Waarom zijn anorganische pigmenten onoplosbaar in water

Anorganische pigmenten zijn moeilijk op te lossen in water, voornamelijk vanwege hun chemische samenstelling, moleculaire structuur en fysische eigenschappen. De specifieke redenen kunnen worden geanalyseerd op basis van de volgende aspecten:

1 、 Stabiliteit van chemische bindingen en kristalstructuur
Het versterken van de rol van leersleutels
Anorganische pigmenten zoals kobaltblauw en koper chroom zwart zijn meestal metaaloxiden of metaaloxide gemengde fasepigmenten, metalen sulfiden, metalen zouten, enz. Hun interne atomen zijn strak verbonden door ionische of covalente bindingen, met extreem hoge bindingsenergieën, meestal in de honderden kJ/mol.

Strakke kristallen verpakking
De kristalstructuur van anorganische pigmenten heeft meestal een sterk geordende atomaire opstelling en sterke intermoleculaire krachten (roosterergie).

De permeatie van watermoleculen vereist het overwinnen van enorme roosterergie en de oplosmiddelenergie van water (de energie die wordt vrijgegeven door hydratatie) is onvoldoende om deze energie te compenseren, waardoor het voor het ontbindingsproces spontaan kan plaatsvinden.

2 、 Polariteit matching en het principe van "soortgelijke compatibiliteit"
Polariteitsverschil
Water is een sterk polair oplosmiddel, terwijl de polariteit van anorganische pigmenten complex is

Hoewel sommige anorganische pigmenten polaire bindingen bevatten, is hun totale kristalstructuurniet-polair of zwak polair (Vanwege symmetrische annulering van positieve ennegatieve ladingscentra), dieniet overeenkomt met de sterke polariteit van water. De intermoleculaire interactiekracht is veel kleiner dan de waterstofbinding tussen watermoleculen, waardoor het moeilijk is om "omringd" te worden en opgelost door water.

Zelfs als het polaire groepen bevat, wordt het bevestigd door versterkte chemische bindingen in het kristal en kan hetniet vrijelijk gehydrateerde ionen met water vormen.

Tegenvoorbeeld van 'gelijkenis lost op'

De polaire groepen anorganische pigmenten zijn vergrendeld in starre kristallen en kunnenniet effectief interageren met water, wat resulteert in het fenomeen van "polariteitsovereenkomst maar onoplosbaarheid" (in wezen vanwege de binding van de kristalstructuur).

3 、 Ontwerpselectie van oplosbaarheid en applicatie -eisen
Extreem lage oplosbaarheid is eennoodzakelijk kenmerk van pigmenten
De kernfunctie van pigmenten is om kleur te bieden en zijn onoplosbaar in het medium. Indien opgelost in water, kan dit vervagen en migratie veroorzaken. Daarom worden anorganische pigmenten gescreend als verbindingen met een extreem lage oplosbaarheid (meestal KSP<10 ⁻¹⁰) during synthesis, such as:

De oplosbaarheid van Tio ₂ is slechts ongeveer 0,1 mg/L (25 ℃,neutraal water), en Fe ₂ o3 is bijna onoplosbaar.

Dispersie versus ontbinding
Anorganische pigmenten vormen stabiele suspensies in waterige systemen door dispersie (Vertrouwen op oppervlakteactieve stoffen, slijpen en andere processen) in plaats van ontbinding. De onoplosbaarheid zorgt voor de persistentie van kleur en de stabiliteit van het systeem, dat volledig verschilt van het mechanisme van kleurstoffen (die moeten worden opgelost vóór het kleuren).

4 、 Uitzonderingen en speciale voorwaarden
Oplossing onder sterk zuur/Alkali -omstandigheden: sommige anorganische pigmenten kunnen reageren in sterk zuur/Alkali om oplosbare zouten te vormen, maar blijven stabiel inneutraal water.

Pseudo -oplossing van pigmenten opnanoschaal: extreem fijne anorganische deeltjes kunnen colloïdale dispersie vormen als gevolg van oppervlakte -energie -effecten, die lijken te worden "opgelost" maar daadwerkelijk gesuspendeerd als onopgeloste kleine deeltjes.

De essentiële reden waarom anorganische pigmenten onoplosbaar zijn in water, is dat hun sterke chemische bindingen, strakke kristalstructuur en polariteitsmismatch met water perfect voldoen aan hun applicatiebehoeften als pigmenten - Door te verspreiden in plaats van op te lossen, kunnen ze stabiel kleuren in het medium presenteren en falen of migratie vermijden. Dit kenmerk maakt het op grote schaal gebruikt in velden zoals coatings, inkten, kunststoffen, enz., Wordt een onmisbaar materiaal in de industrie en kunst.