Farben für die Ewigkeit Anorganische Pigmente Melanie Barthel, Josef Breu

Südliches Afrika, Buschleute, -25000

Altamira, Spanien, -15000

Grab des Tut-ench-Amun, Ägypten, -3130

Kloster Moldoviţa, Rumänien, 1532

Kloster Voroneţ, Rumänien, 1547

Aboriginal, Australien, heute

OvaHimba, Namibia, heute

Übersicht Definition und Geschichte der Pigmente Wirtschaftliche Bedeutung Eigenschaften Grundlagen der Farbigkeit Beispiele

1. Definition Pigmente sind unlöslich in Löse- und Bindemitteln. Verbindungsklassen: Oxide Oxidhydrate Sulfide Sulfate Carbonate Silicate Cyanide…

Einteilung Weißpigmente (z.B. TiO2) Schwarzpigmente (z.B. Ruße) Buntpigmente (z.B. Fe-Oxide) Spezialpigmente Phosphore (Neonröhren, LED) Perlglanz (TiO2 auf Glimmer) Interferenz (Geldscheine)

2. Wirtschaftliche Bedeutung Weltjahresproduktion (2000): 5.900.000 Tonnen (96% anorganisch) Umsatz (2002): 10.000.000.000 $ 50 % der Fe-Pigmente kommen aus Deutschland! z.B.: Schwan-STABILO Cosmetics, Heroldsberg

Verwendung Druckfarben Lacke Anstrich- u. Färbemittel Färben von Papier, Keramik, Glas Kosmetika

Aus der Geschichte 30.000 v. Chr.: Ocker, Manganbraun 3.000 v. Chr.: Zinnober, Lapis Lazuli, Malachit 18. Jhd.: Beginn der Pigment-Industrie (Berliner Blau) 19. Jhd.: Ultramarin, Co-, Fe- & Cd-Pigmente

3. Eigenschaften Deckfähigkeit Farbechtheit Färbe- / Aufhellmögen Teilchengröße  Streuung Teilchengestalt Farbechtheit Färbe- / Aufhellmögen

Verarbeitung Benetzbarkeit Beständigkeit Dispergierbarkeit

Streuung und Absorption Abhängigkeit von der Teilchengröße

Farbechtheit Seladonit K(MgFe3+)2Si4O10(OH)2 Glauconit Canaletto, 1747 mit Seladonit gemalt Glauconit K0.85(Fe3+Al)1.34(MgFe2+)0.66(Si3.76Al0.24)O10(OH)2 Canaletto, 1743 mit Glauconit gemalt

4. Grundlagen der Farbigkeit Nicht – selektive Licht- streuung Selektive Lichtab-sorption u. -streuung Nicht – selektive Licht-absorption

Grundlagen der Farbigkeit Sichtbarer Spektralbereich: 400 – 700 nm

Grundlagen der Farbigkeit Farbe entsteht durch: Lichtabsorption Lichtemission (Neonröhren, LED) Das Pigment zeigt die Komplimentärfarbe

5. Beispiele: Farbigkeit durch Farbzentren Erzeugung von Farbe durch ungepaartes Elektron („Elektron im Kasten“) CaF2 (Fluorit)

Farbigkeit durch d-d-Übergänge Rubin: Al2O3 „verunreinigt“ mit Cr3+

d-d-Übergänge: wir stellen her… Rinmans Grün: ZnO „verunreinigt“ mit Co2+ http://ruby.chemie.uni-freiburg.de/Vorlesung/pigmente_0.html

Farbigkeit durch Radikalanionen Ultramarin / Lapislazuli: schwefelhaltiges Alumosilikat Na4[Al3Si3O12]Sx (Sodalith) Farbigkeit durch radikalische Sulfidanionen: S3- (blau)

Farbigkeit durch Radikalanionen Totenmaske des Tut-Ench-Amun (bei dem blauen Mineral handelt es sich um "Lapis Lazuli")

Farbigkeit durch Radikalanionen Totenmaske des Tut-Ench-Amun (bei dem blauen Mineral handelt es sich um "Lapis Lazuli") Grüne Ultramarine: S2- radikalische Disulfidanionen Rote Ultramarine: S4- radikalische Tetrasulfidanionen

Farbigkeit durch Charge-Transfer Berliner Blau Fe4III[FeII(CN)6]3 • 14 H2O C N Fe2+ Fe3+ Fe2+ fehlt H2O

Farbigkeit durch Charge-Transfer Berliner Blau Fe4III[FeII(CN)6]3 • 14 H2O Fe2+ oktaedrisch von CN- koordiniert, Fe3+ über N-Seite Elektronenaustausch zwischen Fe2+ und Fe3+:

Einstellen einer Farbe CdTe Mit anwachsender Teilchengröße von ca. 2 auf 5 nm geht die Farbe allmählich von Grün in Rot über → bandgap wird kleiner

LaTaON2 Ersatz für Cadmiumrot Ausblick Verbesserung bekannter Pigmente Ersatz toxikologisch bedenklicher Pigmente z.B. durch Oxonitride LaTaON2 Ersatz für Cadmiumrot

Ausblick Ersatz umweltschädlicher Herstellungsverfahren Funktionspigmente Farbpigmente mit neuen Effekten

Rinmans Grün ZnxCo1-xO Eisenoxidgelb α-FeOOH Goethit Eisenoxidrot γ-Fe2O3 Maghemit Berliner Blau Fe4III[FeII(CN)6]3•14 H2O Barytweiß BaSO4 Schwerspat

Literatur Nassau, K.; Spektrum der Wissenschaft; 12, 65-81, 1980. http://www.seilnacht.tuttlingen.com/lexikon http://ruby.chemie.uni-freiburg.de/Vorlesung/pigmente_0.html http://www.2k-software.de/ingo/farbe/farbursache.html Pfaff, G.; Chemie in unserer Zeit; 31, 6-16, 1997. Buxbaum, G. und Pfaff, G.; „Industrial Inorganic Pigments, 3. Auflage, Wiley-VCH, 2005. http://www.chemie.uni-hamburg.de/pc/Weller/abb1.html