Varför är oorganiska pigment olösliga i vatten

Oorganiska pigment är svåra att lösa upp i vatten, främst på grund av deras kemiska sammansättning, molekylstruktur och fysiska egenskaper. De specifika orsakerna kan analyseras från följande aspekter:

1 、 Stabilitet hos kemiska bindningar och kristallstruktur
Stärka rollen som lärandenycklar
Oorganiska pigment såsom koboltblå och kopparkromsvart är mestadels metalloxider eller metalloxid blandade faspigment, metallsulfider, metallsalter, etc. Deras inre atomer är tätt bundna genom joniska eller kovalenta bindningar, med extremt höga bindningsenergier, vanligtvis i hundratals KJ/mol.

Tät kristallförpackning
Kristallstrukturen för oorganiska pigment har vanligtvis ett mycket ordnat atomarrangemang och starka intermolekylära krafter (gitterenergi).

Genomträngningen av vattenmolekyler kräver att övervinna enorm gitterenergi och solvationsenergin i vatten (Energin som släpps genom hydrering) är otillräcklig för att kompensera denna energi, vilket gör det svårt för upplösningsprocessen att ske spontant.

2 、 Polaritetsmatchning och principen om "liknande kompatibilitet"
Polaritetsskillnad
Vatten är ett starkt polärt lösningsmedel, medan polariteten hos oorganiska pigment är komplex

Även om vissa oorganiska pigment innehåller polära bindningar, är deras övergripande kristallstruktur inte-polär eller svagt polär (På grund av symmetrisk avbokning av positiva ochnegativa laddningscentra), som inte matchar den starka polariteten i vatten. Den intermolekylära interaktionskraften är mycket mindre än vätebindningen mellan vattenmolekyler, vilket gör det svårt att "omgiven" och upplöstes av vatten.

Även om den innehåller polära grupper, fixeras den av förstärkta kemiska bindningar i kristallen och kan inte fritt bilda hydratiserade joner med vatten.

Motexempel på "likhet löses upp"

De polära grupperna av oorganiska pigment är låsta i styva kristaller och kan inte effektivt interagera med vatten, vilket resulterar i fenomenet "polaritetslikhet men olöslighet" (i huvudsak på grund av bindningen av kristallstrukturen).

3 、 Designval av löslighet och applikationskrav
Extremt låg löslighet är ettnödvändigt kännetecken för pigment
Pigmentens kärnfunktion är att tillhandahålla färg och är olösliga i mediet. Om det är upplöst i vatten kan det orsaka blekning och migration. Därför screenas oorganiska pigment som föreningar med extremt låg löslighet (vanligtvis ksp<10 ⁻¹⁰) during synthesis, such as:

Lösligheten för Tio ₂ är bara cirka 0,1 mg/L (25 ℃,neutralt vatten)och Fe ₂ O3 ärnästan olöslig.

Spridning kontra upplösning
Oorganiska pigment bildar stabila suspensioner i vattenhaltiga system genom spridning (förlita sig på ytaktiva medel, slipning och andra processer) snarare än upplösning. Dess olöslighet säkerställer färgens uthållighet och systemets stabilitet, vilket är helt annorlunda än färgämnen (som måste lösas före färgning).

4 、 Undantag och speciella förhållanden
Upplösning under stark syra/Alkali -förhållanden: Vissa oorganiska pigment kan reagera i stark syra/Alkali för att bilda lösliga salter, men förblir stabila ineutralt vatten.

Pseudo -upplösning avnanoskala pigment: extremt fina oorganiska partiklar kan bilda kolloidal spridning på grund av ytenergiffekter, verkar vara "upplöst" men faktiskt suspenderade som olösta små partiklar.

Det väsentliga skälet till att oorganiska pigment är olösliga i vatten är att deras starka kemiska bindningar, snäva kristallstruktur och polaritetsmatchning med vatten perfekt uppfyller deras tillämpningsbehov som pigment som pigment - Genom att sprida snarare än att lösa upp kan de stabilt presentera färger i mediet och undvika fel eller migration. Denna egenskap gör att den används allmänt i fält som beläggningar, bläck, plast etc. och blir ett oundgängligt material inom industri och konst.