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Karl Neumeier

Alle Entwickler sollen zunächst einmal das Gleiche tun. Sie sollen aus latenten, unsichtbaren Bildern stabile Silberbilder machen. Und daher enthalten alle Entwickler auch die gleichen Grundbestandteile: - Entwicklersubstanzen - Konservierungsmittel - Entwickleralkali - Verzögerungs- und Klärmittel - Entwicklerzusätze (worunter man alles verstehen darf, was sich in keine der anderen Rubriken einordnen lässt) - Wasser als Lösungsmittel.

Entwicklersubstanzen

Entwicklersubstanzen sind spezielle Reduktionsmittel, die zwischen belichteten und unbelichteten Silberhalogenidkristallen unterscheiden können. Unter Reduktionsmitteln versteht der Chemiker solche Stoffe, die Elektronen an andere Stoffe abgeben können. Das Reduktionsmittel, unsere Entwicklersubstanz, wird dabei oxidiert (gibt Elektronen ab). Die Silberionen nehmen die vom Entwickler abgegebenen Elektronen auf und werden zu metallischem (= sichtbarem) Silber reduziert. Diese Reaktion wird durch die Entwicklungskeime des latenten Bildes beschleunigt, die bei der Belichtung entstanden sind. Daher findet sie vor allem an den Stellen statt, wo Licht ein Silberhalogenid-Kristall getroffen hat. Es sind mehr als tausend verschiedene Entwicklersubstanzen bekannt. Davon haben sich etwa 15 durchgesetzt; fast ausschließlich Benzolderivate (siehe unten).

In vielen Entwicklerrezepturen werden zwei Entwicklersubstanzen kombiniert. Sie unterstützen sich im Idealfall in der Weise, dass sie schneller und stabiler arbeiten als die Einzelkomponenten. Dieses Phänomen nennt man Superadditivität. Kombinationen von mehr als zwei Entwicklersubstanzen sind unüblich, weil dadurch keine weitere Steigerung der Entwicklungsleistung mehr möglich ist. Die Konzentration beeinflusst bei allen Entwicklern das Tempo erheblich, und zwar in der Richtung, dass steigende Konzentrationen schneller entwickeln.

Entwicklersubstanzen als Reduktionsmittel reagieren nicht nur mit Silberionen, sondern auch mit Sauerstoff oder anderen Oxidationsmitteln, die ihnen gerade unterkommen (zum Beispiel in Bleichbädern). Die dabei entstehenden Entwickleroxidationsprodukte können nun ihrerseits mit Entwicklermolekülen reagieren. Diese Kettenreaktion würde sehr schnell zur Zersetzung des gesamten Entwicklers führen. Um das zu verhindern, sind in allen Entwicklern Konservierungsmittel enthalten. Das am weitesten verbreitete Stöffchen dieser Art ist Natriumsulfit (Na2SO3), andere sind Kaliumsulfit (K2SO3) und saure Sulfite wie Kaliumdisulfit (K2S2O5). Sie alle machen die Oxidationsprodukte des Entwicklers unschädlich, indem sie mit ihnen zu Sulfonaten reagieren. Dadurch wird die Selbstzersetzung des Entwicklers verhindert. In höheren Konzentrationen kann Natriumsulfit außerdem Silberbromid lösen, was man sich bei einigen Feinkornentwicklern zunutze macht, und beeinflusst den Farbton des Silberbildes.

Der pH-Wert macht´s

Bei der Redox-Reaktion zwischen der Entwicklersubstanz und den Silberionen wechseln nicht nur Elektronen den Besitzer, auch Wasserstoffionen (=Protonen =H+) werden in großem Umfang verschoben. Die Abgabe von Wasserstoffionen, auch Dissoziation genannt, ist ganz wesentlich vom pH-Wert der Lösung abhängig. Je höher der pH-Wert, umso höher der Dissoziationsgrad der Entwicklersubstanz. Das lässt sich einfach dadurch erklären, dass die von der Entwicklersubstanz abgegebenen Wasserstoffionen mit den im Überschuss vorhandenen OH--Ionen zu Wasser reagieren können (H+ + OH- = H2O). Nur dissoziierte Entwicklermoleküle können mit Silberionen zu metallischem Silber reagieren, daher arbeiten alle Entwickler nur oberhalb eines bestimmten pH-Wertes. Die Wahl des Alkalis richtet sich demnach weitgehend nach der verwendeten Entwicklersubstanz und der gewünschten Geschwindigkeit. Im allgemeinen benutzt man:

• Ätzalkalien (pH 11-13) wie Natriumhydroxid (Ätznatron, NaOH) oder Kaliumhydroxid (Ätzkali, KOH) für schnell und hart arbeitende Entwickler.
   
• Karbonatalkalien (pH 9-11) wie Natriumkarbonat (Soda, Na2CO3) und Kaliumkarbonat (Pottasche, K2CO3) für Positiventwickler
   
• Schwache Alkalien (pH 7,5-9) wie Natriumtetraborat (Borax, Na2B4O7) und Natriummetaborat (Kodalk, NaBO2) für Feinkorn- und Zweibadentwickler

Entwickler mit hohem pH-Wert und aktiven Entwicklersubstanzen arbeiten so schnell, dass eine gezielte Steuerung des Entwicklungsprozesses nicht mehr möglich ist. Außerdem haben sie die hässliche Tendenz, auch unbelichtete Silberkristalle zu reduzieren, und damit einen Schleier über Film oder Papier zu ziehen. Diese Nachteile können durch Zusatz von Kaliumbromid (KBr) vermindert oder ganz vermieden werden. Neben Kaliumbromid werden noch organische Substanzen verwendet, Benzotriazol und Phenylmercaptotetrazol zum Beispiel. Die Wirkung der Antischleiermittel beruht darauf, dass sich Anionen (Br- im Falle von KBr) um die Silberhalogenid- Kristalle lagern und damit den ebenfalls negativ geladenen Entwicklerionen den Zugang erschweren. Diese abstoßenden Kräfte wirken natürlich auf höher geladene Entwicklermoleküle wie Hydrochinon stärker. Entwicklungshemmung tritt besonders bei unbelichteten und schwach belichteten Kristallen auf. Damit unterdrücken die Klär-Mittelchen nicht nur den Grundschleier, sie senken auch die Empfindlichkeit. Kaliumbromid setzt man zwischen 0.5 und 2 Gramm pro Liter zu, bei den organischen Klärern reichen Mengen im Milligramm-Bereich (Benzotriazol 100, Phenylmercaptotetrazol 10-20 Milligramm/Liter).

Spezielle Zusätze für den letzten Schliff

Komplexierungsmittel binden Schwermetalle und reduzieren die Wasserhärte, indem sie Kalziumionen entfernen. Das erhöht die Haltbarkeit des Entwicklers. Am häufigsten verwendet werden EDTA (Ethylendiamin-tetraacetat) und Calgon, eine Mischung aus Natriumhexametaphosphat ((NaPO3)6) und Natriumpyrophosphat (Na4P2O7).

Entwicklungsbeschleuniger sind vor allem Neutralsalze wie Kaliumnitrat (KNO3) und Kaliumsulfat (K2SO4). Sie machen die Gelatine durchlässiger für Entwicklersubstanzen und Alkali. Organische Entwicklungsbeschleuniger wie Monoethanolamin und Phenylethylamin erniedrigen die negative Oberflächenladung der Silberhalogenid-Kristalle. Dadurch ist der Entwicklungskeim besser zugänglich.

Empfindlichkeitssteigernde Zusätze wie Hydrazinhydrochlorid und Hydrazinsulfat.

Netzmittel wie Natriumlaurylsulfat sorgen für eine gute Schichtbenetzung, indem sie die Oberflächenspannung des Wassers herabsetzen.

Benzol - die Mutter aller Entwickler

Alle modernen Entwicklersubstanzen leiten sich vom Benzol ab, dessen Grundgerüst, der sogenannte aromatische Ring, Ausgangsstoff für unzählige Verbindungen ist. Schon vor mehr als 100 Jahren erkannten die Gebrüder Lumiere, welche Zusammenhänge zwischen der Struktur einer organischen Verbindung und ihrem Entwicklungsvermögen besteht. Sie fassten diese Kenntnisse in ihren "Entwicklerregeln" zusammen. Die wichtigsten davon sind:

1. Als Entwicklersubstanzen geeignet sind solche Benzolderivate, die entweder zwei Hydroxy-Gruppen, zwei Amin-Gruppen oder eine Hydroxy- und eine Amingruppe enthalten.
    
2. Die beiden Gruppen müssen in ortho- (o-) oder para- (p) Stellung zueinander stehen. Die meta- (m-) Stellung ist unwirksam.
    
3. Die Wasserstoffatome der Amin-Gruppen können durch Alkyl-Gruppen ersetzt werden.

Aus diesen drei Regeln lässt sich die Struktur fast aller hier vorgestellten Entwicklermoleküle ableiten. Einzige Ausnahme ist das Phenidon, dessen Entwicklungsfähigkeit auf der Struktur der Pyrazolidin-Gruppe beruht, die an den Benzolring angehängt ist. Gebräuchlich sind vor allem:

• Metol (P-Methylaminophenol): weich arbeitender Entwickler mit guter Empfindlichkeitsausnutzung und hoher Kantenschärfe. Metol wird meist in Kombination mit anderen Entwicklersubstanzen eingesetzt, und zwar sowohl bei der Positiv- als auch bei der Negativentwicklung.
   
• Phenidon (1-Phenyl-3-pyrazolidon): extrem weich arbeitender Entwickler mit guter Empfindlichkeitsausnutzung und mäßiger Konturenschärfe. Phenidon kann in allen Entwicklerkombinationen das Metol ersetzen und wird aufgrund seiner geringen Bromidempfindlichkeit gerne in Spezialentwicklern eingesetzt.
   
• Hydrochinon (P-Dihydroxybenzol): normal bis hart arbeitende Substanz mit schlechter Empfindlichkeitsausnutzung, arbeitet erst ab etwa pH 10. Hydrochinon arbeitet bei geringem Sulfitzusatz (ca. 2 Gramm / Liter) extrem kontrastreich und wird dann vor allem als Lithentwickler verwendet. 
   
• Brenzkatechin (O-Dihydroxybenzol): weich arbeitender Entwickler mit hohem Ausgleichsvermögen. Brenzkatechin kann in sulfitarmen Entwicklern die Gelatine gerben und erzeugt dann Reliefbilder. Entwickelt bräunliche Bildtöne.
   
• P-Aminophenol: im Kontrastverhalten abstimmfähiger Entwickler mit sehr hoher Kantenschärfe. Mit Ätzalkalien sind sehr hochkonzentrierte Einmalentwickler herstellbar (zum Beispiel Rodinal).
   
• Glycin (P-Hydroxyphenylglycin): als alleinige Entwicklersubstanz kaum mehr verwendet. Glycin benutzt man in Verbindung mit Hydrochinon zur Herstellung warmtonig arbeitender Positiventwickler. Außerdem als Zusatz zu Feinstkornentwicklern, um die Entwicklung ohne Kornvergrößerung zu beschleunigen.
   
• N-Hydroxyethyl-o-aminophenol: wird in verschiedenen Feinkorn-Entwicklerkombinationen eingesetzt. Liefert die höchste Empfindlichkeitsausnutzung und ist gleichzeitig ein echter Feinkornentwickler.

Heute praktisch nicht mehr verwendet wird P-phenylendiamin, da es eine geringe Empfindlichkeitsausnutzung zeigt und sehr giftig ist. Viele Derivate des P-phenylendiamins sind in Farbentwicklern enthalten und können für die chromogene Entwicklung verwendet werden.

Die gebräuchlichsten Kombinationen sind Metol-Hydrochinon und Phenidon-Hydrochinon. Diese zeigen Superadditivität und werden in sehr vielen Industrierezepturen eingesetzt. Sie entwickeln in kurzer Zeit zu hoher Deckkraft (Hydrochinon), gepaart mit Metol- oder Phenidon-Eigenschaften wie hoher Empfindlichkeitsausnutzung und geringer Bromidempfindlichkeit.