Perché i pigmenti inorganici sono insolubili in acqua

I pigmenti inorganici sono difficili da dissolversi in acqua, principalmente a causa della loro composizione chimica, struttura molecolare e proprietà fisiche. I motivi specifici possono essere analizzati dai seguenti aspetti:

1 、 stabilità di legami chimici e struttura cristallina
Rafforzare il ruolo dell'apprendimento delle chiavi
I pigmenti inorganici come il blu cobalto e il cromo di rame sono per lo più ossidi metallici o pigmenti di fase mista di ossido di metallo, solfuri metallici, sali di metallo, ecc. I loro atomi interni sono strettamente legati attraverso legami ionici o covalenti, con energie di legame estremamente elevate, di solitonelle centinaia di KJ/mol.

Imballaggio a cristallo stretto
La struttura cristallina dei pigmenti inorganici di solito ha una disposizione atomica altamente ordinata e forti forze intermolecolari (energia reticolare).

La permeazione delle molecole d'acqua richiede il superamento dell'enorme energia reticolare e l'energia di solvatazione dell'acqua (l'energia rilasciata dall'idratazione)non è sufficiente per compensare questa energia, rendendo difficile il processo di dissoluzione spontaneamente.

2 、 corrispondenza della polarità e il principio di "compatibilità simile"
Differenza di polarità
L'acqua è un solvente fortemente polare, mentre la polarità dei pigmenti inorganici è complessa

Sebbene alcuni pigmenti inorganici contengano legami polari, la loro struttura cristallina complessiva ènon-polare o debolmente polare (a causa della cancellazione simmetrica di centri di carica positivi enegativi), chenon corrisponde alla forte polarità dell'acqua. La forza di interazione intermolecolare è molto più piccola del legame idrogeno tra le molecole d'acqua, rendendo difficile essere "circondati" e sciolti dall'acqua.

Anche se contiene gruppi polari, è fissato da legami chimici rafforzatinel cristallo enon può formare liberamente ioni idratati con acqua.

Controesempio di "somiglianza si dissolve"

I gruppi polari di pigmenti inorganici sono bloccati in cristalli rigidi enon possono interagire efficacemente con l'acqua, con conseguente fenomeno della "somiglianza di polarità ma insolubilità" (essenzialmente a causa del legame della struttura cristallina).

3 、 Design Selezione dei requisiti di solubilità e applicazione
La solubilità estremamente bassa è una caratteristicanecessaria dei pigmenti
La funzione principale dei pigmenti è fornire colore e sono insolubilinel mezzo. Se sciolto in acqua, può causare sbiadimento e migrazione. Pertanto, i pigmenti inorganici sono schermati come composti con solubilità estremamente bassa (di solito KSP<10 ⁻¹⁰) during synthesis, such as:

La solubilità di TiO ₂ è solo di circa 0,1 mg/L (25 ℃, acquaneutra)e Fe ₂ O3 è quasi insolubile.

Dispersione vs. dissoluzione
I pigmenti inorganici formano sospensioni stabilinei sistemi acquosi attraverso la dispersione (Faccio affidamento su tensioattivi, macinazione e altri processi) piuttosto che dissoluzione. La sua insolubilità garantisce la persistenza del colore e la stabilità del sistema, che è completamente diversa dal meccanismo dei coloranti (che devono essere sciolti prima della colorazione).

4 、 Eccezioni e condizioni speciali
Dissoluzione sotto un forte acido/Condizioni alcali: alcuni pigmenti inorganici possono reagire in acido forte/Alcali per formare sali solubili, ma rimangono stabili in acquaneutra.

Lo pseudo dissoluzione dei pigmenti sunanoscala: particelle inorganiche estremamente fine possono formare una dispersione colloidale a causa di effetti di energia superficiale, che sembrano essere "sciolti" ma in realtà sospese come piccole particellenon dissolte.

Il motivo essenziale per cui i pigmenti inorganici sono insolubili in acqua è che i loro forti legami chimici, la struttura cristallina stretta e la mancata corrispondenza della polarità con acqua soddisfano perfettamente le loro esigenze di applicazione come pigmenti - Disperpendo piuttosto che dissolversi, possono presentare stabilmente i colorinel mezzo, evitando fallimenti o migrazioni. Questa caratteristica lo rende ampiamente utilizzato in campi come rivestimenti, inchiostri, materie plastiche, ecc., Diventando un materiale indispensabilenell'industria enell'arte.