Pourquoi les pigments inorganiques sont-ils insolubles dans l'eau

Les pigments inorganiques sont difficiles à dissoudre dans l'eau, principalement en raison de leur composition chimique, de leur structure moléculaire et de leurs propriétés physiques. Les raisons spécifiques peuvent être analysées à partir des aspects suivants:

1 、 Stabilité des liaisons chimiques et de la structure cristalline
Renforcer le rôle des clés d'apprentissage
Les pigments inorganiques tels que le bleu de cobalt et le chrome de cuivrenoir sont principalement des oxydes métalliques ou des pigments de phase mixte d'oxyde métallique, des sulfures métalliques, des sels métalliques, etc. Leurs atomes internes sont étroitement liés par des liaisons ioniques ou covalentes, avec des énergies de liaison extrêmement élevées, généralement dans les centaines de kj/Mol.

Emballage en cristal serré
La structure cristalline des pigments inorganiques a généralement un arrangement atomique hautement ordonné et de fortes forces intermoléculaires (énergie de treillis).

La perméation des molécules d'eaunécessite de surmonter une énorme énergie de treillis et l'énergie de solvatation de l'eau (L'énergie libérée par hydratation) est insuffisant pour compenser cette énergie, ce qui rend difficile le fait que le processus de dissolution se produise spontanément.

2 、 La correspondance de polarité et le principe de "compatibilité similaire"
Différence de polarité
L'eau est un solvant fortement polaire, tandis que la polarité des pigments inorganiques est complexe

Bien que certains pigments inorganiques contiennent des liaisons polaires, leur structure cristalline globalen'est pas-polaire ou faiblement polaire (en raison de l'annulation symétrique des centres de charge positifs etnégatifs), quine correspond pas à la forte polarité de l'eau. La force d'interaction intermoléculaire est beaucoup plus petite que la liaison hydrogène entre les molécules d'eau, ce qui rend difficile d'être "entouré" et dissous par l'eau.

Même s'il contient des groupes polaires, il est fixé par des liaisons chimiques renforcées dans le cristal etne peut pas former librement des ions hydratés avec de l'eau.

Contre-exemple de «similitude se dissout»

Les groupes polaires de pigments inorganiques sont verrouillés dans des cristaux rigides etne peuvent pas interagir efficacement avec l'eau, entraînant le phénomène de "la similitude de la polarité mais l'insolubilité" (Essentiellement en raison de la liaison de la structure cristalline).

3 、 Sélection de conception des exigences de solubilité et d'application
La solubilité extrêmement faible est une caractéristiquenécessaire des pigments
La fonction centrale des pigments est de fournir de la couleur et est insoluble dans le milieu. S'il est dissous dans l'eau, il peut provoquer la décoloration et la migration. Par conséquent, les pigments inorganiques sont dépistés sous forme de composés avec une solubilité extrêmement faible (généralement ksp<10 ⁻¹⁰) during synthesis, such as:

La solubilité de Tio ₂n'est qu'environ 0,1 mg/L (25 ℃, eauneutre)et Fe ₂ O3 est presque insoluble.

Dispersion vs dissolution
Les pigments inorganiques forment des suspensions stables dans des systèmes aqueux par dispersion (S'appuyer sur les surfactants, le broyage et d'autres processus) plutôt que la dissolution. Son insolubilité assure la persistance de la couleur et la stabilité du système, qui est complètement différente du mécanisme des colorants (qui doivent être dissous avant de colorer).

4 、 Exceptions et conditions spéciales
Dissolution sous un acide fort/Conditions alcalines: certains pigments inorganiques peuvent réagir en acide fort/Alcali pour former des sels solubles, mais restez stable dans l'eauneutre.

Pseudo dissolution des pigments à l'échellenanométrique: des particules inorganiques extrêmement fines peuvent former une dispersion colloïdale due aux effets de l'énergie de surface, semblant être "dissous" mais en fait en suspension comme de minuscules particulesnon dissoutes.

La raison essentielle pour laquelle les pigments inorganiques sont insolubles dans l'eau est que leurs fortes liaisons chimiques, leur structure cristalline serrée et leur décalage de polarité avec l'eau répondent parfaitement à leurs besoins d'application en tant que pigments - En dispersant plutôt qu'à la dissolution, ils peuvent présenter de manière stable les couleurs dans le milieu, en évitant l'échec ou la migration. Cette caractéristique le rend largement utilisé dans des domaines tels que les revêtements, les encres, les plastiques, etc., devenant un matériau indispensable dans l'industrie et l'art.