Historia pigmentów jest długa – już kilkadziesiąt tysięcy lat temu nasi przodkowie tworzyli przy ich pomocy barwne malowidła na ścianach swych jaskiń. Z czasem nauczono się je odpowiednio dobierać i preparować, do początku XIX wieku zaś udało się poznać ich naturę na tyle dobrze, że powstały pierwsze pigmenty syntetyczne. Sekret ich właściwości tkwi w budowie chemicznej.
fot. Artbyallyson (stockfreeimages.com)
Wraz z barwnikami i wypełniaczami pigmenty tworzą grupę substancji zaliczanych do materiałów barwiących (kolorantów). W przeciwieństwie jednak do dwóch pozostałych typów kolorantów pigmenty wyróżnia fakt, że nie są rozpuszczalne w medium, któremu mają nadać barwę. Pozostają więc w gotowym układzie (np. w farbie) tylko częściowo rozdrobnione, w postaci maleńkich kryształów.
Poszczególne pigmenty mają różne barwy, ponieważ składają się z różnych pierwiastków i mają odmienną strukturę, dzięki czemu selektywnie absorbują światło. Odbijając tylko niektóre długości fali i te trafiają do naszych oczu, postrzegane jako kolory. Od składu i budowy pigmentu zależy też wiele innych właściwości, które z kolei decydują o wartości użytkowej. W jakim stopniu pigment jest przejrzysty, czy jest łatwy w obróbce, czy jest obojętny czy reaguje z innymi kolorantami, czy jest stabilny w silnym oświetleniu, czy jego kolor zmienia się w miarę upływu czasu – wszystko to zapisane jest w jego strukturze chemicznej.
Warto więc przyjrzeć się poszczególnym grupom pigmentów i pierwiastkom, które wchodzą w ich skład. Liczba tych pierwiastków nie jest duża; różnorodność możliwych do uzyskania odcieni to kwestia połączeń, które mogą ze sobą tworzyć. Tak duży zbiór można podzielić według różnych kryteriów, najwygodniej jest je jednak zgrupować w typy związków chemicznych (tlenki, siarczki, chromiany itd.), mają one bowiem zwykle pewne wspólne właściwości.
Wśród pigmentów nieorganicznych, zdecydowanie dominujących wśród stosowanych współcześnie, wyróżniamy:
- czyste pierwiastki (np. węgiel na którym bazują niemal wszystkie pigmenty czarne, platyna, złoto, srebro, glin) – w tym przypadku właściwości barwiące ma jeden tylko pierwiastek, nie występujący w formie związków chemicznych,
- tlenki (np. biel tytanowa – dwutlenek tytanu, biel cynkowa – tlenek cynku, zieleń chromowa – tlenek chromu, umbra palona – mieszanina żelaza i tlenku manganu, zieleń kobaltowa – mieszanina tlenku kobaltu i tlenku cynku, błękit kobaltowy – mieszanina kobaltu z tlenkiem glinu, błękit ceruleum – mieszanina tlenku cyny i tlenku kobaltu, czerwień wenecka, siena palona – tlenki żelaza) – powstają w wysokich temperaturach, dlatego są bardzo stabilne i nie wchodzą w reakcje z innymi pigmentami,
- siarczki (np. żółć kadmowa – siarczek kadmu, aurypigment i realgar – siarczki arsenu, czerwień antymonowa – siarczek antymonu, cynober – siarczek rtęci) – zawierają siarkę, która może wejść w reakcję ze związkami metalicznymi zawartymi w niektórych pigmentach; na przykład żółć kadmowa dodana do zieleni paryskiej (związku arsenu i miedzi) czyni ją ciemniejszą, w układzie takim bowiem powstaje nowy związek – siarczek miedzi,
- wodziany i wodorotlenki (np. ochra żółta, siena naturalna, – uwodnione tlenki żelaza, umbra naturalna – uwodnione tlenki żelaza i manganu),
- węglany (np. biel ołowiowa – hydroksowęglan ołowiu, błękit bremeński – mieszanka wodorotlenku miedzi z węglanem miedzi, zieleń bremeńska – węglan miedzi),
- krzemiany, do których należą tylko dwa pigmenty – ziemia zielona (terre verte) – uwodorniony glinokrzemian potasu, żelaza, magnezu i glinu – oraz głęboki błękit – krzemian kobaltu i potasu,
- chromiany (np. żółć chromowa – chromian ołowiu, baru, strontu lub cynku, czerwień chromowa – chromian ołowiu) – ich użycie wiąże się z ryzykiem zmiany koloru, bowiem sole te bogate są w tlen, który może wchodzić w reakcje z innymi pigmentami,
- inne sole nieorganiczne (np. żółcień kobaltowa – kobaltoazotyn, żółcień neapolitańska – antymonian ołowiowy, zieleń wolframowa – wolframian chromu, błękit kobaltowy – glinian kobaltu, fiolet kobaltowy – fosforan kobaltu, biel barytowa i zieleń szwejnfurcka – siarczany), wśród których dużą stabilnością wyróżniają się siarczany, pigmenty kobaltowe oraz wolframian; żółcień kobaltowa oraz neapolitańska są zaś nieco bardziej podatne na zmiany barw.
Pigmenty organiczne różnią się od nieorganicznych pochodzeniem (naturalnym – roślinnym lub zwierzęcym) oraz właściwościami. Wykazują większą siłę barwienia i nasycenie koloru, jednak są dużo mniej odporne na działanie różnego rodzaju chemikaliów, wysoką temperaturę i silne nasłonecznienie, dlatego zdecydowanie rzadziej stosuje się je do wyrobu farb.
Na koniec należy pamiętać, że nie zawsze pigment o najlepszych własnościach użytkowych jest tym najlepszym pod każdym względem. Wiele stabilnych pigmentów o doskonałej trwałości i intensywności barwy zostało w części krajów wycofanych z użycia z powodu ich szkodliwości. Do takich należą przede wszystkim pigmenty na bazie metali ciężkich (ołów, chromiany, kadm).
Źródła:
E. Kamińska-Tarnawska, M. Zubielewicz, „Pigmenty”, Chemical Review
„Życie w kolorach”, ATM Dekoral Professional
decorespacio.com
www.theodora.com
