Pigmento
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Un pigmento es un material que cambia el color de reflejada o transmitida de la luz como resultado de de longitud de onda selectiva de absorción. Este proceso físico difiere de fluorescencia, fosforescencia, y otras formas de luminiscencia, en el cual un material emite luz.
Muchos materiales absorben selectivamente ciertos longitudes de onda de la luz. Los materiales que los seres humanos han elegido y producido para su uso como pigmentos por lo general tienen propiedades especiales que los hacen ideales para colorear otros materiales. Un pigmento debe tener un alto la dispersión relativa a los materiales que colorea. Debe ser estable en forma sólida a temperatura ambiente.
Para aplicaciones industriales, así como en las artes, la permanencia y la estabilidad son propiedades deseables. Los pigmentos que no son permanentes se llaman fugitivo. Pigmentos fugitivos se desvanecen con el tiempo o con la exposición a la luz, mientras que otros eventualmente ennegrecer.
Los pigmentos se utilizan para la coloración pintar, tinta, plástico , tela , cosméticos, alimentos y otros materiales. La mayoría de los pigmentos utilizados en la fabricación y las artes visuales están secos colorantes, usualmente en forma de multa en polvo. Este polvo se añade a una vehículo (o ligante), un material relativamente neutral o incoloro que se suspende el pigmento y da a la pintura su adhesión.
El mercado mundial de pigmentos inorgánicos, orgánicos y especiales tenido un volumen total de alrededor de 7,4 millones de toneladas en 2006. Asia tiene la tasa más alta en una base de cantidad seguidos de Europa y América del Norte. En 2006, se alcanzó una facturación de 17.6 mil millones de US $ (13) millones de euros principalmente en Europa, seguida de América del Norte y Asia. La demanda mundial de pigmentos fue de aproximadamente US 20,5 mil millones dólares en 2009, alrededor de 1,5 a 2% más que el año anterior. Se prevé que aumente en una tasa de crecimiento estable en los próximos años. Las ventas mundiales se dice que aumentar hasta de US $ 24,5 mil millones en 2015, y llegar a los US $ 27,5 mil millones en 2018.
Una distinción se hace generalmente entre un pigmento, que es insoluble en el vehículo (que resulta en una suspensión), y una tinte, que, o bien es en sí mismo un líquido o es soluble en su vehículo (lo que resulta en una solución). El término pigmento biológica se utiliza para todas las sustancias de color con independencia de su solubilidad. La colorante puede ser tanto un pigmento y un colorante dependiendo del vehículo que se utiliza en. En algunos casos, un pigmento puede fabricarse a partir de un colorante por la precipitación de un colorante soluble con una sal metálica. El pigmento resultante se llama una pigmento lago.
Base física
Pigmentos aparecen los colores que son porque reflejan de forma selectiva y absorben ciertas longitudes de onda de la luz visible . La luz blanca es una mezcla aproximadamente igual de todo el espectro de luz visible con un longitud de onda en un intervalo de aproximadamente 375 o 400 nanómetros a aproximadamente 760 o 780 nm. Cuando esta luz se encuentra con un pigmento, partes del espectro son absorbida por los enlaces químicos de sistemas conjugados y otros componentes del pigmento. Algunas otras longitudes de onda o partes del espectro se reflejan o dispersan. La mayoría de los pigmentos son complejos de transferencia de carga, como compuestos de metales de transición , con amplia bandas de absorción que restan la mayoría de los colores de la luz blanca incidente. El nuevo espectro de luz reflejada crea la apariencia de un color de . Ultramarine refleja la luz azul, y absorbe otros colores. Pigmentos, a diferencia fluorescente o sustancias fosforescentes, sólo puede restar longitudes de onda de la luz de la fuente, nunca añadir otras nuevas.
La aparición de pigmentos está íntimamente conectado con el color de la fuente de luz. La luz del sol tiene un alto temperatura de color, y un espectro bastante uniforme, y se considera un estándar para la luz blanca. Fuentes de luz artificiales tienden a tener grandes picos en algunas partes de su espectro, y profundos valles en los demás. Visto bajo estas condiciones, pigmentos aparecerán diferentes colores.
Espacios de color utilizados para representar los colores numéricamente deben especificar su fuente de luz. Mediciones de color Lab, a menos que se indique lo contrario, asumen que la medida fue tomada bajo una fuente de luz D65, o "Daylight 6500 K", que es más o menos el temperatura de color de la luz solar.
Otras propiedades de un color, tales como su saturación y ligereza, se pueden determinar por las otras sustancias que acompañan pigmentos. Aglutinantes y cargas añadidas a los productos químicos de pigmentos puros también tienen sus propios patrones de reflexión y de absorción, que pueden afectar el espectro final. Del mismo modo, en el pigmento / mezclas de aglutinantes, los rayos de luz individuales pueden no encontrar moléculas de pigmento, y pueden ser reflejada como es. Estos rayos perdidos de fuente de luz contribuyen a un color ligeramente menos saturado. Pigmento puro permite muy poca luz blanca para escapar, produciendo un color muy saturado. Una pequeña cantidad de pigmento mezclado con una gran cantidad de aglutinante blanco, sin embargo, aparecerá desaturado y pálido, debido a la alta cantidad de escape de la luz blanca.
Historia
Pigmentos de origen natural tales como ocres y óxidos de hierro se han utilizado como colorantes desde los tiempos prehistóricos. Los arqueólogos han descubierto pruebas de que los primeros seres humanos utilizan pintar con fines estéticos, tales como la decoración del cuerpo. Pigmentos y equipos de molienda de pintura que se cree que entre 350.000 y 400.000 años se han reportado en una cueva en el Twin Rivers, cerca de Lusaka, Zambia .
Antes de la Revolución Industrial , la gama de colores disponibles para usos artísticos y decorativos era técnicamente limitado. La mayoría de los pigmentos en el uso de la tierra y eran minerales , pigmentos o pigmentos de origen biológico. Pigmentos de fuentes inusuales, tales como materiales botánicos, desechos animales, los insectos , y moluscos se cosecharon y se negocian a través de largas distancias. Algunos colores eran costosos o imposibles de mezclar con la gama de pigmentos que estaban disponibles. Azul y púrpura llegó a ser asociado con realeza debido a sus expensas.
Pigmentos biológicos eran a menudo difíciles de adquirir, y los detalles de su producción se mantuvieron en secreto por los fabricantes. Púrpura de Tiro es un pigmento a partir de la moco de una de las varias especies de Caracol Murex. La producción de púrpura de Tiro para su uso como una tela de tinte comenzó ya en 1200 aC por el Fenicios, y fue continuada por el Griegos y romanos hasta 1453 CE, con la caída de Constantinopla. El pigmento era caro y complejo para producir, y elementos de colores con que llegó a ser asociado con el poder y la riqueza. Historiador griego Teopompo, escribiendo en el 4to siglo BCE, informó que "púrpura para tintes traidos su peso en plata en Colofón [en Asia Menor]. "
Los pigmentos minerales también se comercializaban a través de largas distancias. La única manera de lograr un azul rico profundo era mediante el uso de una piedra semipreciosa, lapislázuli, para producir un pigmento conocido como ultramarino, y las mejores fuentes de lapislázuli eran remotas. Pintor flamenco Jan Van Eyck, trabajando en el siglo 15, no ordinariamente incluyen azul en sus pinturas. Haber retrato de uno encargado y pintada con azul ultramar se consideró un gran lujo. Si un cliente quería azul, se vieron obligados a pagar extra. Cuando Van Eyck utiliza lapis, nunca mezclado con otros colores. En su lugar, lo aplicó en forma pura, casi como un esmalte decorativo. El precio prohibitivo de lapislázuli obligaron a los artistas a buscar pigmentos de reemplazo menos costosos, tanto minerales ( azurita, smalt) y biológica ( añil).
Conquista de un imperio en el Nuevo Mundo en el siglo 16 de España introdujo nuevos pigmentos y colores para los pueblos de ambos lados del Atlántico. Carmine, un colorante y pigmento derivado de un insecto parásito que se encuentra en Centroamérica y Sudamérica , alcanzó gran estado y valor en Europa. Producido a partir de la cosecha, secado y triturado cochinilla , carmín podría ser, y sigue siendo, utilizado en tintura de telas, colorante alimenticio, pintura corporal, o en su sólido forma lago, casi cualquier tipo de pintura o cosmético.
Los nativos de Perú habían estado produciendo colorantes de cochinilla para los textiles desde al menos 700 CE, pero los europeos nunca habían visto el color antes. Cuando los españoles invadieron el imperio azteca en lo que hoy es México , fueron rápidos para explotar el color de las nuevas oportunidades comerciales. Carmine convirtió en el segundo más valioso de las exportaciones de la región próxima a la plata. Los pigmentos producidos a partir de la grana cochinilla dieron la Cardenales católicos sus trajes vibrantes y los "Redcoats" sus uniformes distintivos inglés. La verdadera fuente del pigmento, un insecto, se mantuvo en secreto hasta el siglo 18, cuando los biólogos descubrieron la fuente.
Mientras Carmine era popular en Europa, azul seguía siendo un exclusivo color, asociado con la riqueza y estatus. El maestro holandés del siglo 17 Johannes Vermeer menudo se hace abundante uso de lapislázuli, junto con Carmine y Amarillo indio, en sus pinturas vibrantes.
Desarrollo de pigmentos sintéticos
Los pigmentos más antiguos conocidos fueron los minerales naturales. Óxidos de hierro naturales dan una gama de colores y se encuentran en muchos Paleolítico y Pinturas rupestres neolíticas. Dos ejemplos incluyen ocre rojo, anhidro Fe 2 O 3, y el ocre amarillo hidratado (Fe 2 O 3. H 2 O). Carbón de leña o carbón negro, también se ha utilizado como pigmento negro desde tiempos prehistóricos.
Dos de los primeros pigmentos sintéticos eran blanco de plomo (carbonato básico de plomo, (PbCO 3) 2 Pb (OH) 2) y azul frita ( Azul egipcio). Plomo blanco se hace mediante la combinación de plomo con vinagre ( ácido acético , CH3COOH) en presencia de CO 2. Frita de azul es silicato de calcio y cobre se hizo a partir de color con un vidrio mineral de cobre, tales como malaquita. Estos pigmentos se utilizan ya en el segundo milenio antes de Cristo
El Industrial y Revoluciones Científicas trajeron una enorme expansión en la gama de pigmentos sintéticos, pigmentos que se fabrican o refinados a partir de materiales de origen natural, disponibles tanto para la fabricación y la expresión artística. Debido al costo de Lapislázuli, mucho esfuerzo en la búsqueda de un pigmento azul menos costoso.
Azul de Prusia fue el primer pigmento sintético moderno, descubierto por accidente en 1704. A principios del siglo 19, los pigmentos azules sintéticos y metálicos se habían añadido a la gama de azules, incluyendo Ultramarino francés, una forma sintética de lapislázuli, y las diversas formas de Cobalto y Azul cerúleo. En el siglo 20, la química orgánica añadió Phthalo Azul, un sintético, pigmento organometálico con el poder de teñido abrumadora.
Los descubrimientos en la ciencia del color crean nuevas industrias y se fueron los cambios en la moda y el gusto. El descubrimiento en 1856 de mauveine, la primera colorante de anilina, fue un precursor para el desarrollo de cientos de colorantes y pigmentos sintéticos como azo y compuestos diazo que son la fuente de amplio espectro de colores. Mauveine fue descubierto por un joven de 18 años de edad, químico llamado William Henry Perkin, que llegó a explotar su descubrimiento en la industria y convertirse en ricos. Su éxito atrajo a una generación de seguidores, ya que los científicos jóvenes entraron en la química orgánica para perseguir riquezas. En pocos años, los químicos habían sintetizado un sustituto rubia en la producción de Alizarina Crimson. Por las últimas décadas del siglo 19, los textiles , pinturas y otros productos básicos en colores como el rojo, carmesí, azul y púrpura se había convertido en asequible.
Desarrollo de pigmentos químicos y colorantes ayudó a traer nueva prosperidad industrial de Alemania y otros países del norte de Europa, pero trajo disolución y rechazar otros lugares. En el antiguo imperio en el Nuevo Mundo de España, la producción de colores de la cochinilla empleó a miles de trabajadores de bajos salarios. El monopolio español sobre la producción de cochinilla había valido una fortuna hasta principios del siglo 19, cuando la Guerra de Independencia de México y otros cambios en el mercado interrumpió la producción. La química orgánica dio el golpe final para la industria del color de la cochinilla. Cuando los químicos crearon sustitutos de bajo costo para el carmín, una industria y una forma de vida entró en declive escarpado.
Las normas de fabricación e industriales
Antes del desarrollo de los pigmentos sintéticos, y el perfeccionamiento de las técnicas de extracción de pigmentos minerales, los lotes de colores a menudo eran inconsistentes. Con el desarrollo de una industria moderna del color, los fabricantes y los profesionales han colaborado para crear estándares internacionales para la identificación, producción, medición y prueba de colores.
Publicado por primera vez en 1905, el Sistema de Color Munsell se convirtió en la base para una serie de modelos de color, proporcionando métodos objetivos para la medición del color. El sistema de Munsell describe un color en tres dimensiones, matiz, valor (luminosidad), y croma (pureza de color), donde croma es la diferencia de gris en un tono y el valor dado.
Por los años centrales del siglo 20, los métodos estandarizados para la química de los pigmentos estaban disponibles, que forma parte de un movimiento internacional para crear tales estándares en la industria. La Organización Internacional de Normalización (ISO) desarrolla normas técnicas para la fabricación de pigmentos y colorantes. Normas ISO definen varias propiedades industriales y químicos, y cómo probar para ellos. Las principales normas ISO que se refieren a todos los pigmentos son los siguientes:
- ISO-787 Métodos generales de prueba de pigmentos y cargas.
- ISO-8780 Métodos de dispersión para la evaluación de las características de dispersión.
Otras normas ISO pertenecen a clases o categorías de pigmentos particulares, en función de su composición química, tales como pigmentos ultramarinos, dióxido de titanio, pigmentos de óxido de hierro, y así sucesivamente.
Muchos fabricantes de pinturas, tintas, textiles, plásticos y colores han adoptado voluntariamente la Colour Index Internacional (CII) como un estándar para la identificación de los pigmentos que se utilizan en la fabricación de determinados colores. Publicado por primera vez en 1925, y ahora publicado conjuntamente en la web por el Sociedad de Tintoreros y Coloristas ( Reino Unido ) y el Asociación Americana de Químicos y Coloristas Textiles (USA), este índice es reconocida internacionalmente como la referencia autorizada sobre colorantes. Abarca más de 27.000 productos en más de 13.000 nombres de índice de color genéricos.
En el esquema de la CII, cada pigmento tiene un número de índice genérico que identifica químicamente, independientemente de los nombres propios e históricos. Por ejemplo, Phthalo Azul ha sido conocido por una variedad de nombres genéricos y patentados desde su descubrimiento en la década de 1930. En gran parte de Europa, azul ftalocianina es mejor conocido como Helio azul, o por una denominación común como Winsor azul. Un fabricante de la pintura americana, Grumbacher, registró una palabra alternativa (ftalo azul) como marca. Colour Index International resuelve todos estos nombres históricos, genéricos y patentados en conflicto para que los fabricantes y los consumidores puedan identificar el pigmento (o tinte) utilizado en un producto determinado color. En el CII, todo Pigmentos azules Phthalo se designan por un número de índice de color genérico ya sea como PB15 o PB16, abreviatura de Pigmento Azul 15 y Pigmento Azul 16. (Las dos formas de Azul Phthalo, PB15 y PB16, reflejar ligeras variaciones en la estructura molecular que producen un poco más azul verdoso o rojizo.)
Cuestiones científicas y técnicas
La selección de un pigmento para una aplicación particular está determinado por el coste, y por las propiedades físicas y atributos del propio pigmento. Por ejemplo, un pigmento que se utiliza para vidrio de color debe tener muy alta estabilidad al calor con el fin de sobrevivir al proceso de fabricación; pero, suspendido en el vehículo de vidrio, su resistencia a la alcalinos o ácidos, materiales no es un problema. En la pintura artística, la estabilidad de calor es menos importante, mientras que resistencia a la luz y toxicidad son mayores preocupaciones.
Los siguientes son algunos de los atributos de los pigmentos que determinan su idoneidad para determinados procesos de fabricación y aplicaciones:
- Solidez a la luz y la sensibilidad de los daños causados por la luz ultravioleta
- Estabilidad al calor
- Toxicidad
- Poder colorante
- La tinción
- Dispersión
- Opacidad o transparencia
- Resistencia a los álcalis y ácidos
- Las reacciones y las interacciones entre los pigmentos
Muestras
Pigmentos puros reflejan la luz de una manera muy específica que no se puede duplicar con precisión por los emisores de luz discretos en un pantalla de ordenador. Sin embargo, al hacer mediciones cuidadosas de pigmentos, aproximaciones cercanas se pueden hacer. La Sistema de Color Munsell ofrece una buena explicación conceptual de lo que falta. Munsell ideó un sistema que proporciona una medida objetiva del color en tres dimensiones: matiz, valor (o luminosidad) y croma. Pantallas de ordenador en general son incapaces de mostrar el verdadero chroma de muchos pigmentos, pero el color y la claridad se pueden reproducir con exactitud relativa. Sin embargo, cuando el gamma de una pantalla de ordenador se desvía del valor de referencia, el matiz es también sistemáticamente sesgada.
Las siguientes aproximaciones asumen un dispositivo de visualización a gamma 2.2, utilizando el espacio de color sRGB. El además un dispositivo de visualización se desvía de estas normas, los menos precisos estas muestras será. Muestras se basan en las mediciones promedio de varios lotes de pinturas de acuarela pigmento único, convierten de Espacio de color Lab espacio de color sRGB para su visualización en una pantalla de ordenador. Las diferentes marcas y lotes del mismo pigmento puede variar en color. Además, los pigmentos tienen inherentemente complejos espectros de reflectancia que hará que su apariencia de color muy diferente dependiendo del espectro de la iluminación de la fuente; una propiedad llamada metamerismo. Medidas promedio de muestras de pigmentos sólo producirán aproximaciones de su verdadera apariencia bajo una fuente específica de iluminación. Sistemas de visualización por ordenador utilizan una técnica llamada adaptación cromática transforma para emular el correlacionada temperatura de color de fuentes de iluminación, y no se puede reproducir perfectamente las combinaciones espectrales intrincados visto originalmente. En muchos casos, el color percibido de un pigmento cae fuera de la gama de pantallas de ordenador y un método llamado asignación de gama se utiliza para aproximar la verdadera apariencia. Asignación de gama intercambia cualquiera de Ligereza, Hue o Saturación de precisión para hacer que el color en la pantalla, dependiendo de la prioridad elegida en la conversión de CPI intento de representación.
# 990024 Tiro rojo | PR106 - # E34234 Vermilion (genuina) | # FFB02E Amarillo indio |
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PB29 - # 003BAF Azul ultramarino | PB27 - # 0B3E66 Azul de Prusia |
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Pigmentos biológicos
En biología , un pigmento es cualquier color de material de células de plantas o animales. Muchas estructuras biológicas, tales como piel, ojos , pieles y cabello contienen pigmentos (tales como melanina). Coloración de la piel animal se logra a menudo con células especializadas llamadas cromatóforos , que en animales tales como el pulpo y camaleón puede ser controlada para variar el color de la animal. Muchas condiciones afectan los niveles o la naturaleza de los pigmentos en plantas, animales, algunos protistas, o de hongos células. Por ejemplo, albinismo es un trastorno que afecta el nivel de la producción de melanina en los animales.
La pigmentación se utiliza en los organismos para muchos propósitos biológicos incluyendo Camuflaje, La mímica, Aposematismo (advertencia), La selección sexual y otras formas de Señalización, fotosíntesis (en plantas), así como efectos físicos básicos tales como la protección de Las quemaduras de sol.
Pigmento de color difiere de la de color estructural en que es el mismo para todos los ángulos de visión, mientras que el color estructural es el resultado de la reflexión selectiva o iridiscencia, por lo general a causa de estructuras multicapa. Por ejemplo, alas de mariposa normalmente contienen el color estructural, aunque muchas mariposas tienen células que contienen pigmento también.
Pigmentos de composición química
Metálico y carbono
- Cadmio pigmentos: amarillo de cadmio, rojo de cadmio, verde cadmio, naranja de cadmio
- Carbon pigmentos: negro de carbono (incluyendo blac vid, negro de humo), negro de marfil (huesos carbonizados)
- Cromo pigmentos: amarillo cromo y verde cromo
- Cobalt pigmentos: violeta cobalto, azul cobalto, azul cerúleo, aureolin (amarillo de cobalto)
- Cobre pigmentos: Azurita, Púrpura Han, Han azul, Azul egipcio, Malaquita, Verde de París, Azul de ftalocianina BN, Ftalocianina, cardenillo, viridian
- Pigmentos de óxido de hierro: sanguíneo, mortuum caput, rojo de óxido, ocre rojo, Rojo veneciano, Azul de Prusia
- Pigmentos de tierra de arcilla (óxidos de hierro): ocre amarillo, Siena natural, Siena tostada, sombra natural, sombra tostada.
- Plomo pigmentos: blanco de plomo, Cremnitz blanco, Amarillo de Nápoles, minio
- Mercury pigmentos: bermellón
- Titanio pigmentos: amarillo de titanio, amarillento titanio, blanco de titanio, negro de titanio
- Pigmentos ultramar: ultramarino, sombra verde ultramarino
- Zinc pigmentos: blanco de zinc, ferrita de zinc
Biológica y orgánica
- Orígenes biológicos: alizarina (sintetizado), carmín de alizarina (sintetizado), gutagamba, rojo cochinilla, rosa rubia, añil, Amarillo indio, Púrpura de Tiro
- No biológica orgánica : quinacridona, magenta, Phthalo verde, Phthalo azul, pigmento rojo 170
