Из чего делают пигменты?

Об одном из двух основных компонентов, входящих в состав красок, мы уже поговорили в этом сочном посте. Настало время окунуться в яркую палитру цветов. Только начнём с ахроматических, то есть чёрного, белого и всех оттенков серого между ними и, как всегда, с точки зрения химии👩🏻‍🔬

Думаю, вы с легкостью догадаетесь, из чего состоит черный пигмент🔳 Да, это одна из модификаций углерода — сажа. Она образуется в ходе неполного сгорания или термического разложения углеводородов и представляет собой чистый углерод C🔥 Почему неполного? Если горение будет протекать в избытке кислорода O₂, то, как мы знаем, углеводороды сгорают с образованием углекислого газа CO₂ и воды H₂O. Но если процесс горения поддерживать при недостатке кислорода, то образуется ядовитый угарный газ CO и сажа С, которую осаждают из коптящего пламени на специальных охлаждаемых поверхностях. Например, много сажи образуется при сжигании бензола, который горит характерным коптящим пламенем⚗️

Выбор пигмента белого цвета уже шире🔲. Вы наверняка слышали об одном из древнейших белых пигментов — свинцовых белилах (основный карбонат свинца 2PbCO₃·Pb(OH)₂). Сейчас этот пигмент запрещен для использования в малярных работах из-за его высокой токсичности, но несколько веков назад люди не знали об опасности соединений свинца и добавляли его даже в косметику☠️. С помощью свинцовых белил дамы из высшего света добивались ровного и белоснежного цвета лица, нанося при этом непоправимый вред коже и своему здоровью.

Существенным недостатком свинцовых белил также было взаимодействие с сероводородом H₂S, содержащимся в небольших количествах в воздухе. При реакции свинца с серой образуется очень прочное соединение черного цвета — сульфид свинца PbS. В ходе необратимого процесса белый цвет на картинах постепенно темнел.

На смену свинцовым белилам пришли цинковые белила — оксид цинка ZnO. Благодаря своему противовоспалительному действию он вам может быть известен как основной компонент цинковой мази, которая как раз имеет белоснежный цвет.

В современных эмалях используют титановые белила — диоксид титана TiO₂, — которые по многим свойствам обыгрывают цинковые. Титановые белила обладают более сильной кроющей способностью и не меняют своего цвета со временем и при нагревании.

Но между цинковыми и титановыми белилами есть отличия помимо кроющей способности, существенные в работе художника👩🏻‍🎨 Цинковые обладают более холодным слегка голубоватым оттенком, а титановые наоборот — более теплым и желтоватым. Поэтому в профессиональных наборах масляных красок так и сохранились эти два «оттенка» белого🤷🏻‍♀️

Диоксид титана не является токсичным соединением и используется в качестве зарегистрированной пищевой добавки E171. В качестве абразивного вещества его добавляют, например, в зубную пасту🦷

Оттенки серого, очевидно, получают смешением белого и черного. Но известны и пигменты серого цвета, приготовленные из металлического порошка или графита. Например, измельченный цинк или алюминий.

О пигментах хроматических цветов, то есть оттенков цветового круга (красный, желтый, синий и др.) поговорим в следующий раз🎨 Оставайтесь на связи😉

Фарадей и коллоидное золото

В середине 1850х годов Фарадей посвятил значительное количество времени исследованию взаимодействия света и веществ. В частности, он сделал несколько сотен золотых пластинок из сусального золота и исследовал прохождение света сквозь них. Однако, имеющее у него сусальное золото не было достаточно тонким и прозрачным, и Фарадею пришлось использовать химические средства для получения более тонких слоев.

Дело в том, что когда свет отражается от пластинки сусального золота, то она приобретает желтовато-золотой вид, характерный для металлического золота. Но лист достаточно тонкий, чтобы быть прозрачным, поэтому он обладал еще одним замечательным свойством: когда свет проходит через золотой лист, «сквозь его вещество», как отмечал Фарадей, то он кажется зеленым, а не желтовато-золотым.

Интересно, что сам Фарадей не использовал термин «коллоид», обычно он описывал эти растворы как «рубиновую жидкость» или «фиолетовую жидкость». Часть процесса включала промывку пластин золота в «царской водке». Он хранил образцы жидкости в бутылках и использовал их для экспериментов, когда просвечивал жидкость лучом света. В своей записной книжке Фарадей отмечал: «Конус в жидкости четко определялся освещенными частицами». Он понял, что эффект конуса возник потому, что жидкость содержала взвешенные частицы золота, которые были слишком малы, чтобы их можно было увидеть научными приборами того времени, но которые рассеивали свет. Этот эффект дошел до наших дней как эффект Фарадея-Тиндалла.

Полученные Фарадеем коллоиды до сих пор оптически активны и хранятся в Королевском институте в Лондоне: даже сейчас можно провести точно такой же эксперимент, как и Фарадей, направив, например, современную лазерную указку через бутылку и создав конус света. Никто не знает, почему это происходит: в то время как большинство коллоидных растворов хранятся несколько месяцев или даже год, бутылочкам с растворами Фарадея уже более 150 лет.