Pigmendi määratlus ja keemia

Pigment on aine, millel on teatud värv, kuna see imendub valikuliselt lainepikkus valguse. Kuigi paljudel materjalidel on see omadus, on praktiliselt kasutatavad pigmendid normaalsel temperatuuril stabiilsed ja omavad kõrge toonimistugevus, nii et värvi nägemiseks objektidel või kandjaga segamiseks on vaja ainult väikest kogust. Kutsutakse pigmente, mis aja jooksul või pikema valguse käes tuhmuvad või mustaks muutuvad lenduvad pigmendid.

Varasemad pigmendid tulid looduslikest allikatest, näiteks söest ja jahvatatud mineraalidest. Paleoliitikum ja neoliitikum koopamaalingud tähistavad tahma, punast ookerit (raudoksiid, Fe₂O₃) ja kollane ooker (hüdraatunud raudoksiid, Fe₂O₃· H₂O) olid teada eelajaloolised inimesed. Sünteetilised pigmendid tulid kasutusele juba B.C.E. 2000. Valge plii valmistamiseks segati pliid ja äädikat süsinikdioksiidi juuresolekul. Egiptuse sinine (kaltsium vasksilikaat) tuli klaasist, mis oli värvitud malahhiidi või mõne muu vaskimaagi abil. Kuna üha enam pigmente töötati välja, muutus nende koostise jälgimine võimatuks.

20. sajandil töötas Rahvusvaheline Standardiorganisatsioon (ISO) välja pigmentide omaduste ja testimise standardid. Värviprotsess International (CII) on avaldatud standardindeks, mis identifitseerib iga pigmendi selle keemilise koostise järgi. CII skeemis on indekseeritud üle 27 000 pigmendi.

Pigment on kuivaine aine lahustumatu vedelas kandjas. Vedel pigment vedrustus. Seevastu värvaine on kas vedel värvaine või lahustub muidu vedelikus lahenduse moodustamiseks. Mõnikord võib lahustuv värvaine sadestuda metallisoola pigmendiks. Sel viisil värvainest valmistatud pigmenti nimetatakse a järve pigment (nt alumiiniumjärv, indigojärv).

Nii pigmendid kui ka värvained imavad valgust, et saada teatud värv. Luminestsents on seevastu protsess, mille käigus materjal kiirgab valgust. luminestsentsnäidete hulka kuuluvad fosforestsents, fluorestsents, kemoluminestsents ja bioluminestsents.

Bioloogias on termin "pigment" määratletud mõnevõrra erinevalt, kus pigment tähistab rakus leiduvat mis tahes värvilist molekuli, sõltumata sellest, kas see on lahustuv või mitte. Ehkki hemoglobiin, klorofüll, melaniin ja bilirubiin (näidetena) ei sobi pigmendi kitsale määratlusele teaduses, need on bioloogilised pigmendid.

Looma- ja taimerakkudes ilmneb ka struktuurvärv. Näitena võib näha liblikate tiibu või paabulinnu sulgi. Pigmendid on sama värvi, vaatamata nende vaatamisviisile, samas kui struktuurvärv sõltub vaatenurgast. Kuigi pigmendid värvitakse selektiivse imendumisega, tuleneb struktuursed värvid selektiivsest peegeldumisest.

Pigmendid neelavad valikuliselt valguse lainepikkusi. Kui valge tuli lööb pigmendi molekuli, on erinevad protsessid, mis võivad viia imendumiseni. Kaksiksidemete konjugeeritud süsteemid neelavad mõnedes orgaanilistes pigmentides valgust. Anorgaanilised pigmendid võivad elektronide ülekandumisel valgust neelata. Näiteks neelab vermilioon valgust, kandes elektroni üle väävli anioonist (S^2-) metalli katiooni (Hg²⁺). Laadimis-ülekandekompleksid eemaldavad enamiku valge valguse värvidest, peegeldades või hajutades ülejäänud osa tagasi, et need oleksid kindla värvina. Pigmendid neelavad või lahutavad lainepikkusi ega lisa neid nagu luminestsentsmaterjalid.

langeva valguse spekter mõjutab pigmendi välimust. Nii ei näi näiteks pigment päikesevalguse käes üsna sama värvi kui fluorestsentsvalgustuse korral, kuna peegeldamiseks või hajutamiseks jäetakse erinev lainepikkuste vahemik. Kui on esindatud pigmendi värvus, tuleb märkida mõõtmise jaoks kasutatud laboratooriumi hele värv. Tavaliselt on see 6500 K (D65), mis vastab päikesevalguse värvitemperatuurile.

Pigmendi värv, küllastus ja muud omadused sõltuvad muudest ühenditest, mis sisaldavad seda toodetes, nagu sideained või täiteained. Näiteks kui ostate mõne värvitooni, näib see segu koostisest erinevalt. Pigment näeb erinev välja sõltuvalt sellest, kas selle lõplik pind on läikiv, matt jne. Pigmendi toksilisust ja püsivust mõjutavad ka pigmendi suspensioonis sisalduvad muud kemikaalid. See teeb muret tätoveeringutükkide osas ja nende kandjad, muude rakenduste hulgas. Paljud pigmendid on väga mürgised eraldi (nt pliivalge, kroomroheline, molübdaadioranž, antimonvalge).

Pigmente võib klassifitseerida vastavalt sellele, kas nad on orgaanilised või anorgaanilised. Anorgaanilised pigmendid võivad olla metallipõhised või mitte. Siin on nimekiri peamistest pigmentidest:

• Kaadmiumpigmendid: kaadmiumpunane, kaadmiumkollane, kaadmiumoranž, kaadmiumroheline, kaadmiumsulfoseleniid
• Kroomipigmendid: kroomkollane, viridiaan (kroomroheline)
• Koobalti pigmendid: koobalt sinine, koobalt violetne, cerulean sinine, aureoliin (koobalt kollane)
• Vasepigmendid: asuriit, Egiptuse sinine, malahhiit, Pariisi roheline, Han lilla, Han sinine, verdigris, ftalotsüaniini roheline G, ftalotsüaniini sinine BN
• Raudoksiidi pigmendid: punane ooker, Veneetsia punane, Preisi sinine, sanguine, caput mortuum, oksiidpunane
• Plii pigmendid: punane plii, plii valge, kremnitz valge, Napoli kollane, plii-tina kollane
• Mangaanipigment: mangaanviolet
• Elavhõbeda pigment: vermillion
• Titaanipigmendid: titaanvalge, titaanmust, titaankollane, beež beež
• Tsingipigmendid: tsinkvalge, tsinkferriit

• Süsinikpigmendid: tahma, elevandiluu must
• Savimuld (raudoksiidid)
• Ultramariinpigmendid (lapis lazuli): ultramariin, ultramariinroheline

• Bioloogilised pigmendid: alizariin, alizariin karmiinpunane, gamboge, košenillipunane, roosi madder, indigo, India kollane, Türgi lilla
• Mittebioloogilised orgaanilised pigmendid: kinakridoon, magenta, diarüliidkollane, ftaalsinine, ftaalroheline, punane 170