冲印中的化学反应照片在暗室的诞生历程

引言

摄影在现代生活中占有重要地位，除了娱乐摄影之外，还应用于建筑设计、电影、医学、军事侦察、金相分析、太空探索、地图测绘等众多领域。

了解摄影化学，首先需要了解银盐的光化学。照相胶片中的主要感光材料是溴化银（AgBr），这些微小晶体悬浮在明胶中。当光线照射到晶体上时，会发生一系列化学反应，产生游离银。

光子被溴离子吸收，产生溴原子：
Ag + Br → Ag + Br + e

银离子与电子结合形成银原子：
Ag + e → Ag

这些游离银形成潜影，可以通过显影剂显现出来。显影至少需要四个银原子聚集在一起，形成 Ag ₄ ⁰ 。

潜影是保存在卤化银颗粒中的看不见但可以显现的影像。含有 Ag ₄ ⁰ 形式自由银的颗粒在显影剂作用下还原成大量的自由银，在胶片上形成黑色区域。未曝光的颗粒不含 Ag ₄ ⁰ ，因此不能被显影。

胶片的感光度与颗粒大小和卤化物组成有关。颗粒越大，感光度越高。

卤化银本身并不是最灵敏的感光材料。它们之所以能产生高清晰度的影像，是因为光子撞击一个卤化银颗粒产生一个至少含四个银原子的核心，这一效应可以通过还原剂（显影液）放大数十亿倍。

显影液中的还原剂与含有银原子核心的颗粒反应，形成更多的游离银。反应越快，产生的黑度越深。显影的程度受温度、显影液浓度、pH 值等因素影响。

底片变黑是由游离银原子（Ag ⁰ ）造成的。显影液对未曝光的颗粒具有选择性，不会还原它们，避免产生灰雾。

常用的显影剂化合物包括没食子酸、邻氨基酚、对苯二酚、对甲胺基苯酚（米吐尔）、菲尼酮等。

黑白显影液通常由对苯二酚与米吐尔或对苯二酚与菲尼酮组成。典型配方为：

使用对苯二酚作为显影剂时会产生醌，并放出氢离子：
对苯二酚 + 2Ag → 醌 + 2Ag ⁰ + 2H

该反应是可逆的，因此氢离子的增加会抑制显影。亚硫酸钠与醌反应，阻止其恢复成对苯二酚。氢离子则被氢氧根离子中和。

显影时间过长或温度过高会产生严重的灰雾，损毁底片。摄影师通常需要仔细控制显影液的温度。

将胶片放入停显浴中可以终止显影过程。停显浴通常含有醋酸等弱酸，降低 pH 值，使对苯二酚转换为醌的反应停止。

如果仅进行显影，未还原的卤化银在光照下会被曝光。为了防止这种现象，必须使用定影液除去未还原的卤化银。

黑白照相中常用的定影液是硫代硫酸钠溶液，其中硫代硫酸根离子（S ₂ O ₃ ^2- ）与卤化银反应，形成可溶性的配合物，再用清水冲洗干净。

定影液配方为：

定影时间过长或浓度过高会使影像褪色。定影后，底片需要用清水仔细冲洗，以去除残留的化学物质。

摄影化学是一门复杂的科学，涉及到光与卤化银的相互作用、显影和定影过程。这些原理在现代摄影中至关重要，为我们提供了捕捉和保存影像的手段。