Пигмент: определение, свойства и применение¶
Пигмент — это твёрдое дисперсное вещество, которое окрашивает среду, в которую оно вводится, за счёт поглощения и отражения света определённых длин волн. В отличие от красителей, пигменты нерастворимы в среде-носителе и вводятся в неё в виде мелкодисперсных частиц. Пигменты применяются в живописи, производстве красок, пластмасс, резины, бумаги, текстиля, а также встречаются в природе — в растениях, животных организмах и минералах.
¶Основные свойства
Пигменты характеризуются рядом свойств, определяющих их пригодность для конкретных применений:
- Окраска (цвет) — определяется способностью частиц поглощать свет определённых длин волн и отражать остальные.
- Кроющая способность — способность перекрывать цвет подложки. Высокой кроющей способностью обладают, например, свинцовые белила и титановые белила.
- Укрывистость — минимальная толщина слоя, при которой подложка не просвечивает.
- Дисперсность — размер частиц; от неё зависит яркость и насыщенность цвета.
- Химическая стойкость — устойчивость к действию кислот, щелочей, растворителей.
- Светостойкость — способность сохранять цвет при длительном воздействии ультрафиолетового излучения.
¶Классификация
¶По происхождению
По происхождению пигменты делятся на три основные группы:
- Минеральные (неорганические) — получают из природных руд или синтезируют. К ним относятся охра (гидроксиды и оксиды железа), умбра, сиена, малахит (Cu₂CO₃(OH)₂), азурит, лазурит (лазурит — основа синего пигмента ультрамарин), сурик, цинковые и титановые белила.
- Органические — сложные углеродные соединения. К ним относятся индиго, кармин (из кошенили), хинакридоновые и фталоцианиновые пигменты, а также природные пигменты растений.
- Искусственные (синтетические) — создаются химическим синтезом, часто структурно отличаясь от природных аналогов (например, синтетический ультрамарин вместо природной лазури).
¶По химическому составу
- Оксидные (Fe₂O₃ — сурик, FeOOH — охра);
- Сульфидные (CdS — кадмийжёлтый, ZnS — цинковый белый);
- Силикатные (улитровая зелень);
- Соединения тяжёлых металлов (свинцовые белила 2PbCO₃·Pb(OH)₂ — токсичны и в ряде стран ограничены в бытовом применении);
- Органические азотсодержащие (анилиновые, фталоцианиновые).
¶Природные пигменты
В природе пигменты выполняют функции фотосинтеза, защиты от ультрафиолета, привлечения опылителей и маскировки.
- Хлорофилл — зелёный пигмент растений, участвующий в фотосинтезе; поглощает красный и синий свет, отражая зелёный.
- Каротиноиды — жёлтые, оранжевые и красные пигменты (каротин, ксантофиллы); содержатся во фруктах, листьях осенью, дают окраску моркови и помидоров.
- Антоцианы — красные, синие и фиолетовые водорастворимые пигменты цветков и плодов; их оттенок зависит от pH среды.
- Меланины — коричневые и чёрные пигменты животных и человека; обеспечивают окраску кожи, волос, перьев.
- Гемоглобин — красный пигмент крови позвоночных, содержащий ион железа в порфириновом кольце.
- Фикобилины — красные и синие пигменты водорослей и цианобактерий.
¶Применение
¶В живописи и строительстве
Пигменты — основа художественных красок: они смешиваются с связующим (масло, казеин, акриловая смола, яичный желток) и растворителем. В строительстве пигменты вводят в штукатурные растворы, бетон, лакокрасочные покрытия фасадов.
¶В промышленности
Пигменты используются при производстве пластмасс, резин, синтетических волокон, печатных красок для офсетной и глубокой печати, а также в текстильной промышленности для крашения тканей.
¶В биологии и медицине
Окраска биологических препаратов пигментами (гематоксилин, эозин, метиленовый синий) — основа гистологии. Некоторые пигменты используются в диагностике.
¶В пищевой промышленности
Пищевые красители (натуральные и синтетические) относятся к пигментам, диспергированным в пищевых матрицах. К натуральным относятся кармин, бета-каротин, антоцианы; к синтетическим — тартразин, эритрозин и другие, разрешённые регуляторными органами.
¶Токсичность и экология
Ряд традиционных пигментов токсичен: сурик (Pb₃O₄), киноварь (HgS), кадмийсодержащие пигменты, хроматы. В промышленно развитых странах их применение ограничено или запрещено в бытовых красках. Современные исследования направлены на разработку экологически безопасных пигментов на основе железа, титана, ванадия и органических соединений без тяжёлых металлов.
¶История
Человек использует пигменты с палеолита — известны пещерные росписи с применением охры, марганцевых оксидов и сажи, возрастом более 40 тысяч лет. В Древнем Египте производили синтетический пигмент «египетскую синь» (кальций-медный силикат). В Средние века ценились лазурит и киноварь, привозимые из далёких стран. Развитие химии XIX–XX веков привело к созданию синтетических пигментов — берлинской лазури, фталоцианинов, хинакридонов — с улучшенными свойствами и меньшей токсичностью.
¶Источники
- Ремизов Н. А. «Химия для художников»
- Фрайштат Д. М. «Пигменты и пигментированные материалы»
- Львов С. Д. «Художественные материалы и техника живописи»
- Википедия: «Пигмент», «Краситель», «Хлорофилл»