Farben f

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Farben für die EwigkeitAnorganische Pigmente

• Melanie Barthel, Josef Breu

2
Südliches Afrika, Buschleute, -25000
3
Altamira,Spanien,-15000
4
Grab des Tut-ench-Amun, Ägypten, -3130
5
Kloster Moldovita, Rumänien, 1532
6
Kloster Voronet, Rumänien, 1547
7
Aboriginal,Australien,heute
8
OvaHimba, Namibia, heute
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Übersicht

1. Definition und Geschichte der Pigmente
2. Wirtschaftliche Bedeutung
3. Eigenschaften
4. Grundlagen der Farbigkeit
5. Beispiele

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1. Definition
Pigmente sind unlöslich in Löse- und Bindemitteln.
Verbindungsklassen

• Oxide
• Oxidhydrate
• Sulfide
• Sulfate
• Carbonate
• Silicate
• Cyanide

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Einteilung

• Weißpigmente (z.B. TiO2)
• Schwarzpigmente (z.B. Ruße)
• Buntpigmente (z.B. Fe-Oxide)
• Spezialpigmente

• Phosphore (Neonröhren, LED)
• Perlglanz (TiO2 auf Glimmer)
• Interferenz (Geldscheine)

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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

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Verwendung

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

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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

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3. Eigenschaften

• Deckfähigkeit
• Teilchengröße ? Streuung
• Teilchengestalt
• Farbechtheit
• Färbe- / Aufhellmögen

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Verarbeitung

• Benetzbarkeit
• Beständigkeit
• Dispergierbarkeit

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Streuung und Absorption
Abhängigkeit von der Teilchengröße
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Farbechtheit
Seladonit K(MgFe3)2Si4O10(OH)2
Canaletto, 1747 mit Seladonit gemalt
Glauconit K0.85(Fe3Al)1.34(MgFe2)0.66(Si3.76Al0.
24)O10(OH)2
Canaletto, 1743 mit Glauconit gemalt
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4. Grundlagen der Farbigkeit
Selektive Lichtab-sorption u.-streuung
Nicht selektive Licht- streuung
Nicht selektive Licht-absorption
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Grundlagen der Farbigkeit
Sichtbarer Spektralbereich 400 700 nm
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Grundlagen der Farbigkeit

• Farbe entstehtdurch
• Lichtabsorption
• Lichtemission (Neonröhren, LED)

Das Pigment zeigt die Komplimentärfarbe
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5. Beispiele Farbigkeit durch Farbzentren

• Erzeugung von Farbe durch ungepaartes Elektron
  (Elektron im Kasten)

CaF2 (Fluorit)
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Farbigkeit durch d-d-Übergänge

• Rubin Al2O3 verunreinigt mit Cr3

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d-d-Übergänge wir stellen her

• Rinmans Grün ZnO verunreinigt mit Co2

http//ruby.chemie.uni-freiburg.de/Vorlesung/pigme
nte_0.html
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Farbigkeit durch Radikalanionen

• Ultramarin / Lapislazuli

• schwefelhaltiges AlumosilikatNa4Al3Si3O12Sx
  (Sodalith)
• Farbigkeit durch radikalische SulfidanionenS3-
  (blau)

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

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Farbigkeit durch Charge-Transfer
Berliner Blau
Fe4IIIFeII(CN)63 14 H2O
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Farbigkeit durch Charge-Transfer
Berliner Blau
Fe4IIIFeII(CN)63 14 H2O
Fe2 oktaedrisch von CN- koordiniert, Fe3 über
N-Seite
Elektronenaustausch zwischen Fe2 und Fe3
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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
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Ausblick

• Verbesserung bekannter Pigmente
• Ersatz toxikologisch bedenklicher Pigmentez.B.
  durch Oxonitride

LaTaON2 Ersatz für Cadmiumrot
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Ausblick

• Ersatz umweltschädlicher Herstellungsverfahren
• Funktionspigmente
• Farbpigmente mit neuen Effekten

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Rinmans Grün ZnxCo1-xO Eisenoxidgelb a-FeOOH Goet
hit Eisenoxidrot ?-Fe2O3 Maghemit Berliner
Blau Fe4IIIFeII(CN)6314 H2O Barytweiß BaSO4
Schwerspat
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Literatur

• Nassau, K. Spektrum der Wissenschaft 12, 65-81,
  1980.
• http//www.seilnacht.tuttlingen.com/lexikon
• http//ruby.chemie.uni-freiburg.de/Vorlesung/pigme
  nte_0.html
• http//www.2k-software.de/ingo/farbe/farbursache.h
  tml
• 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.ht
  ml