằng số lượng trên bản màu CIE là mỗi màu được xem là
hỗn hợp cộng của bộ ba màu cơ bản. Bộ ba màu cơ bản được chọn dựa trên cơ sở thuyết
ba màu của Young cho rằng ánh sáng trắng là tổng hợp của ba màu cơ bản: đỏ (red), xanh
lục (green) và xanh lam (blue). Bộ ba màu cơ bản đó với số lượng tương ứng là X, Y, Z,
có thể tái tạo vô số màu khác nhau. Điều kiện đặt ra cho việc lựa chọn ba màu cơ bản là
khi phối hai trong số chúng, ta không thể nhận được màu thứ ba. Tỷ lệ thành phần của ba
màu cơ bản x, y, z sẽ xác định vị trí của màu đó (toạ độ màu đó ) trên bản màu:
x =
ZYX

X
+
+
; y =
ZYX
Y
+
+
; z =
ZYX
Z
+
+

Hệ thống CIE được trình bày bằng đồ thị các vị trí màu trong tam giác cân hoặc tam
giác vuông. Diện tích bên trong phạm vi đồ thị có dạng móng ngựa là không gian màu của
tất cả các màu thực (hình 1.2). Từ trái sang phải trên đường cong đó bắt đầu từ bước sóng
380 - 780 nm là các màu trên dãy phổ từ tím đến đỏ. Giữa diện tích là điểm vô sắc (màu
trắng). Đây là phổ dạng móng ngựa có 24 tông màu được xác định theo độ dài bước sóng.
Các tông màu trên đường cong đó có độ bão hoà lớn nhất và thấp dần tới điểm vô sắc
(gồm 15 bậc). Bất kỳ màu nào nằm trên đường bão hoà đều có cùng tông với màu ghi gọi
là màu cùng tông.

x

Hình 1.2. Bản màu CIEXYZ.
Bằng máy đo màu quang phổ chuyên dụng người ta xác định các toạ độ x, y của mỗi
màu. Khi biết toạ độ của mỗi màu thì ta có thể biết ngay tông màu và độ bão hoà của màu
đó.

26
b. Không gian màu CIEXYZ
Tam giác màu chỉ cho phép biểu diễn màu sắc bằng hai đại lượng nên các toạ độ trên
tam giác chỉ cho biết về độ bão hoà và tông màu nhưng lại không có độ sáng. Nếu muốn
quan tâm đến độ sáng thì phải đưa thêm toạ độ thứ ba, qua đó mặt phẳng màu sẽ mở rộng
thành không gian màu bằng cách đặt thêm toạ độ - độ sáng Y thẳng góc với mặt phẳng
màu. Nếu điền vào các giá trị độ sáng với khả năng cực đại có thể có cho mỗi toạ độ màu
trên mặt phẳng màu thì giá trị cực đại Y = 100 chỉ dành cho rất ít toạ độ màu. Một màu
nào đó càng kém bão hoà thì độ sáng của nó càng lớn.
Để xác định một màu trong không gian màu CIEXYZ thì đầu tiên phải xác định số
lượng màu X, Y, Z tham gia hỗn hợp cộng, sau đó là xác định toạ độ màu x, y và Y được
coi là độ sáng. Bằng cách đó người ta có thể so sánh sự giống nhau hay khác nhau giữa
hai màu, tuy nhiên sự giống, khác nhau giữa hai màu đó lớn như thế nào thì cũng không
thể đánh giá chính xác được. Độ lớn khác nhau của các hình elip là sự khác biệt màu sắc
giữa các vùng màu không bằng nhau trong tam giác màu CIEXYZ. Cách trình bày khoảng
cách màu không bằng nhau được Ađam lần đầu tiên nêu ra, nên nó được gọi là elip Ađam.

Hình 1.3. Không gian màu CIEXYZ.
Để có thể xác định được màu sắc khác nhau từ sự khác biệt về toạ độ màu thì cần
phải biến đổi hệ thống sao cho khoảng cách giữa các toạ độ màu trong đó có ứng với sự
cảm thụ thị giác bằng nhau. Để có một bản màu với khoảng cách thị giác bằng nhau thì
người ta tính toán làm lệch tam giác màu XYZ làm cho elip Ađam thành hình tròn có
đường kính bằng nhau. Tam giác màu bị làm méo đầu tiên vào năm 1960 là UCS
(Uniform Chromaticity Scale: thang bằng nhau của các loại màu). Một trong những không
gian màu tạo ra từ sơ đồ UCS là không gian màu CIELUV.
c. Hệ thống CIELAB
Để thuận lợi hơn nữa cho việc tính toán và so sánh các màu với nhau, năm 1976 CIE
giới thiệu một hệ thống sắp xếp màu sắc, đó là hệ thống CIELAB. Hệ thống CIELAB sử
dụng ba trị số L*, a*, b*, trong đó: L* là độ sáng của màu; a* là toạ độ màu trên trục đỏ
lục; b* là toạ độ màu trên trục vàng - lam.
Giao điểm của hai trục a*, b* là điểm vô sắc (đen, ghi, trắng tùy thuộc vào độ sáng).
Trục độ sáng L* có giá trị từ 0 - ứng với màu đen đến 100 - ứng với màu trắng. Những

27
màu cùng một tông màu trong mặt phẳng a* b* nằm trên đoạn thẳng kéo dài từ điểm trung
tâm ra phía ngoài.
Thực chất, hệ thống CIELAB được cấu tạo thông qua sự biến đổi các giá trị X, Y, Z
từ hệ thống CIEXYZ. Sự biến đổi này dựa trên thuyết màu đối lập nhau của Hering: một
màu hỗn hợp không bao giờ là đỏ ánh lục hay vàng ánh lam, nhưng màu đỏ ánh vàng hay

màu lục ánh vàng thì bao giờ cũng đúng. Như vậy mỗi trị số màu cho phép đánh giá theo
thành phần tham gia của đỏ hay lục, vàng hay lam, theo đó mỗi màu có thể chứa đựng
những thành phần sau: đỏ và vàng, đỏ và lam, lục và vàng, lục và lam.

Hình 1.4. Không gian màu CIELAB.

28