Pigmentdefinisjon og kjemi

Hva pigmenter er og hvordan de fungerer

stilllifephotographer / Getty Images

Et pigment er et stoff som har en bestemt farge fordi det selektivt absorberer bølgelengde av lys. Mens mange materialer har denne egenskapen, er pigmenter med praktiske bruksområder stabile ved normale temperaturer og har høy fargestyrke, så det trengs bare en liten mengde for å se fargen når den brukes på gjenstander eller blandes med en bærer. Pigmenter som enten blekner eller sverter over tid eller med lengre eksponering for lys kalles flyktende pigmenter .

Historiske og forhistoriske pigmenter

De tidligste pigmentene kom fra naturlige kilder, som trekull og malte mineraler. Paleolittiske og neolitiske hulemalerier indikerer kullsvart, rød oker (jernoksid, Fe_toO₃), og gul oker (hydrert jernoksid, Fe_toO₃·H_toO) var kjent for det forhistoriske mennesket. Syntetiske pigmenter kom i bruk så tidlig som f.Kr. 2000. Hvitt bly ble laget ved å blande bly og eddik i nærvær av karbondioksid. Egyptisk blått (kalsiumkobbersilikat) kom fra glass farget med malakitt eller annen kobbermalm. Etter hvert som flere og flere pigmenter ble utviklet, ble det umulig å holde styr på sammensetningen deres.

På 1900-tallet utviklet International Organization for Standardization (ISO) standarder for egenskaper og testing av pigmenter. Color Index International (CII) er en publisert standardindeks som identifiserer hvert pigment i henhold til dets kjemiske sammensetning. Over 27 000 pigmenter er indeksert i CII-skjemaet.

Fargestoff og luminescens

Et pigment er et stoff som enten er tørt eller annet uløselig i sin flytende bærer. Et pigment i flytende former en suspensjon . I kontrast er et fargestoff enten et flytende fargestoff eller løses opp i en væske å danne en løsning . Noen ganger kan et løselig fargestoff utfelles til et metallsaltpigment. Et pigment laget av et fargestoff på denne måten kalles a innsjøpigment (f.eks. aluminiumssjø, indigosjø).

Både pigmenter og fargestoffer absorberer lys for å få en viss farge. I kontrast er luminescens en prosess der et materiale sender ut lys. eksempler på luminescens inkluderer fosforescens , fluorescens , kjemiluminescens og bioluminescens.

Pigmentdefinisjon i biovitenskap

I biologi er begrepet 'pigment' definert noe annerledes, der et pigment refererer til et hvilket som helst farget molekyl som finnes i en celle, uavhengig av om det er løselig eller ikke. Så selv om hemoglobin, klorofyll , melanin og bilirubin (som eksempler) passer ikke til den snevre definisjonen av pigment i vitenskapen, de er biologiske pigmenter.

I dyre- og planteceller forekommer også strukturell farge. Et eksempel kan sees i sommerfuglvinger eller påfuglfjær. Pigmenter har samme farge uansett hvordan de ses, mens strukturell farge avhenger av synsvinkelen. Mens pigmenter farges ved selektiv absorpsjon, er strukturelle farger et resultat av selektiv refleksjon.

Hvordan pigmenter fungerer

Pigmenter absorberer selektivt bølgelengder av lys. Når hvitt lys treffer et pigmentmolekyl, er det forskjellige prosesser som kan føre til absorpsjon. Konjugerte systemer av dobbeltbindinger absorberer lys i noen organiske pigmenter. Uorganiske pigmenter kan absorbere lys ved elektronoverføring. For eksempel absorberer vermilion lys, og overfører et elektron fra svovelanionet (S^to-) til et metallkation (Hg²⁺). Ladningsoverføringskompleksene fjerner de fleste farger av hvitt lys, og reflekterer eller sprer resten for å fremstå som en bestemt farge. Pigmenter absorberer eller trekker fra bølgelengder og legger ikke til dem slik selvlysende materialer gjør.

De spekteret til det innfallende lyset påvirker utseendet til et pigment. Så, for eksempel, vil et pigment ikke ha helt samme farge under sollys som det ville gjort under fluorescerende belysning fordi et annet bølgelengdeområde er igjen for å bli reflektert eller spredt. Når fargen på et pigment er representert, må laboratorielysfargen som brukes til å ta målingen angis. Vanligvis er dette 6500 K (D65), som tilsvarer fargetemperaturen til sollys.

Fargen, metningen og andre egenskaper til et pigment avhenger av andre forbindelser som følger med det i produkter, for eksempel bindemidler eller fyllstoffer. Hvis du for eksempel kjøper en malingsfarge, vil den se annerledes ut avhengig av blandingens formulering. Et pigment vil se annerledes ut avhengig av om dets endelige overflate er blank, matt osv.

Liste over betydelige pigmenter

Pigmenter kan klassifiseres etter om de er organiske eller uorganiske. Uorganiske pigmenter kan være metallbaserte eller ikke. Her er en liste over noen nøkkelpigmenter:

Metalliske pigmenter

• Kadmiumpigmenter: kadmiumrød, kadmiumgul, kadmiumoransje, kadmiumgrønn, kadmiumsulfoselenid
• Krompigmenter: kromgul, viridian (kromgrønn)
• Koboltpigmenter: koboltblått, koboltfiolett, ceruleanblått, aureolin (koboltgult)
• Kobberpigmenter: azuritt, egyptisk blått, malakitt, Paris-grønt, Han-lilla, Han-blått, verdigris, ftalocyaningrønt G, ftalocyaninblått BN
• Jernoksidpigmenter: rød oker, venetiansk rød, prøyssisk blå, sangvin, caput mortuum, oksidrød
• Blypigmenter: rødt bly, blyhvitt, cremnitz-hvitt, Napoli-gult, bly-tinngult
• Manganpigment: manganfiolett
• Kvikksølvpigment: vermillion
• Titanpigmenter: titanhvit, titansvart, titangul, titanbeige
• Sinkpigmenter: sinkhvit, sinkferritt

Andre uorganiske pigmenter

• Karbonpigmenter: kullsvart, elfenbensort
• Leirejord (jernoksider)
• Ultramarine pigmenter (lapis lazuli): ultramarin, ultramaringrønn

Økologiske pigmenter

• Biologiske pigmenter: alizarin, alizarin crimson, gamboge, cochineal rød, rose madder, indigo, indisk gul, tyrisk lilla
• Ikke-biologiske organiske pigmenter: kinakridon, magenta, diarylidgul, ftaloblå, ftalogrønn, rød 170