¿Por qué los pigmentos inorgánicos son insolubles en agua?

Los pigmentos inorgánicos son difíciles de disolver en el agua, principalmente debido a su composición química, estructura molecular y propiedades físicas. Las razones específicas se pueden analizar desde los siguientes aspectos:

1 、 Estabilidad de enlaces químicos y estructura cristalina
Fortalecer el papel de las claves de aprendizaje
Los pigmentos inorgánicos como el azul de cobalto y elnegro de cromo de cobre son en su mayoría óxidos metálicos o pigmentos de fase mixta de óxido metálico, sulfuros metálicos, sales de metal, etc. Sus átomos internos están bien unidos a través de enlaces iónicos o covalentes, con energías de enlace extremadamente altas, generalmente en cientos de KJ/mol.

Empaquetado de cristal apretado
La estructura cristalina de los pigmentos inorgánicos generalmente tiene una disposición atómica altamente ordenada y fuertes fuerzas intermoleculares (energía de la red).

La permeación de las moléculas de agua requiere superar la enorme energía de la red y la energía de solvatación del agua (la energía liberada por la hidratación) es insuficiente para compensar esta energía, lo que dificulta que el proceso de disolución ocurra espontáneamente.

2 、 COMPARACIÓN DE POLARIDAD Y EL PRINCIPIO DE "Compatibilidad similar"
Diferencia de polaridad
El agua es un disolvente fuertemente polar, mientras que la polaridad de los pigmentos inorgánicos es compleja

Aunque algunos pigmentos inorgánicos contienen enlaces polares, su estructura cristalina generalno es-polar o débilmente polar (Debido a la cancelación simétrica de centros de carga positivos ynegativos), queno coincide con la fuerte polaridad del agua. La fuerza de interacción intermolecular es mucho más pequeña que el enlace de hidrógeno entre las moléculas de agua, lo que dificulta ser "rodeada" y disuelta por agua.

Incluso si contiene grupos polares, se fija mediante enlaces químicos fortalecidos en el cristal yno puede formar libremente iones hidratados con agua.

Contratario de 'similitud se disuelve'

Los grupos polares de pigmentos inorgánicos están bloqueados en cristales rígidos yno pueden interactuar de manera efectiva con el agua, lo que resulta en el fenómeno de la "similitud de polaridad pero la insolubilidad" (esencialmente debido a la unión de la estructura cristalina).

3 、 Selección de diseño de solubilidad y requisitos de aplicación
La solubilidad extremadamente baja es una característicanecesaria de los pigmentos.
La función central de los pigmentos es proporcionar color y son insolubles en el medio. Si se disuelve en agua, puede causar desvanecimiento y migración. Por lo tanto, los pigmentos inorgánicos se proyectan como compuestos con solubilidad extremadamente baja (generalmente ksp<10 ⁻¹⁰) during synthesis, such as:

La solubilidad de TIO ₂ es solo alrededor de 0.1 mg/L (25 ℃, aguaneutral), y Fe ₂ O3 es casi insoluble.

Dispersión versus disolución
Los pigmentos inorgánicos forman suspensiones estables en sistemas acuosos a través de la dispersión (confiar en tensioactivos, molienda y otros procesos) en lugar de disolución. Su insolubilidad garantiza la persistencia del color y la estabilidad del sistema, que es completamente diferente del mecanismo de los tintes. (que deben disolverse antes de colorear).

4 、 Excepciones y condiciones especiales
Disolución bajo ácido fuerte/Condiciones álcalí: algunos pigmentos inorgánicos pueden reaccionar en ácido fuerte/álcali para formar sales solubles, pero permanece estable en aguaneutral.

Pseudo -Disolución de pigmentos ananoescala: las partículas inorgánicas extremadamente finas pueden formar dispersión coloidal debido a los efectos de la energía superficial, que parece estar "disuelto" pero en realidad suspendida como pequeñas partículasno disueltas.

La razón esencial por la cual los pigmentos inorgánicos son insolubles en el agua es que sus fuertes enlaces químicos, estructura cristalina apretada y su coincidencia de polaridad con agua satisfacen perfectamente susnecesidades de aplicación como pigmentos - Al dispersar en lugar de disolverse, pueden presentar colores de manera estable en el medio, evitando la falla o la migración. Esta característica lo hace ampliamente utilizado en campos como recubrimientos, tintas, plásticos, etc., convirtiéndose en un material indispensable en la industria y el arte.