顯影歷程

顯影劑主要成分與作用整理

一般來說，顯影劑包含以下幾個主要成分：

• 主劑
• 鹼劑
• 抗氧化劑
• 防霧劑

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主劑

顯影劑是一種還原劑。過程中，顯影劑會將 AgBr 還原為 Ag，而顯影劑自身則被氧化。
2 AgBr + 2 R–OH → 2 R=O + 2 H⁺ + 2 Br⁻ + 2 Ag

當 R = Metol 時：
CH₃C₆H₄(NH₂)OH → CH₃C₆H₄(NH₂)O + H⁺ + e⁻

當 R = Hydroquinone 時：
C₆H₄(OH)₂ → C₆H₄O₂ + 2 H⁺ + 2 e⁻

Metol 還原速度較快，能夠在影像的初期階段快速產生低對比度的圖像。Hydroquinone 還原作用較強，但速度較慢，通常用來產生較高的對比度。
這兩個藥劑都有安全疑慮，操作前需有安全規定相關說明。可用以下影片作為說明素材：

影片中有些值得討論的點：

• 是否接受活體捐贈眼角膜？
• 攝影師的相機倒影是什麼倒影？
• Hydroquinone 的毒性屬於什麼性質？
• 被有疑慮的藥劑噴濺到眼睛時，緊急處理應為何？
• 正常的藥劑應該如何處理？

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鹼劑

pH 越高，顯影效力越大，反差也越大。弱鹼對水溶液 pH 的改變較緩和，因此在這裡主要以亞硫酸鈉和硼砂作為弱鹼緩衝溶液。
以下為利用 100 g 無水亞硫酸鈉溶於 1 L 水，所得酸鹼值的計算歷程：

Na₂SO₃ → 2 Na⁺ + SO₃²⁻
SO₃²⁻ + H₂O ⇌ HSO₃⁻ + OH⁻
Kᵦ = K_w / Kₐ₂
Kᵦ = 1.0 × 10⁻¹⁴ / 6.6 × 10⁻⁸ ≈ 1.52 × 10⁻⁷
C = 100 g/L ÷ 126.04 g/mol ≈ 0.793 mol/L
[OH⁻]² ≈ Kᵦ × C
[OH⁻]² ≈ 1.52 × 10⁻⁷ × 0.793 ≈ 1.21 × 10⁻⁷
[OH⁻] ≈ 3.47 × 10⁻⁴ M
pOH = −log(3.47 × 10⁻⁴) ≈ 3.46
pH = 14 − 3.46 ≈ 10.54

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抗氧化劑

抗氧化劑的主要功能，是避免顯影主劑受氧影響而降低效力。因此，在配製顯影劑時，常會透過一些方式降低溶氧量，包含：

• 先溶一點亞硫酸鈉，但不能太多，因為高濃度亞硫酸鈉不利於 Metol 的溶解。
• 使用煮沸過的水，可以趕出一部分溶氧。
• 保存瓶填裝液體時，盡可能接近瓶口，或使用可壓縮體積的瓶身。

若以 Hydroquinone 為例，其氧化反應如下：
C₆H₄(OH)₂ + O₂ → C₆H₄O₂ + H₂O₂

Hydroquinone 會被氧化為對苯醌（quinone），使 Hydroquinone 的還原力下降。氧氣作為氧化劑，會搶奪 Metol 和 Hydroquinone 釋放的電子。
若有亞硫酸鈉介入，則反應如下：
2 Na₂SO₃ + O₂ → 2 Na₂SO₄

• 亞硫酸鈉與氧氣的反應速率：亞硫酸鈉與氧氣的反應速率非常快，特別是在鹼性環境中。反應速率常數 k 受溶液 pH 和溫度影響，但在一般顯影條件下，亞硫酸鈉與氧氣的反應速率常數約在 10³–10⁴ M⁻¹s⁻¹。
• Metol 與氧氣的反應速率：Metol 與氧氣的反應速率相對較慢，通常在 10¹–10² M⁻¹s⁻¹ 的範圍。這使得 Metol 更容易被亞硫酸鈉保護，因為亞硫酸鈉會先與氧氣反應，減少 Metol 的氧化。

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防霧劑

在顯影時，若有不應曝光的區域卻產生曝光效果，即是發生銀離子不正確地還原出銀原子。正常說來，光會使 AgBr 分解，釋出 Br⁻ 和 Ag⁺；Ag⁺ 捕捉到電子後，形成銀原子。
若有未曝光的區域卻出現顯影反應，可以加入溴化鉀來抑制灰霧發生。

已曝光的區域

• 顯影劑還原更多 Ag，使之成為最終可見影像的一部分。
• Ag 會吸引更多 Ag⁺ 聚集，並還原形成密集的銀顆粒。

未曝光的區域

• Br⁻ 抑制顯影劑對未曝光區域的活性，防止 Ag⁺ 被還原成 Ag。
• Br⁻ 會與顯影劑中的還原劑競爭未曝光的 Ag⁺，並將不應被還原、但已部分還原的 Ag 物質氧化回 Ag⁺。

Ag⁺ + e⁻ → Ag　　　E° = +0.7996 V
2 Br⁻ → Br₂ + 2 e⁻　E° = +1.065 V

已曝光區域的 Ag⁺ 還原為 Ag，此反應由顯影劑中的還原劑提供電子。對於未曝光區域，Br⁻ 會阻止 Ag⁺ 還原；若已有銀原子形成，Br⁻ 還可以氧化這些 Ag，使其回到 Ag⁺。

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顯影劑配方

D-76

• 水，52℃，750 mL
• Metol：2 g
  低對比、低亮度
• Na₂SO₃：100 g
• Hydroquinone：5 g
  高對比、高亮度
• Borax：2.0 g
  Na₂B₄O₇，四硼酸鈉
• 加水至 1 L

D-23

• 水，52℃，750 mL
• Metol：7.5 g
• Na₂SO₃：100 g
• 加水至 1 L

Caffenol

• 咖啡
• 蘇打：Na₂CO₃，54 g
• 維他命 C：16 g
• KBr：1 g
  咖啡顯影的補充如下：

C₉H₈O₄

• 多酚化合物，具有酚羥基 –OH。
• 通過氧化釋放電子，將銀離子還原為銀原子。氧化後，咖啡酚轉化為對苯醌類的氧化產物。
  C₉H₈O₄ + 2 Ag⁺ → C₉H₆O₄ + 2 Ag + 2 H⁺　E° ≈ +0.3 V

C₆H₈O₆

• 強還原劑。
• 適合用於初期顯影。
• 釋放出氫離子（H⁺），需要鹼性環境（Na₂CO₃）來中和，避免 pH 值下降。
  C₆H₈O₆ + 2 Ag⁺ → C₆H₆O₆ + 2 Ag + 2 H⁺　E° ≈ +0.06 V