Pigment

Hlorofil daje listovima zelenu boju.

prirodni pigment ultramarin u vidu praha

Sintetski organski pigment ultramarin.

Slika konja u okeru iz francuske pećine Lasko.

Svetlosti različitih talasnih dužina (boja) upadaju u pigment. Ovaj pigment upija crvenu i zelenu svetlost, ali odbija plavu, stvarajući plavu boju pigmenta.

Titanijum-dioksid je najkvalitetniji beli pigment u bojama.

Osušena zelena boja

Pigmenti na prodaji (pijasa u Goi, Indija).

Vermilion, cinober ili rumenica je narančasto crveni, skarletni pigment, izvorno proizveden u prah usitnjenog minerala cinabarita.

Titanijumov žuti pigment.

Parisko plava ili prusko plava.

Čađ (E152) je jedan od oblika hemijskog elementa ugljenika. To je amorfni ugljenikov prah (crna prašina) s česticama kuglastog prečnika od 10 do 80 nm.

Hromni žuti pigment.

Organski pigment alizarin.

Ftalocijanski zeleni pigment.

Pigment je materijal koji izgleda obojeno kao rezultat selektivne apsorpcije svetlosti. Obojenost dolazi usled odbijanja i prelamanja svetlosti, fluorescencije, fosforescencije ili luminescencije. Mogu biti prirodni i veštački, ogranski i neogranski. Neogranski pigmenti imaju veći značaj od organskih jer se koriste za bojenje skoro svih površina: koža, tekstil, drvo, staklo... Prirodni neorganski pigmenti su po hemijskom sastavu mineralne materije silisfati, karbonati, fosfati i različitih metala. Veoma su postojani prema svetlosti, atmosferskim uticajima i visokoj temperaturi. Neorganski pogmenti se javljaju u velikom asortimanu boja i nijansi. Organski pigmenti su proizvodi destilacije katrina kamenog uglja. Nazivaju se katrinse boje i na tržištu se javljaju u velikom broju. Koriste se za bojenje plastilnih masa, gume, keramike, tekstila, stakla... Prirodne organske boje su najskuplje jer su postojane netoksične, otporne na atmosferske uticaje, imaju dobru primenu u bojenju prehrambenih proizvoda. Ove boje su proizvod lučenja žlezde insekata školjki, dok se veći broj ovih pigmenata nalaze u etarskim uljima i raznim plodovima biljaka. U biologiji pigment je bilo koja supstanca koja daje boju ćelijama ili tkivima.

Pigment je materija koja je nosilac boje u živim organizama. Pigmenti se u ćelijama u obliku zrnaca, kapljica i kristala; često su vezani na belančevine. Važni su za život biljaka, životinja i čoveka. Podreklo im je dvojako: stvoreni su u protoplazmi specijalnih ćelija kao endogeni pigmenti (plastidi) ili dospevaju u ćelije infiltracijom kao egzogeni pigmenti. Najrašireniji su pigmenti: porfirini (hlorofil, hemoglobin, citohromi i drugi), karotenoidi (žuti ksantofili i narančasti do narančastocrveni karoteni, koji se nalaze u različitim tkivima biljaka, praživotinja, sunđera, mahovnjaka, ježinaca, kičmenjaka, te fukoksantin kod smeđih i nekih drugih algi), fikobilini (fikoeritrin i fikocijan), antocijani (crvene, ljubičaste i plave boje) te njihove bezbojne modifikacije leukoantocijanidini (bela boja latica), flavoni i flavonoli (žute boje poznate i pod nazivom antoksantini; nalaze se u listovima, cvetovima i plodovima biljaka, a dolaze i u nekih vrsta kukaca i ježinaca). U vakuolama većine biljaka reda Caryophyllales nalaze se crveni ili žuti betalaini, koji u svim molekilima sadrže azot: betanidin u korenu cvekle, filokaktin u biljkama roda Phyllocactus, žuti pigment u zapadnoindijske opuncije. Takav je i amanitin, crveni pigment u otrovne gljive crvene muhare. U biljnom svetu rašireni su i hinoni (na primer smeđa jesenja boja listova kruške), a nalaze se i u unutrašnjim organima morskih ježeva i insekata (naftokinoni). U perju, dlakama i koži životinja i čoveka nalaze se melanini. Kod patoloških stanja pigmenti mogu biti abnormalno pojačani (na primer kod žutice) ili ih nema (albinizam). Raspodela pigmenata na površini (koži) ljudskog, životinjskog ili biljnog organizma naziva se pigmentacija.

Pigment je materijal koji izgleda obojeno zbog selektivne apsorpcije i refleksije svetlosti. Pigmenti se koriste kao materije koje daju boju farbama, tintama, plastičnim i tekstilnim materijalima kao i prehrambenim i kozmetičkim proizvodima. Mogu biti od prirodnih materijala (organskog ili neorganskog porekla) ili veštački (hemijski sintetisani). Na primer pigmenti minerala: oker, crveni, zeleni ili pigmenti iz školjki. U industriji i umetnosti pigmenti su nerastvorene, čvrste materije koje se obično koriste u obliku praha zajedno sa vezivima (ulje, lepak, lakovi, jaje) i drugim sastojcima (na primer voda).

Pigmenti u industrijskoj primeni

Pigmenti su obojene materije koje su kao nosioci obojenosti sastojci različitih proizvoda kao što su boje i lakovi, štamparske boje, guma, plastika, keramika, papir, sintetska vlakna, betonski, prehrambeni i kozmetički proizvodi. Za razliku od topljivih boja (u vodi, organskim rastvaračima ili materijalu koji treba obojiti) i bojila, pigmenti nisu rastvorni u ostalim sastojcima materijala u koji se ugrađuju, već su dispergirani u finom usitnjenju, sve do nanometarskih čestica. Od mnogih svojstava pigmenata najvažnija je njihova boja, koja zavisi od apsorpcije, odnosno refleksije vidljivoga dela spektra. Beli pigmenti reflektuju gotovo sav spektar, crni ga apsorbiraju, a obojeni jedan deo apsorbiraju, a ostali reflektiraju.

Prirodni pigmenti

Od nekod vrlo važnih prirodnih pigmenata danas se u manjim količinama koriste željezooksidni pigmenti (oker i crveni) i boksit, a povećava se upotreba željeznoga liskuna (listićavi hematit). Sintetski neorganski pigmenti većinom su osrednje moći bojenja i velike pokrivnosti. U upotrebi su, osim čađi i grafita, različita jedinjenja metala, i to najviše kao:

• beli pigmenti: titanijum-dioksid (rutil, anatas), cink oksid i smeša cink sulfida i barijum sulfata (litopon);
• crni: čađ, grafit i crni željezooksidni pigment;
• žuti: željezooksidni pigment (oker), kadmijum sulfid, mešani kristalni metalni kompleksi (oksidi titanijuma, antimona i nikla) te hromati kadmijuma, barijuma, cinka i stroncijuma;
• narančasti: olovni hromat ili molibdat;
• crveni: željezooksidni pigment;
• plavi: kalijum, natrijum i amonijum heksacijanoferat (milori, pruski i kineskoplavi pigmenti), natrijum alumosilikat koji sadrži i sumpor (ultramarin) i kobaltov/hromov aluminat;
• smeđi: željezooksidni pigment;
• zeleni: hrom oksid.

Značajnu upotrebu kao pigmenti imaju i metali: ljuskice aluminijuma i bronze, cinkov prah.

Sintetski organski pigmenti

Sintetski organski pigmenti velike su moći bojenja i male pokrovnosti. U upotrebi su:

• žuti, narančasti i crveni azo-, diazo- i kompleksni azo-pigmenti, heterociklički (izoindolin) i antrahinonski, te crveni hinahridonski pigmenti;
• ljubičasti: dioksazinski i hinahridonski pigmenti;
• plavi: ftalocijaninski (bakarni ftalocijanin) i indantrenski;
• smeđi: hinahridonski;
• zeleni: ftalocijaninski (halogenirani bakarni ftalocijanin) i niklovi azo-pigmenti.

Pigmentima se postižu i posebni optički učinci pigmentiranih proizvoda (transparentnost, metalni ili sedefast izgled, luminiscencija), te neka druga svojstva kao povećana otpornost prema koroziji, električnu provodnost i magnetičnost.

Indeks boje

Indeks boje međunarodni je sistem kodiranja organskih pigmenata, u kojem se navodi ime grupe, tip i broj boje, hemijski sastav, komercijalno ili trgovačko ime. Služi za jednoznačnu klasifikaciju i identifikaciju pigmenata, a sadrži više od 700 tipova i više od 5000 pojedinačnih pigmenata.

Tržište pigmenata

Današnji se veliki potrošači sve više usmeruju na upotrebu do 15 visokokvalitetnih pigmenata u obliku tečnih preparata (koloranti, pigmentne paste), koji se plasiraju i kao tržišni proizvodi. Industrija boja i lakova koristi još za metalni izgled aluminijumske ljuskice i hemijski obrađen liskun, kao antikorozivne pigmente cinkov prah, cink fosfat i željezni liskun, te veći broj pigmenata za specifične proizvode, za posebne optičke učinke i neka druga svojstva. Zbog ekološki nepodobnih svojstava gotovo su potpuno izvan upotrebe nekad mnogo korišteni pigmenti na bazi olova (na primer izrazito antikorozivni minijum), a stalno se smanjuje i potrošnja pigmenata na bazi hroma.

Pigmenti za boje i lakove

Glavni članak: Boja (materijal)

Jedan od osnovnih sastojaka prekrivnog sredstva ili boje čine pigmenti, netopljive neorganske ili organske čvrste materije koje selektivno upijaju (apsorbuju) i odbijaju (reflektuju) svetlost, a suspendirane u vezivima daju prevlakama obojenje. Pigmente za prekrivna sredstva karakteriše čitav niz hemijskih i fizičkih svojstava: boja, moć bojenja, moć pokrivanja, veličina i oblik čestica, kvašenje, apsorpcija ulja, sposobnost sprečavanja korozije, te otpornost prema svetlu, toploti, vodi i hemikalija, i druga. Izborom pigmenata i njihovom količinom može se znatno uticati na osnovna svojstva svakog prekrivnog sredstva, bilo u tečnom stanju, to jest pre nanošenja na podlogu (boja, sušenje, viskoznost, sedanje), bilo nakon nanošenja (boja, naprozirnost, sjaj, tvrdoća, elastičnost, prianjanje, trajnost, hemijska otpornost, otpornost prema različitim uticajima, te antikorozivna svojstva).

Podela pigmenata

Uobičajena podela pigmenata na neorganske i organske temelji se na različitim svojstvima uslovljenim hemijskim sastavom. Neorganski pigmenti, velikih primarnih čestica s obzirom na organske, imaju visoke tačke topljenja, velike su gustine (od 2 700 do 6 000 kg/m³), imaju vrlo dobru moć pokrivanja, slabu moć bojenja, a odlikuju se često neograničenom svetlostalnošću u punom i u razređenom tonu. Organski pigmenti, malih primarnih čestica, imaju niske tačke topljenja, male gustine (od 1 200 do 1 800 kg/m³), slabu moć pokrivanja, veliku moć bojenja, čistoću tona, te ograničenu svetlostalnost u punom tonu, koja često razređenjem još i opada. Osim toga pigmenti se mogu razlikovati i prema glavnim područjima primene: pigmenti za postizanje optičkih učinaka (beli, crni i ostali obojeni pigmenti, metalni pigmenti), antikorozivni pigmenti, posebni ili specijalni pigmenti (fluorescentni, električno provodni, indikatorski i drugi). Među njima su najvažniji i najviše upotrebljavani pigmenti koji služe da bi se površina predmeta ili objekata zaštitila ili joj se dalo neko obojenje.

Neorganski pigmenti

Glavni neorganski pigmenti jesu titanijum-dioksid (TiO₂), litopon (ZnS + BaSO₄ ili CaSO₄), cinkovo belilo (ZnO), olovno belilo (PbCO₃, Pb(OH)₂), antimon(III) oksid (Sb₂O₃) i tako dalje. Od te je grupe najvažniji titanijum-dioksid, čija je primena univerzalna zahvaljujući njegovoj belini, velikoj moći pokrivanja, temperaturnoj stabilnosti, te inertnosti prema vezivima, rastvaračima i različitim hemijskim agensima. Litopon se danas uglavnom upotrebljava za disperzijske unutrašnje prevlake i za temeljne boje, cink oksid u manjim količinama kao fungicidno sredstvo, dok se olovni bili pigmenti gotovo više ne upotrebljavaju. Antimon(III) oksid upotrebljava se najviše u proizvodnji nazapaljivih boja na osnovi hlorkaučuka. S obzirom na hemijski sastav razlikuje se nekoliko grupa neorganskih obojenih pigmenata.

Oksidi

Oksidi mogu biti jednostavni, na primer željezni oksidi i hidroksidi (žuti, crveni, smeđi i crni), hromni oksidi (zeleni), olovni minijum (Pb₂PbO₄) kao antikorozivni pigment, te mešani (supstituirani) rutili i spineli. Ta se grupa pigmenata odlikuje osobitom svetlostalnošću, vrlo visokom temperaturnom otpornošću do 500 °C i više (osim žutih, smeđih i crnih željeznih oksida), vrlo dobrom otpornošću prema hemikalijama, te velikom moći pokrivanja.

Sulfidni i selenidni pigmenti

Sulfidni i selenidni pigmenti jesu kadmijevi žuti, narančasti i crveni, te plavi ultramarin. Ovi pigmenti pokazuju odličnu svetlostalnost, visoku temperaturnu otpornost (500 °C), vrlo dobru otpornost prema alkalijama, ali slabu prema kiselinama i atmosferskim utjecajima.

Hromatni pigmenti

Hromatni pigmenti jesu hromovi žuti i narančasti, Pb(Cr,S)O₄ i molibdatni crveni, Pb(Cr,Mo,S)O₄, te mešani pigmenti: hromov zeleni i cinkov zeleni pigment. Od antikorozivnih pigmenata iz te su grupe najvažniji cinkov hromat (cinkov žuti), cinkov tetraoksidhromat, barijum hromat i stroncijum hromat. Svojstva te grupe pigmenata jesu osrednja svetlostalnost i postojanost na atmosferske uticaje i hemikalije, te temperaturna otpornost do 160 °C. Posebnom obradom pigmenata te grupe (osim antikorozivnih) mogu se dobiti pigmenti vrlo dobre svetlostalnosti, otpornosti prema atmosferskim uslovima, a donekle i hemijske otpornosti (na primer prema štetnom delovanju sumporovog-dioksida).

Cijanidni pigmenti

Od cijanidnih pigmenata najvažniji su kompleksna jedinjenja željeza poznata pod nazivima: berlinsko modrilo, milori plava, parisko plava ili prusko plava. Odlikuju se odličnom svetlostalnošću i otpornošću na atmosferske uticaje koja razređenjem opada, velikom moći bojenja, dobrom otpornošću na organske rastvarače i slabe kiseline, slabom otpornošću na alkalije, te temperaturnom stabilnošću do 150 °C.

Metalni pigmenti

Metalni pigmenti mogu biti antikorozivni i dekorativni. Od antikorozivnih metalnih pigmenata vrlo je važan cinkov prah, a donekle i olovni prah. Oba su izrazito antikorozivnog delovanja, a upotrebljavaju se u proizvodnji temeljnih boja za željezo. Od dekorativnih metalnih pigmenata danas je najviše u upotrebi fino mleveni aluminijum u obliku praha ili paste. Prilikom nanošenja i sušenja boja mogu se čestice aluminijskog praha različito ponašati, pa se s obzirom na to razlikuju dve vrste pigmenata. U prvoj vrsti pigmenata poznatih pod nazivom isplivavajući (eng. leafing) većina čestica aluminijskog praha ispliva na površinu pre završenog sušenja, pa suvi film ima izgled čistog, sjajnog metala. Osim svoje dekorativne uloge, takve prevlake imaju i druga poželjna svojstva kao što su refleksija toplotnih zraka, otpornost na atmosferske uticaje i hemijske agense, nepropusnost za vodu i vlagu, velika moć pokrivanja i veća trajnost, a upotrebljavaju se za zaštitu mostova, dalekovoda, rezervoara i slično. U drugoj vrsti metalnih pigmenata, neisplivavajući pigmenti (eng. nonleafing) čestice aluminijskog praha ravnomerno se raspoređuju u celom filmu, pa on ima izgled i boju metala, ali ne refleksiju i sjaj. Aluminijski prah takvih svojstava upotrebljava se sam ili u kombinaciji s obojenim pigmentima u proizvodnji metaliziranih lakova za automobile.

Čađ

Čađ je fino dispergirani ugljenik (od 90 do 99% ugljenika) koji nastaje raspadom, najčešće nepotpunim izgaranjem, organskih materija. Čađi se razlikuju prema vrsti sirovine za njihovu proizvodnju i prema proizvodnom postupku. Time su određena i njihova svojstva, od čađi veoma sitnih čestica, duboko crnih tonova, veoma velike moći pokrivanja i moći bojenja, do čađi većih primarnih čestica, tamnosivih tonova, slabije moći bojenja i moći pokrivanja. Sve se čađi odlikuju izvanrednom svetlostalnošću, otpornošću na atmosferske uticaje i hemijske materije, te temperaturnom stabilnošću do 250 °C. Upotrebljavaju se za proizvodnju svih vrsta crnih i sivih boja i lakova, od najjednostavnijih uljanih boja do visokokvalitetnih automobilskih lakova.

Organski pigmenti

Kao organski pigmenti (pigmentna bojila) upotrebljavaju se naka organska čvrsta jedinjenja, koja zbog svoje obojenosti daju prevlakama željeni dekorativni izgled, a nerastvorna su u materiji u kojoj se primenjuju. Prema hemijskom sastavu razlikuje se nekoliko grupa organskih pigmenata.

Azo-pigmenti

U grupu azo-pigmenata ubrajaju se monoazo-pigmenti (žuti, narančasti i crveni), diazo-pigmenti (žuti i narančasti), azo-kondenzacijski pigmenti (od žutih preko crvenih do smeđih) i teško rastvorne soli anjonskih azo-boja (uglavnom crveni pigmenti). Monoazo-pigmenti odlikuju se vrlo dobrom svetlostalnošću u punom tonu, koja najčešće razređenjem opada, te vrlo dobrom hemijskom otpornošću. Međutim, njihova otpornost prema organskim rastvaračima, a time i prema mogućnosti prelakiranja, vrlo je slaba. To isto vredi i za temperaturnu stabilnost koja ne prelazi 80 °C. Zbog navedenih svojstava upotreba im je ograničena na industrijske lakove sušive na vazduhu, unutrašnje i spoljne boje za zidove (fasadne boje) i slično. Njihova je prednost u tome što im je cena s obzirom na ostale pigmente niska. Svojstva diazo-pigmenata jesu vrlo dobra hemijska otpornost, dobra otpornost prema organskim rastvaračima, te temperaturna stabilnost do 200 °C uz osrednju svetlostalnost. Njihova je najvažnija primena u štamparstvu (za štamparske boje). Svojstva azo-kondenzacijskih pigmenata znatno se razlikuju od svojstva ostalih azo-pigmenata, pa su više nalik svojstvima karbonilnih pigmenata. Teško topljive soli anjonskih azo-boja vrlo su otporne prema organskim rastvaračima, a postojane su do 160 °C. Slabo su otporne prema hemijskim agensima i nisu posebno svetlostalne. Upotrebljavaju se u proizvodnji industrijskih lakova sušivih na vazduhu i u peći. Više se primenjuju kao štamparske boje.

Ftalocijaninski pigmenti

Pigmenti grupe ftalocijanina i ostalih organometalnih kompleksa (od kojih su najvažniji ftalocijanski plavi i zeleni pigmenti), zatim grupe karbonilnih (ili policikličkih) pigmenata i grupe azinskih i dioksazinskih pigmenata, odlikuju se vrlo dobrom svetlostalnošću, dobrom ili vrlo dobrom otpornošću prema organskim rastvaračima, vrlo dobrom hemijskom otpornošću i vrlo dobrom temperaturnom postojanošću. Pigmenti tih grupa po svojim svojstvima odgovaraju najvišim zahtevima i mogu se upotrebiti u svim vrstama prevlaka plavih nijansi, ali se zbog visoke cene primenjuju samo kada ostali pigmenti ne zadovoljavaju, na primer za automobilske lakove, za lakiranje limenih traka (eng. coil coating) и слично. Од тих група могу се издвојити фталоцијански пигменти чија је употреба због изврсних својстава и доста ниске цене веома раширена.

Литература

• Ball, Philip (2002). Bright Earth: Art and the Invention of Color. Farrar, Straus and Giroux. ISBN 978-0-374-11679-8. 
• Doerner, Max (1984). The Materials of the Artist and Their Use in Painting: With Notes on the Techniques of the Old Masters, Revised Edition. Harcourt. ISBN 978-0-15-657716-8. 
• Finlay, Victoria (2003). Color: A Natural History of the Palette. Random House. ISBN 978-0-8129-7142-2. 
• Gage, John (1999). Color and Culture: Practice and Meaning from Antiquity to Abstraction. University of California Press. ISBN 978-0-520-22225-0. 
• Meyer, Ralph (1991). The Artist's Handbook of Materials and Techniques, Fifth Edition. Viking. ISBN 978-0-670-83701-4. 
• L. Feller, L. Ed., Artists' Pigments. A Handbook of Their History and Characteristics, Vol. 1, Cambridge University Press, London 1986.
• Roy A. Ed., Artists' Pigments. A Handbook of Their History and Characteristics. . 2. Oxford University Press. 1993. .
• Fitzhugh, E.W. Ed. Artists’ Pigments. A Handbook of Their History and Characteristics. . 3. Oxford University Press. 1997. .
• Berrie, B. Ed., Artists' Pigments. A Handbook of Their History and Characteristics, Vol. 4, Archetype books, 2007.

Spoljašnje veze

• Pigments through the ages Архивирано на сајту Wayback Machine (11. октобар 2007)
• ColourLex Pigment Lexicon
• Meyrs, G.D., An Artists Paint and Pigment Reference with Color Index Names, Color Index Numbers and Chemical Composition
• Earliest evidence of art found
• Sarah Lowengard (2006). The Creation of Color in Eighteenth-century Europe. Columbia University Press. 
• Phillip Ball, (audio) On Chemistry and Colour in Art
• An Overview On A Pigment Phthalo Green Organic Pigments Архивирано на сајту Wayback Machine (15. април 2016)
• Alchemy's Rainbow: Pigment Science and the Art of Conservation na sajtu YouTube
• Poisons and Pigments: A Talk with Art Historian Elisabeth Berry-Drago na sajtu YouTube