PIGMENTOS INORGÁNICOS: AZUL ULTRAMAR (Primera entrega)
Estimados amigos integrantes de la comunidad #steemtem, #stem-espanol y #steemiteducation.
Con este primer tema, me uno a esta maravillosa comunidad.
Así, que en tus comentarios puedes sugerirme un tema que despierte tu interés en el área.
Para este primer tema, he escogido los pigmentos inorgánicos, y entre ellos el Azul Ultramar, algo en lo que he venido trabajando desde hace un tiempo.
TEORÍA BÁSICA DEL COLOR
.Fig. 1. Descomposición del color. Dominio público.Edición: espasa. planetasaber.com
LOS PIGMENTOS
Los pigmentos son compuestos químicos naturales o sintéticos, orgánicos o inorgánicos que se dispersan en un vehículo adherente y es el que se fija a un sustrato dado (pinturas, tintas, plásticos, textiles, cosméticos, alimentos, etc) dándole color a este sustrato. Pueden variar el color de la luz que reflejan como resultado de la absorción selectiva de ciertas longitudes de ondas. Además, los pigmentos tienen intrínsecamente espectros complejos reflectantes que cambian radicalmente su color dependiendo de la fuente luminosa; esta propiedad se conoce como metamerismo. Un colorante, por su parte, no necesita de un vehículo adherente, y colorea directamente al sustrato.
Los materiales que los seres humanos han elegido y producido para ser utilizados como pigmentos por lo general tienen propiedades especiales que los vuelven ideales para colorear otros materiales. Un pigmento debe tener una alta fuerza de tinción relativa a los materiales que colorea. Además debe ser estable en forma sólida a temperatura ambiente.
Los siguientes, son algunos atributos de los pigmentos que determinan su idoneidad para ciertos procesos de manufactura y aplicaciones:
- Estabilidad térmica
- Toxicidad
- Poder teñidor
- Resistencia a la exposición a la luz
- Dispersión
- Opacidad o transparencia
- Resistencia a álcalis y ácidos
- Reacciones e interacciones entre pigmentos.
Los pigmentos se clasifican según su naturaleza química en orgánicos e inorgánicos.
Los pigmentos orgánicos pueden clasificarse por su familia química en: azoicos, policíclicos y otros. No suelen estar biodisponibles y presentan, por tanto, un perfil ecológico y toxicológico poco favorable. Por su baja solubilidad y sus propiedades no migratorias, no están integrados en productos de aplicación, es decir, en plásticos y otros materiales poliméricos para pinturas, barnices y tintas de impresión, lo que descarta todo contacto directo con el pigmento. La manipulación segura de pigmentos orgánicos exige, no obstante, que imperen buenas condiciones de trabajo para minimizar las exposiciones laborales y las emisiones al entorno natural.
Con respecto a los pigmentos inorgánicos, la mayoría de éstos contienen elementos de transición, como el Fe, Cu, V, Mn o Cr que dan origen al color por su estructura atómica; algunos autores califican estos elementos como cromóforos.
Los pigmentos son identificados de dos formas: Color Index y Nombre Comercial. Existe una amplia gama de pigmentos donde cada uno es identificado por un Color Index, o C.I., editado por la Society of Dyers and Colorists, Inglaterra, y la American Association of Textile Chemists and Colorists.
Pigmentos ultramarinos
Los ultramarinos son una familia de pigmentos de varios colores (Fig. 2). Los más conocidos son el rosa, violeta y azul; siendo este último más popular por su pureza, reputación y multiplicidad de usos. También se han sintetizados verde, blanco, marrón, y amarillo; pero estos no han sido producidos con fines comerciales debido a la dificultad de su síntesis y su poca estabilidad.
.Fig. 2. Diferentes tipo de azul ultramarino. Dominio público. Edición: kremer. pigmente.com
El Azul Ultramar es la forma sintética del lapislázuli (Fig. 3), su nombre ultramarino, significa a través de los mares, ya que se traía en barco desde las canteras de Afganistán. Fue sintetizado por primera vez en 1828 por Jean Baptista Guimet, quien se reservó el proceso de fabricación del pigmento, el cual vendía a pintores y fabricantes de papeles a un precio módico (Fig. 4). Por otro lado Gmelin, un químico alemán, desarrolló independientemente otro proceso para la fabricación del pigmento. Este último, al contrario de Guimet publicó sus hallazgos, constituyéndose en el inventor de la industria de Azul Ultramar de Alemania.
En la actualidad se sigue extrayendo Lapislázuli de las minas de Chile y Afganistán para fabricar el pigmento a pesar de su alto costo dirigido a los consumidores que pueden pagarlo, llamándose Azul Ultramar Natural para diferenciarlo del obtenido por el proceso desarrollado por Guimet o Gmelin, al cual se le llama Azul Ultramar, Azul Ultramar Artificial o Azul Ultramar sintético.
El tono limpio y brillante azul rojizo del Azul Ultramar le da personalidad al pigmento; no pudiéndose conseguir la misma tonalidad y viveza de color con la mezcla de azules y violetas. Su baja fuerza de tinción comparado con otros colorantes y pigmentos, y fácil manejo hace que su principal utilización sea como corrector de blancos y como blanqueador de ropa, almidón y pasta de papel; ya que tiene la propiedad de dar un ligero matiz azul que da una apariencia de mayor blancura, y de uniformizar la reflectancia en gran parte del espectro visible (Fig 5, 6 y 7). Es considerado un pigmento semitransparente por su bajo poder de cobertura, lo que lo hace ideal para ser utilizado en pinturas metalizadas y en polvo. También es frecuentemente utilizado en tonos pasteles mezclado con TiO2.
En la próxima entrega, hablaremos del responsable del azul ultramarino y la manera de cómo fue posible obtenerlo en nuestro laboratorio.
Referencias
KOWALAK S., et al: (2005), “Influence of cations on color and structure of ultramarine prepared from zeolite A”, Studies in Surface Science and Catalysis, 158, 215-222.
JANKOWSKA Aldona, S. Kowalak: (2008). “Synthesis of ultramarine analogs from erionite”, Microporous and Mesoporous Materials, 110, 570-578.
BELVER, C., y otros: (2004), “Materiales con propiedades tecnológicas obtenidos por modificación química de un caolín natural”, Boletin de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, 43 (2), 148-154.
TORTOSA A. (2010) “Síntesis de pigmentos inorgánicos tipo azul ultramar a partir de materia prima nacional”, Tesis de Maestría, Universidad de Carabobo,
Biografía: Lic. en Química Universidad Central de Venezuela (UCV). Dr en Química UCV. Profesor titular UC.