Mengapa pigmen anorganik tidak larut dalam air

Pigmen anorganik sulit dilarutkan dalam air, terutama karena komposisi kimianya, struktur molekul, dan sifat fisik. Alasan spesifik dapat dianalisis dari aspek -aspek berikut:

1 、 Stabilitas ikatan kimia dan struktur kristal
Memperkuat Peran Kunci Belajar
Pigmen anorganik seperti kobalt biru dan kromium tembaga hitam sebagian besar adalah logam oksida atau pigmen fase campuran logam oksida, logam sulfida, garam logam, dll. Atom internal mereka terikat erat melalui ikatan ionik atau kovalen, dengan energi ikatan yang sangat tinggi, biasanya dalam ratusan KJ/mol.

Pengepakan kristal yang ketat
Struktur kristal pigmen anorganik biasanya memiliki susunan atom yang sangat tertib dan gaya antarmolekul yang kuat (energi kisi).

Permeasi molekul air membutuhkan mengatasi energi kisi yang sangat besar, dan energi solvasi air (energi yang dilepaskan oleh hidrasi) tidak cukup untuk mengimbangi energi ini, sehingga sulit bagi proses pembubaran yang terjadi secara spontan.

2 、 Pencocokan polaritas dan prinsip "kompatibilitas serupa"
Perbedaan polaritas
Air adalah pelarut yang sangat polar, sedangkan polaritas pigmen anorganik kompleks

Meskipun beberapa pigmen anorganik mengandung ikatan kutub, struktur kristal keseluruhannya tidak-kutub atau polar lemah (Karena pembatalan simetris pusat muatan positif dannegatif), yang tidak cocok dengan polaritas air yang kuat. Gaya interaksi antarmolekul jauh lebih kecil daripada ikatan hidrogen antara molekul air, sehingga sulit untuk "dikelilingi" dan dilarutkan oleh air.

Bahkan jika mengandung gugus kutub, ia ditetapkan dengan ikatan kimia yang diperkuat dalam kristal dan tidak dapat secara bebas membentuk ion terhidrasi dengan air.

Contoh tandingan 'kesamaan larut'

Kelompok kutub dari pigmen anorganik dikunci dalam kristal yang kaku dan tidak dapat secara efektif berinteraksi dengan air, menghasilkan fenomena "kesamaan polaritas tetapi kelilin" " (Pada dasarnya karena pengikatan struktur kristal).

3 、 Desain pemilihan kelarutan dan persyaratan aplikasi
Kelarutan yang sangat rendah adalah karakteristik pigmen yang diperlukan
Fungsi inti pigmen adalah untuk menyediakan warna dan tidak larut dalam medium. Jika dilarutkan dalam air, itu dapat menyebabkan memudar dan migrasi. Oleh karena itu, pigmen anorganik disaring sebagai senyawa dengan kelarutan yang sangat rendah (biasanya ksp<10 ⁻¹⁰) during synthesis, such as:

Kelarutan TIO ₂ hanya sekitar 0,1 mg/L (25 ℃, airnetral), dan Fe ₂ O3 hampir tidak larut.

Dispersi vs pembubaran
Pigmen anorganik membentuk suspensi yang stabil dalam sistem air melalui dispersi (mengandalkan surfaktan, penggilingan, dan proses lainnya) daripada pembubaran. Ketidaksederaannya memastikan persistensi warna dan stabilitas sistem, yang benar -benar berbeda dari mekanisme pewarna (yang perlu dibubarkan sebelum mewarnai).

4 、 Pengecualian dan Kondisi Khusus
Pembubaran di bawah Asam Kuat/Kondisi alkali: Beberapa pigmen anorganik dapat bereaksi dalam asam kuat/Alkali untuk membentuk garam yang larut, tetapi tetap stabil dalam airnetral.

Pembubaran pseudo dari pigmen skalanano: partikel anorganik yang sangat halus dapat membentuk dispersi koloid karena efek energi permukaan, tampaknya "larut" tetapi sebenarnya ditangguhkan sebagai partikel kecil yang tidak terpecahkan.

Alasan penting mengapa pigmen anorganik tidak larut dalam air adalah bahwa ikatan kimianya yang kuat, struktur kristal yang ketat, dan ketidakcocokan polaritas dengan air dengan sempurna memenuhi kebutuhan aplikasi mereka sebagai pigmen - Dengan menyebar daripada melarutkan, mereka dapat secara stabil menghadirkan warna dalam medium, menghindari kegagalan atau migrasi. Karakteristik ini membuatnya banyak digunakan di bidang seperti pelapis, tinta, plastik, dll., Menjadi bahan yang sangat diperlukan dalam industri dan seni.