Farben für die Ewigkeit Anorganische Pigmente

Präsentation zum Thema: "Farben für die Ewigkeit Anorganische Pigmente"—  Präsentation transkript:

1 Farben für die Ewigkeit Anorganische Pigmente
Melanie Barthel, Josef Breu

2 Südliches Afrika, Buschleute, -25000

3 Altamira, Spanien,

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

5 Kloster Moldoviţa, Rumänien, 1532

6 Kloster Voroneţ, Rumänien, 1547

7 Aboriginal, Australien, heute

8 OvaHimba, Namibia, heute

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

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

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

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

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

14 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

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

16 Verarbeitung Benetzbarkeit Beständigkeit Dispergierbarkeit

17 Streuung und Absorption
Abhängigkeit von der Teilchengröße

18 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

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

20 Grundlagen der Farbigkeit
Sichtbarer Spektralbereich: 400 – 700 nm

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

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

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

24 d-d-Übergänge: wir stellen her…
Rinmans Grün: ZnO „verunreinigt“ mit Co2+

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

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

27 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

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

29 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+:

30 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

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

32 Ausblick Ersatz umweltschädlicher Herstellungsverfahren
Funktionspigmente Farbpigmente mit neuen Effekten

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

34 Literatur Nassau, K.; Spektrum der Wissenschaft; 12, 65-81, 1980.
Pfaff, G.; Chemie in unserer Zeit; 31, 6-16, 1997. Buxbaum, G. und Pfaff, G.; „Industrial Inorganic Pigments, 3. Auflage, Wiley-VCH, 2005.