Hvorfor er uorganiske pigmenter uopløselige i vand

Uorganiske pigmenter er vanskelige at opløse i vand, hovedsageligt på grund af deres kemiske sammensætning, molekylstruktur og fysiske egenskaber. De specifikke årsager kan analyseres fra følgende aspekter:

1 、 Stabilitet af kemiske bindinger og krystalstruktur
Styrke læringstasternes rolle
Uorganiske pigmenter såsom koboltblå og kobberchrom sort er for det meste metaloxider eller metaloxidblandede fasepigmenter, metalsulfider, metalsalte osv. Deres indre atomer er tæt bundet gennem ioniske eller kovalente bindinger, med ekstremt høje bindingsenergier,normalt i de hundreder af KJ/mol.

Stram krystalpakning
Krystallstrukturen af ​​uorganiske pigmenter harnormalt en meget ordnet atomarrangement og stærke intermolekylære kræfter (Gitter energi).

Permeationen af ​​vandmolekyler kræver at overvinde enorm gitterenergi og vandets solvationsenergi (energien frigivet ved hydrering) er utilstrækkelig til at udligne denne energi, hvilket gør det vanskeligt for opløsningsprocessen at forekomme spontant.

2 、 Polaritetsmatching og princippet om "lignende kompatibilitet"
Polaritetsforskel
Vand er et stærkt polært opløsningsmiddel, mens polariteten af ​​uorganiske pigmenter er kompleks

Selvomnogle uorganiske pigmenter indeholder polære bindinger, er deres samlede krystalstruktur ikke-polær eller svagt polær (På grund af symmetrisk annullering af positive ognegative ladningscentre), som ikke stemmer overens med vandets stærke polaritet. Den intermolekylære interaktionskraft er meget mindre end hydrogenbinding mellem vandmolekyler, hvilket gør det vanskeligt at "omgives" og opløstes af vand.

Selv hvis det indeholder polære grupper, fastgøres det med styrkede kemiske bindinger i krystallen og kan ikke frit danne hydratiserede ioner med vand.

Modeksempel af 'lighed opløses'

De polære grupper af uorganiske pigmenter er låst i stive krystaller og kan ikke effektivt interagere med vand, hvilket resulterer i fænomenet "polaritet lighed, men uopløselighed" (i det væsentlige på grund af bindingen af ​​krystalstruktur).

3 、 Designvalg af opløselighed og applikationskrav
Ekstremt lav opløselighed er etnødvendigt kendetegn ved pigmenter
Pigmenternes kernefunktion er at tilvejebringe farve og er uopløselige i mediet. Hvis det er opløst i vand, kan det forårsage falmning og migration. Derfor screenes uorganiske pigmenter som forbindelser med ekstremt lav opløselighed (Normalt KSP<10 ⁻¹⁰) during synthesis, such as:

Opløseligheden af ​​tio ₂ er kun ca. 0,1 mg/L (25 ℃,neutralt vand), og Fe ₂ O3 ernæsten uopløselig.

Spredning vs. opløsning
Uorganiske pigmenter danner stabile suspensioner i vandige systemer gennem spredning (At stole på overfladeaktive stoffer, slibning og andre processer) snarere end opløsning. Dens uopløselighed sikrer persistensen af ​​farve og stabiliteten af ​​systemet, hvilket er helt anderledes end mekanismen for farvestoffer (som skal opløses før farvelægning).

4 、 Undtagelser og særlige forhold
Opløsning under stærk syre/Alkali -forhold: Nogle uorganiske pigmenter kan reagere i stærk syre/Alkali til dannelse af opløselige salte, men forbliver stabile ineutralt vand.

Pseudo -opløsning afnanoskala -pigmenter: Ekstremt fine uorganiske partikler kan danne kolloid spredning på grund af overfladeenergieffekter, der ser ud til at være "opløst", men faktisk suspenderet som uopløste små partikler.

Den væsentlige grund til, at uorganiske pigmenter er uopløselige i vand, er, at deres stærke kemiske bindinger, stram krystalstruktur og polaritetsmæssig misforhold med vand perfekt opfylder deres anvendelse som pigmenter - Ved at sprede snarere end at opløse, kan de stabilt præsentere farver i mediet og undgå fiasko eller migration. Denne egenskab gør det vidt brugt inden for felter som belægninger, blæk, plast osv., Der bliver et uundværligt materiale inden for industri og kunst.