なぜ無機顔料が水に不溶性であるのか

無機色素は、主にその化学組成、分子構造、および物理的特性のために、水に溶解することが困難です。特定の理由は、次の側面から分析できます。

1、化学結合と結晶構造の安定性
学習キーの役割を強化します
コバルトブルーや銅クロムブラックなどの無機色素は、主に金属酸化物または金属酸化物混合相顔料、金属硫化物、金属塩などです。その内部原子は、通常数百のKJで非常に高い結合エネルギーを備えて、イオンまたは共有結合を介して密着しています。/モル。

タイトなクリスタルパッキング
無機色素の結晶構造は通常、高度に秩序化された原子配置と強い分子間力を持っています (格子エネルギー)。

水分子の浸透には、膨大な格子エネルギーと水の溶媒和エネルギーを克服する必要があります (水分補給によって放出されるエネルギー) このエネルギーを相殺するには不十分であり、溶解プロセスが自発的に発生することを困難にします。

2、極性マッチングと「同様の互換性」の原則
極性の違い
水は強く極性溶媒ですが、無機顔料の極性は複雑です

一部の無機顔料には極結合が含まれていますが、全体的な結晶構造は非極性です-極性または弱い極 (正および負の電荷センターの対称的なキャンセルのため)、これは水の強い極性と一致しません。分子間相互作用力は、水分子間の水素結合よりもはるかに小さいため、「囲まれ」、水に溶解することが困難です。

極性基が含まれていても、結晶内の強化された化学結合により固定されており、水で水分補給イオンを自由に形成することはできません。

「類似性が解消する」という反例

無機顔料の極性基は硬い結晶に閉じ込められており、水と効果的に相互作用することはできないため、「極性の類似性が不溶性」の現象をもたらします。 (基本的に結晶構造の結合が原因です)。

3は、溶解度とアプリケーション要件の設計選択
非常に低い溶解度は、顔料の必要な特性です
顔料のコア機能は色を提供することであり、培地に不溶性です。水に溶けた場合、フェージングと移動を引き起こす可能性があります。したがって、無機顔料は溶解度が非常に低い化合物としてスクリーニングされます (通常はksp<10 ⁻¹⁰) during synthesis, such as:

Tio₂の溶解度は約0.1 mgしかありません/l (25℃、中性水)、およびfe₂O3はほとんど不溶です。

分散と解散
無機顔料は、分散による水系の安定した懸濁液を形成します (界面活性剤、研削、およびその他のプロセスに依存しています) 解散するのではなく。その不溶性は、色の持続性とシステムの安定性を保証します。これは染料のメカニズムとはまったく異なります (着色する前に溶解する必要があります)。

4.例外と特別な条件
強酸の下での溶解/アルカリ条件：いくつかの無機顔料は強酸で反応する可能性があります/アルカリは可溶性塩を形成しますが、中性水では安定したままです。

ナノスケール色素の擬似溶解：非常に細かい無機粒子は、表面エネルギー効果のためにコロイド分散を形成する可能性があり、「溶解」されているように見えますが、実際には溶解していない小さな粒子として吊り下げられています。

無機色素が水に不溶性である重要な理由は、強い化学結合、タイトな結晶構造、および水との極性の不一致が顔料としてのアプリケーションのニーズを完全に満たしていることです - 溶解するのではなく分散することにより、媒体に安定して色を呈し、故障や移行を避けます。この特性により、コーティング、インク、プラスチックなどのフィールドで広く使用され、業界や芸術に不可欠な素材になります。