Защо неорганичните пигменти са неразтворими във вода

Неорганичните пигменти са трудни за разтваряне във вода, главно поради техния химичен състав, молекулна структура и физични свойства. Конкретните причини могат да бъдат анализирани от следните аспекти:

1 、 Стабилност на химичните връзки и кристалната структура
Укрепване на ролята на учебните ключове
Неорганични пигменти като кобалтово синьо и меден хром черно са предимно метални оксиди или метални оксид, смесени фазови пигменти, метални сулфиди, метални соли и др. Вътрешните им атоми са плътно свързани чрез йонни или ковалентни връзки, с изключително високи енергии на връзка, обикновено в стотиците KJ/мол.

Стегнато кристално опаковане
Кристалната структура на неорганичните пигменти обикновено има силно подредена атомна подредба и силни междумолекулни сили (решетка енергия).

Проникването на водни молекули изисква преодоляване на огромната решетка енергия и енергията на разтвора на водата (Енергията, освободена от хидратацията) е недостатъчен за компенсиране на тази енергия, което затруднява спонтанно процеса на разтваряне.

2 、 Съответствие на полярността и принципа на „подобна съвместимост“
Разлика в полярността
Водата е силно полярен разтворител, докато полярността на неорганичните пигменти е сложна

Въпреки че някои неорганични пигменти съдържат полярни връзки, общата им кристална структура е не -не-полярни или слабо полярни (Поради симетрично анулиране на положителни и отрицателни центрове за зареждане), което не съответства на силната полярност на водата. Силата на междумолекулното взаимодействие е много по -малка от водородна връзка между водните молекули, което затруднява да бъде „заобиколен“ и разтворен от вода.

Дори и да съдържа полярни групи, той се фиксира чрез засилени химични връзки в кристала и не може свободно да образува хидратирани йони с вода.

Противоприемане на „сходството се разтваря“

Полярните групи от неорганични пигменти са заключени в твърди кристали и не могат ефективно да взаимодействат с водата, което води до явлението „сходство на полярността, но неразтворимост“ (По същество поради свързването на кристалната структура).

3 、 Избор на проектиране на разтворимост и изисквания за приложение
Изключително ниската разтворимост е необходима характеристика на пигментите
Основната функция на пигментите е да се осигури цвят и са неразтворими в средата. Ако бъде разтворен във вода, това може да причини избледняване и миграция. Следователно неорганичните пигменти се преглеждат като съединения с изключително ниска разтворимост (Обикновено Ksp<10 ⁻¹⁰) during synthesis, such as:

Разтворимостта на TiO ₂ е само около 0,1 mg/L (25 ℃, неутрална вода), и Fe ₂ O3 е почти неразтворим.

Дисперсия срещу разтваряне
Неорганичните пигменти образуват стабилни суспензии във водни системи чрез дисперсия (разчитайки на повърхностноактивни вещества, смилане и други процеси) а не разтваряне. Неразтворимостта му гарантира устойчивостта на цвета и стабилността на системата, която е напълно различна от механизма на багрилата (които трябва да бъдат разтворени преди оцветяване).

4 、 Изключения и специални условия
Разтваряне под силна киселина/Алкални условия: Някои неорганични пигменти могат да реагират в силна киселина/алкални за образуване на разтворими соли, но остават стабилни в неутрална вода.

Псевдо разтваряне на наноразмерните пигменти: Изключително фините неорганични частици могат да образуват колоидна дисперсия поради повърхностните енергийни ефекти, като изглеждат "разтворени", но всъщност окачени като неразтворени малки частици.

Основната причина, поради която неорганичните пигменти са неразтворими във вода, е, че техните силни химически връзки, стегната кристална структура и несъответствие на полярността с вода перфектно отговарят на нуждите им от приложение като пигменти - Чрез разпръскване, а не се разтварят, те могат стабилно да представят цветове в средата, като избягват провал или миграция. Тази характеристика го прави широко използван в полета като покрития, мастила, пластмаси и др., Ставайки незаменим материал в индустрията и изкуството.