Definizione e chimica dei pigmenti

Un pigmento è una sostanza che appare di un certo colore perché assorbe selettivamente la lunghezza d’onda della luce. Mentre molti materiali possiedono questa proprietà, i pigmenti con applicazioni pratiche sono stabili a temperature normali e hanno un’elevata forza colorante, quindi è necessaria solo una piccola quantità per vedere il colore quando viene utilizzato su oggetti o miscelato con un supporto. I pigmenti che sbiadiscono o anneriscono nel tempo o con un’esposizione prolungata alla luce sono chiamati pigmenti fuggitivi.

Pigmenti storici e preistorici

I primi pigmenti provenivano da fonti naturali, come carbone di legna e minerali macinati. Le pitture rupestri del Paleolitico e del Neolitico indicano che l’uomo preistorico conosceva il nerofumo, l’ocra rossa (ossido di ferro, Fe2O3) e l’ocra gialla (ossido di ferro idrato, Fe2O3 · H2O). I pigmenti sintetici sono entrati in uso già nel 2000 aC. Il piombo bianco è stato prodotto mescolando piombo e aceto in presenza di anidride carbonica. Il blu egiziano (silicato di rame e calcio) proveniva da un vetro colorato con malachite o un altro minerale di rame. Con lo sviluppo di un numero sempre maggiore di pigmenti, è diventato impossibile tenere traccia della loro composizione.

Nel 20 ° secolo, l’Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) ha sviluppato standard per le caratteristiche e il test dei pigmenti. Il Color Index International (CII) è un indice standard pubblicato che identifica ogni pigmento in base alla sua composizione chimica. Oltre 27,000 pigmenti sono indicizzati nello schema CII.

Colorante e luminescenza

Un pigmento è una sostanza secca oppure insolubile nel suo veicolo liquido. Un pigmento in liquido forma una sospensione. Al contrario, un colorante è un colorante liquido oppure si dissolve in un liquido per formare una soluzione. A volte un colorante solubile può essere precipitato in un pigmento di sale metallico. Un pigmento ottenuto da un colorante in questo modo è chiamato pigmento lacustre (p. Es., Lacca di alluminio, lacca indaco).

Sia i pigmenti che i coloranti assorbono la luce per apparire di un certo colore. Al contrario, la luminescenza è un processo mediante il quale un materiale emette luce. esempi di luminescenza includono fosforescenza, fluorescenza, chemiluminescenza e bioluminescenza.

Definizione del pigmento nelle scienze della vita

In biologia, il termine “pigmento” è definito in modo alquanto diverso, dove un pigmento si riferisce a qualsiasi molecola colorata trovata in una cellula, indipendentemente dal fatto che sia solubile o meno. Quindi, sebbene l’emoglobina, la clorofilla, la melanina e la bilirubina (come esempi) non si adattino alla definizione ristretta di pigmento nella scienza, sono pigmenti biologici.

Nelle cellule animali e vegetali si verifica anche il colore strutturale. Un esempio può essere visto in ali di farfalla o piume di pavone. I pigmenti sono dello stesso colore indipendentemente da come vengono visualizzati, mentre il colore strutturale dipende dall’angolo di visione. Mentre i pigmenti sono colorati mediante assorbimento selettivo, il colore strutturale risulta dalla riflessione selettiva.

Come funzionano i pigmenti

I pigmenti assorbono selettivamente le lunghezze d’onda della luce. Quando la luce bianca colpisce una molecola di pigmento, ci sono diversi processi che possono portare all’assorbimento. I sistemi coniugati di doppi legami assorbono la luce in alcuni pigmenti organici. I pigmenti inorganici possono assorbire la luce mediante trasferimento di elettroni. Ad esempio, il vermiglio assorbe la luce, trasferendo un elettrone dall’anione di zolfo (S2-) a un catione metallico (Hg2 +). I complessi di trasferimento di carica rimuovono la maggior parte dei colori della luce bianca, riflettendo o disperdendo il resto per apparire come un determinato colore. I pigmenti assorbono o sottraggono le lunghezze d’onda e non si aggiungono ad esse come fanno i materiali luminescenti.

Lo spettro della luce incidente influisce sull’aspetto di un pigmento. Quindi, ad esempio, un pigmento non apparirà esattamente dello stesso colore alla luce del sole come sarebbe sotto l’illuminazione fluorescente perché una diversa gamma di lunghezze d’onda viene lasciata per essere riflessa o dispersa. Quando viene rappresentato il colore di un pigmento, deve essere indicato il colore della luce di laboratorio utilizzato per effettuare la misurazione. Di solito è 6500 K (D65), che corrisponde alla temperatura del colore della luce solare.

La tonalità, la saturazione e altre proprietà di un pigmento dipendono da altri composti che lo accompagnano nei prodotti, come leganti o riempitivi. Ad esempio, se acquisti un colore di vernice, apparirà diverso a seconda della formulazione della miscela. Un pigmento avrà un aspetto diverso a seconda che la sua superficie finale sia lucida, opaca, ecc. La tossicità e la stabilità di un pigmento sono anche influenzate da altre sostanze chimiche in una sospensione di pigmento. Questo è motivo di preoccupazione per gli inchiostri per tatuaggi e i loro supporti, tra le altre applicazioni. Molti pigmenti sono altamente tossici di per sé (p. Es., Bianco piombo, verde cromo, arancio molibdato, bianco antimonio).

Elenco dei pigmenti significativi

I pigmenti possono essere classificati a seconda che siano organici o inorganici. I pigmenti inorganici possono o non possono essere a base di metallo. Ecco un elenco di alcuni pigmenti chiave:

Pigmenti metallici

  • Pigmenti di cadmio: rosso di cadmio, giallo di cadmio, arancio di cadmio, verde di cadmio, solfoseleniuro di cadmio
  • Pigmenti di cromo: giallo cromo, viridiano (verde cromo)
  • Pigmenti di cobalto: blu cobalto, viola cobalto, blu ceruleo, aureolina (giallo cobalto)
  • Pigmenti di rame: azzurrite, blu egiziano, malachite, verde Parigi, viola Han, blu Han, verderame, verde ftalocianina G, blu ftalocianina BN
  • Pigmenti di ossido di ferro: ocra rossa, rosso veneziano, blu di Prussia, sanguigna, caput mortuum, rosso ossido
  • Pigmenti di piombo: piombo rosso, bianco piombo, bianco cremnitz, giallo Napoli, giallo piombo-stagno
  • Pigmento manganese: viola manganese
  • Pigmento mercurio: vermiglio
  • Pigmenti di titanio: bianco titanio, nero titanio, giallo titanio, beige titanio
  • Pigmenti di zinco: bianco di zinco, ferrite di zinco

Altri pigmenti inorganici

  • Pigmenti di carbonio: nero carbone, nero avorio
  • Terre argillose (ossidi di ferro)
  • Pigmenti oltremare (lapislazzuli): blu oltremare, verde oltremare

Pigmenti organici

  • Pigmenti biologici: alizarina, cremisi alizarina, gamboge, rosso cocciniglia, robbia rosa, indaco, giallo indiano, viola di Tiro
  • Pigmenti organici non biologici: chinacridone, magenta, giallo diarilide, blu ftalo, verde ftalo, rosso 170