Pigmento

Un pigmento é un material que cambia a cor da luz que reflicte como resultado da absorción selectiva de certas lonxitudes de onda da luz. Este proceso físico é diferente da fluorescencia, a fosforescencia e outras formas de luminescencia, nas cales o propio material emite luz. Moitos materiais absorben selectivamente luces de certas lonxitudes de onda.
Os pigmentos biolóxicos son substancias endóxenas que producen cor nas células de forma natural, como a melanina e lipofuscina nos animais ou as clorofilas e antocianinas nas plantas.
Os materiais que os seres humanos elixiron e produciron para ser utilizados como pigmentos polo xeral teñen propiedades especiais que os volven ideais para darlle cor a outros materiais. Un pigmento debe ter unha alta forza tinguidora relativa aos materiais que colorea. Ademais debe ser estable en forma sólida a temperatura ambiente.
Os pigmentos son utilizados para tinguir pintura, tinta, plástico, téxtiles, cosméticos, alimentos e outros produtos. A maioría dos pigmentos utilizados na manufactura e nas artes visuais son colorantes secos, usualmente en forma de po fino. Este po engádese a un vehículo ou matriz, un material relativamente neutro ou incoloro que actúa como adhesivo. Para aplicacións industriais e artísticas, a permanencia e a estabilidade son propiedades desexadas. Os pigmentos que non son permanentes chámanse fuxitivos. Os pigmentos fuxitivos esváense co tempo, ou coa exposición á luz, mentres que outros acaban por ennegrecer.
Xeralmente, faise distinción entre pigmento, que é insoluble no vehículo (formando unha suspensión), e tinguidura ou tintura, a cal ou é un líquido ou é soluble no vehículo (formando unha solución). Un colorante pode ser un pigmento ou unha tinguidura dependendo do vehículo no que se usa. Nalgúns casos, un pigmento pode fabricarse a partir dunha tinguidura precipitando unha tinguidura soluble cun sal metálico.
Os pigmentos foron utilizados desde tempos prehistóricos, e foron fundamentais nas artes visuais ao longo da Historia. Os principais pigmentos naturais utilizados son de orixe mineral ou biolóxica. A necesidade de conseguir pigmentos menos custosos dada a escaseza dalgunhas cores, como o azul, propiciou a aparición dos pigmentos sintéticos. Base física
Os pigmentos producen as súas cores debido a que selectivamente reflicten e absorben certas ondas luminosas. A luz branca é aproximadamente igual a unha mestura de todo o espectro visible de luz. Cando esta luz choca cun pigmento, algunhas ondas son absorbidas polos enlaces químicos e substituíntes do pigmento e outras son reflectidas. Este novo espectro de luz reflectida crea a aparencia da cor. Por exemplo, un pigmento azul mariño reflicte a luz azul, e absorbe as demais cores. Os pigmentos, a diferenza das substancias fluorescentes ou fosforescentes, só poden subtraer ondas da luz que recibe, nunca engadir novas.
A aparencia dos pigmentos está intimamente ligada á cor da luz que reciben. A luz solar ten unha temperatura de cor alta e un espectro relativamente uniforme, e é considerada un estándar para a luz branca. A luz artificial, pola súa parte, tende a ter grandes variacións nalgunhas partes do seu espectro. Vistos baixo estas condicións, os pigmentos vense de diferentes cores.
Os espazos de cores usados para representar cores numericamente deben especificar a súa fonte de luz. Os espazos de cor Lab, a menos que se indique o contrario, asumen que a medida foi tomada baixo unha fonte luminosa de tipo D65 (Daylight 6500 K), a cal ten aproximadamente a mesma temperatura de cor cá luz solar.
Outras propiedades dunha cor, tales como a súa saturación ou a súa luminosidade, poden ser determinadas a partir das outras substancias que acompañan aos pigmentos. Os adhesivos (aglutinantes) e recheos engadidos a substancias químicas pigmentadoras puras tamén teñen os seus propios patróns de inflexión e absorción, os cales poden afectar ao espectro final. Da mesma forma, en mesturas de pigmento e aglutinante, algúns raios de luz poden non encontrarse con moléculas pigmentadoras, e poden ser reflectidas. Este tipo de raios contribúen á saturación da cor. Un pigmento puro permite que moi pouca luz branca escape, producindo unha cor altamente saturada. Porén, unha pequena cantidade de pigmento mesturada con moito adhesivo ten un aspecto insaturado e opaco, debido á gran cantidade de luz branca que escapa. Grupos de pigmentos
Pigmentos de arsénico: Verde de París
Pigmentos de carbono: Negro de carbón, negro marfil, negro viña, negro de fume
Pigmentos de cadmio: Verde cadmio, vermello cadmio, amarelo cadmio, laranxa cadmio
Pigmentos de óxidos de ferro: Caput Mortuum, vermello óxido, ocre vermello, vermello veneciano
Pigmentos de cromo: Óxido de cromo verde, amarelo cromo
Pigmentos de cobalto: Azul cobalto, azul cerúleo, violeta de cobalto, amarelo cobalto
Pigmentos de chumbo: branco de chumbo, amarelo Nápoles, albaialde, vermello de chumbo
Pigmentos de cobre: Verde de París, verdigrís, azul exipcio
Pigmentos de titanio: Branco de titanio, amarelo de titanio, negro de titanio
Pigmentos de mercurio: vermellón
Pigmentos de cinc: Branco de cinc
Pigmentos de arxila: Siena natural, siena torrado, sombra natural, sombra torrada, ocre
Pigmentos de orixe biolóxica ou orgánica: Alizarina, carmesí alizarino, anil, cochinilla, púrpura de Tiro, ftalocianina
Pigmentos biolóxicos
En bioloxía, un pigmento é calquera substancia que produce cor nas células dos seres vivos. Moitas estruturas biolóxicas, como a pel, os ollos, o pelo e as plumas, conteñen pigmentos en células especializadas chamadas cromatóforos. Exemplos de substancias pigmentadas son a melanina, lipofuscina, pteridinas, antocianinas etc. Substancias como a hemoglobina (que contén ferro e lle dá cor ao sangue humano) e a hemocianina (que contén cobre e lle dá cor azul-verdosa ao sangue dos crustáceos) ou os pigmentos biliares e pigmentos visuais son as responsables da cor dalgúns tecidos e substancias, aínda que teñen outras funcións. Certas condicións afectan aos niveis ou á natureza dos pigmentos en células de plantas, animais, fungos e algúns protistas. Por exemplo, o albinismo é un trastorno que afecta ao nivel de produción de melanina nos animais.
A cor do pigmento difire do dunha cor estrutural en que o primeiro se ve igual desde todos os ángulos de visión, mentres que a cor estrutural é o resultado da reflexión selectiva ou da iridescencia ou dispersión da luz, que se dá xeralmente en estruturas con moitas capas. Por exemplo, as ás das bolboretas polo xeral teñen cor estrutural, aínda que moitas bolboretas tamén contan con células que conteñen pigmentos. A cor azul dos ollos humanos non se debe a un (inexistente) pigmento azul senón á dispersión da luz dentro do ollo debida á escasa pigmentación do estroma do iris.
Uns dos pigmentos biolóxicos máis importantes son as clorofilas e carotenoides, presentes en todos os organismos con plastos nas súas células. A enerxía luminosa absorbida por estes pigmentos e a súa transformación en enerxía química é un proceso que forma parte da fotosíntese.
Non hai que confundir os mencionados pigmentos biolóxicos coas tinguiduras histolóxicas, as cales son colorantes que se utilizan para tinguir as preparacións histolóxicas antes de observalas ao microscopio, xa que así se aprecian máis detalles ou se destacan determinadas propiedades. Historia
Os pigmentos que se producen naturalmente, como os ocres e os óxidos de ferro, foron usados como colorantes desde a Prehistoria. Os arqueólogos acharon evidencias de que os humanos primitivos utilizaban pintura para fins estéticas, como a decoración do seu corpo. Atopáronse pigmentos e ferramentas relacionadas que se cre teñen entre 350. 000 e 400. 000 anos de antigüidade nunha cova en Twin Rivers, preto de Lusaka, Zambia. Antes da Revolución industrial, a variedade de cores dispoñibles para a arte e outros usos decorativos era tecnicamente limitada. A maioría dos pigmentos usados eran pigmentos terrestres e minerais, ou de orixe biolóxica. Tamén eran recollidos e comercializados pigmentos de fontes infrecuentes como substancias botánicas, residuos animais, insectos e moluscos. Algunhas cores eran difíciles ou imposibles de preparar cos pigmentos dispoñibles. O azul e o púrpura eran asociados coa realeza debido ao seu alto custo. Os pigmentos biolóxicos en xeral eran difíciles de adquirir, e os detalles da súa produción eran mantidos en segredo polos fabricantes. A púrpura de Tiro é un pigmento producido a partir da mucosa dunha das moitas especies de caracois mariños do xénero Murex (hoxe clasificados noutros xéneros). A produción da púrpura de Tiro para ser utilizada como tinguidura comezou desde polo menos o ano 1200 a. C. cos fenicios, e foi continuada polos gregos e romanos ata 1453, ano da caída de Constantinopla. O pigmento era caro e difícil de producir, e os obxectos tinguidos con el eran sinónimo de poder e riqueza, aínda que o seu cheiro non era moi bo. O historiador grego Teopompo, quen viviu no século IV a. C. , dixo que "o púrpura para tinguiduras valía o seu peso en prata na cidade de Colofón [en Asia Menor]".
Tamén eran utilizados e comercializados pigmentos minerais. A única forma de conseguir un azul forte e brillante era usando unha pedra semipreciosa, o lapislázuli, coa cal se producía un pigmento coñecido como azul ultramar. Porén, as mellores fontes de lapislázuli eran remotas. O pintor flamengo Jack Van Eyck (século XV) xeralmente non empregaba azul nas súas obras. Encargar un retrato no que se utilizase azul mariño considerábase un gran luxo. Se un cliente desexaba azul, debía pagar extra. Cando Van Eyck usaba lapislázuli, nunca o mesturaba con outras cores, senón que o aplicaba na súa forma pura, case como un glaseado decorativo. O prezo prohibitivo do lapislázuli forzou aos artistas a buscar pigmentos alternativos menos caros, tanto minerais (azurita) coma biolóxicos (índigo).
A conquista do Novo Mundo por parte de España no século XVI introduciu novos pigmentos e cores nas culturas dos pobos de ambos os lados do Atlántico. O carmín, unha tinguidura e pigmento derivado dun insecto parasitario que vive en Centro e Suramérica, acadou gran valor en Europa. Producido a partir de cochinillas secadas e trituradas, o carmín podía ser utilizado en tinguiduras de fábrica, pintura para o corpo ou en forma sólida, en case calquera tipo de pintura ou cosmético. Os nativos do Perú levaban producindo tinguiduras para téxtiles a partir de cochinilla desde polo menos o ano 700, mais os europeos nunca viran tal cor. Cando os españois invadiron o Imperio Azteca no que hoxe en día é México, rapidamente explotaron a cor para ter novas oportunidades comerciais. O carmín converteuse na segunda exportación máis valiosa da rexión despois da prata. Os pigmentos producidos a partir da cochinilla déronlles aos cardeais da Igrexa Católica as súas características vestimentas de intensa cor e aos soldados casacas vermellas ingleses os seus distintivos uniformes. A verdadeira fonte do pigmento, un insecto, foi mantida en segredo ata o século XVIII, cando os biólogos a descubriron.
O carmín fíxose popular en Europa, pero o azul permaneceu como unha cor exclusiva, asociada coa riqueza e o prestixio. O pintor do século XVII Johannes Vermeer frecuentemente realizaba un luxoso uso de lapislázuli, xunto con carmín e amarelo indio, nas súas coloridas pinturas.
Desenvolvemento de pigmentos sintéticos
Os primeiros pigmentos coñecidos foron os minerais naturais. Os óxidos de ferro producen unha ampla variedade de cores e poden atoparse en moitas pinturas rupestres do Paleolítico e o Neolítico. Dous exemplos son o ocre vermello (Fe2O3) e o ocre amarelo (Fe2O3. H2O). O carbón vexetal, ou negro carbón, tamén foi utilizado como pigmento negro desde a Prehistoria.
Dous dos primeiros pigmentos sintéticos foron o branco de chumbo (carbonato de chumbo, (PbCO3)2Pb(OH)2) e a frita azul (azul exipcio). O branco de chumbo prodúcese ao combinar chumbo con vinagre (ácido acético, CH3COOH) en presenza de dióxido de carbono (CO2). O azul exipcio é silicato de calcio e cobre e foi fabricado a partir dun cristal coloreado cun mineral de cobre, como a malaquita. Estes pigmentos foron usados desde polo menos o II milenio a. C.
As revolucións industrial e científica propiciaron unha grande expansión na gama de pigmentos sintéticos, que son fabricados ou refinados a partir de substancias naturais, dispoñibles tanto para fins comerciais coma para a expresión artística. Debido ao custo do lapislázuli, fixéronse moitos intentos por encontrar un pigmento azul máis barato. O azul de Prusia foi o primeiro pigmento sintético moderno, descuberto por accidente en 1704. A principios do século XIX, ás variedades existentes de azuis engadíranse pigmentos azuis sintéticos e metálicos, entre eles o ultramarino francés, unha forma sintética do lapislázuli, e as diversas formas de azul cobalto e cerúleo. A comezos do século XX, coa química orgánica engadiuse o azul ftalo, un pigmento orgánico sintético cun enorme poder tinguidor.
Os descubrimentos científicos en canto a cores crearon novas industrias e produciron cambios na moda e os gustos. O descubrimento en 1856 do malva de Perkin, a primeira tinguidura de anilina, sentou as bases para o desenvolvemento de centos de tinguiduras e pigmentos sintéticos. Esta tinguidura foi descuberta por un químico de 18 anos de idade chamado William Perkin, quen explotou o seu descubrimento na industria e fíxose rico. O seu éxito atraeu a unha xeración de seguidores, xa que outros científicos entraron ao campo da química orgánica para atinguiren éxitos semellantes. Nas últimas décadas do século XIX, téxtiles, pinturas e outros artigos en cores como vermello, carmesí, azul e púrpura xa se fixeran accesibles.
O desenvolvemento de pigmentos e tinguiduras químicas axudou a traer prosperidade industrial a Alemaña e outros países do norte de Europa, mais provocou disolución e declive noutros lugares. No antigo Imperio español no Novo Mundo, a produción de cores de cochinilla empregaba a miles de traballadores mal pagados. O monopolio español nesta produción supuxera unha fortuna ata comezos do século XIX, cando a Guerra de Independencia de México e outros cambios no comercio interromperon a produción. A química orgánica deulle o golpe final á industria da cochinilla. Cando os químicos crearon substitutos baratos para o carmín, a industria e o seu estilo de vida caeron en picado.
Novas fontes para pigmentos históricos
Antes da Revolución industrial, moitos pigmentos eran coñecidos polo lugar en que se producían. Pigmentos baseados en minerais e arxilas xeralmente levaban o nome da cidade ou rexión en onde eran obtidos estes elementos. O siena natural e o siena torrado proviñan de Siena, Italia, e o sombra natural e o sombra torrada viñan de Umbría. Estes pigmentos estaban entre os máis sinxelos de sintetizar; porén, os químicos crearon cores modernas baseadas nas orixinais que son máis consistentes cás cores obtidas das minas. De todos modos, estes novos pigmentos denomínanse igual cós antigos.
Moitos pigmentos naturais famosos foron substituídos por pigmentos sintéticos, aínda que conservaron os seus nomes históricos. Nalgúns casos o nome orixinal cambiou o seu significado, ao aplicarse un nome histórico a unha cor moderna popular. Por convención, un pigmento contemporáneo que substitúa a un pigmento histórico é indicado chamando á cor resultante tinguidura, pero os fabricantes non sempre manteñen esta distinción. Os seguintes exemplos ilustran a natureza cambiante dos nomes de pigmentos históricos: O amarelo indio algunha vez era producido recollendo urina de gando alimentado unicamente con follas de manga. Os pintores holandeses e flamengos dos séculos XVII e XVIII apreciaban o pigmento pola súa luminosidade, e usábano con frecuencia para representaren a luz do sol. En A moza da perla, dise que Vermeer utilizou "urina de vaca" para pintar ao seu modelo. Xa que as follas de manga son nutricionalmente pouco axeitadas para o gando, a práctica de obter amarelo indio terminou por ser declarada inhumana. A tinguidura moderna de amarelo indio é unha mestura de pigmentos sintéticos.
O azul ultramar, orixinalmente obtido da pedra semipreciosa lapislázuli, foi substituído por un pigmento sintético moderno máis barato producido a partir de silicato de aluminio con impurezas de xofre. Ao mesmo tempo, o azul real, outro nome algunha vez dado a tinguiduras producidas a partir de lapislázuli, evolucionou para converterse nunha cor moito máis clara e brillante, e xeralmente é fabricado mesturando azul ftalo e dióxido de titanio, ou a partir de tinguiduras azuis baratas. Xa que o azul mariño sintético é quimicamente idéntico ao lapislázuli, a designación de tinguidura non se usa. O azul francés, outro nome histórico para o azul ultramar, foi adoptado pola industria téxtil como nome de cor na década de 1990, e foi aplicado a un ton de azul que non ten nada en común co pigmento histórico coñecido como azul mariño francés.
O vermellón, un composto tóxico de mercurio apreciado pola súa tonalidade vermella-laranxa escura por pintores como Tiziano, foi substituído por pigmentos sintéticos inorgánicos. Aínda que a pintura vermellón xenuína aínda pode conseguirse para obras de Belas Artes e de restauración de obras de arte, poucos fabricantes seguen a producilo, debido a cuestións legais. De igual forma, poucos artistas o mercan, xa que foi desprazado por pigmentos modernos que son máis baratos e menos tóxicos, así como menos reactivos con outros pigmentos. Como resultado, o vermellón xenuíno case non existe. As cores modernas de vermellón son oficialmente chamadas tinguiduras vermellón para distinguilas do vermellón auténtico. Estándares industriais e de manufactura
Antes do desenvolvemento dos pigmentos sintéticos e do refinamento das técnicas de obtención de pigmentos minerais, a industria era xeralmente inconsistente. Co desenvolvemento da industria moderna, os fabricantes e profesionais cooperaron para crear estándares internacionais para identificar, producir, medir e probar as cores.
Publicado en 1905, o sistema de cores de Munsell converteuse na base dunha serie de modelos de cores, proporcionando métodos obxectivos para a medición da cor. O sistema Munsell describe unha cor en tres dimensións: tinguidura, valor (luminosidade) e saturación (pureza da cor), onde a saturación é a diferenza ao gris a unha tinguidura e valor dados.
A mediados do século XX, existían métodos estandarizados para a química dos pigmentos, parte dun movemento internacional para crear tales estándares na industria. A Organización Internacional para a Estandarización (ISO, polas súas siglas en inglés) desenvolve estándares técnicos para a manufactura de pigmentos e tinguiduras. Os estándares ISO que se relacionan con todos os pigmentos son os seguintes: ISO-787 Métodos xerais de proba para pigmentos
ISO-8780 Métodos de dispersión para valoración de características de dispersión
Outros estándares ISO pertencen a clases ou categorías particulares de pigmentos, baseados na súa composición química, tales como os pigmentos azul mariño, dióxido de titanio, óxidos de ferro e así sucesivamente.
Moitos fabricantes de pinturas, tinguiduras, téxtiles, plásticos e cores adoptaron voluntariamente o Índice Internacional de Colorantes (CII, en inglés) como un estándar para identificar os pigmentos que usan na manufactura de certas cores. Publicado en 1925, e agora publicado conxuntamente na rede pola Sociedade de Tinguidores e Coloristas (Reino Unido) e a Asociación Estadounidense de Químicos Téxtiles e Coloristas (Estados Unidos), este índice é recoñecido internacionalmente como a referencia oficial para colorantes. Abrangue máis de 27. 000 produtos baixo máis de 13. 000 nomes de cores.
No esquema do CII, cada pigmento ten un número que o identifica quimicamente, sen importar os seus nomes históricos ou comerciais. Por exemplo, o azul ftalo foi coñecido con diversos nomes desde o seu descubrimento na década de 1930. En gran parte de Europa, esta cor é máis coñecida como azul helio, ou cun nome comercial como azul Windsor. Unha marca estadounidense fabricante de pintura, Grumbacher, rexistrou unha forma alternativa de escribilo (azul Thalo) como marca rexistrada. O CII resolve todos estes conflitos históricos, xenéricos e comerciais para que os fabricantes e consumidores poidan identificar o pigmento (ou tinguidura) usado nun produto en particular. No CII, todos os pigmentos de azul ftalo son designados por un número que pode ser PB15 ou PB16, abreviatura de pigment blue 15 (pigmento azul 15) e pigment blue 16 (pigmento azul 16). As dúas formas de azul ftalo, PB15 e PB16, teñen pequenas variacións na súa estrutura molecular que producen un azul lixeiramente máis verdoso ou avermellado. Cuestións científicas e técnicas
A selección dun pigmento para unha aplicación en particular é determinada polo seu custo, e polas propiedades e atributos físicos do propio pigmento. Por exemplo, un pigmento que se use para colorear cristal debe ter moi alta estabilidade térmica a fin de sobrevivir ao proceso de manufactura; por outro lado, suspendido no vehículo de cristal, a súa resistencia a materiais ácidos ou alcalinos non é tan importante. Na pintura artística, a estabilidade térmica é menos importante, entanto que a resistencia á exposición á luz e a toxicidade son cuestións transcendentes.
Os seguintes son algúns atributos dos pigmentos que determinan a súa idoneidade para certos procesos de manufactura e aplicacións: Reproducións en pantalla
Os pigmentos puros reflicten a luz dunha forma moi específica que non pode ser imitada con precisión polos emisores de luz dun monitor de computadora. Porén, ao facer coidadosas medidas de pigmentos, poden facerse aproximacións. O sistema de Munsell prové dunha boa explicación conceptual do que se perde. Munsell elaborou un sistema que proporciona unha medida de cor obxectiva en tres dimensións: matiz (hue), valor (ou luminosidade) e saturación. As visualizacións en computadora en xeral non son quen de mostrar a verdadeira saturación de moitos pigmentos, pero o matiz e a luminosidade poden ser reproducidos con relativa precisión. Porén, cando a gamma dunha visualización en computadora se desvía do valor de referencia, o matiz tamén se volve sistematicamente desviada.
As seguintes aproximacións asumen un aparello reprodutor en gamma 2. 2, usando o espazo de cor sRGB. Canto máis un aparello se desvía destes estándares, menos precisas serán estas reproducións. As reproducións baséanse nas medidas de varios grupos de pinturas de auga cun só pigmento, convertidos do espazo de cor Lab ao espazo de cor sRGB para ser vistos nunha pantalla de computadora. Diferentes marcas e variantes do mesmo pigmento poden variar en cor. Ademais, os pigmentos teñen intrinsecamente complexos espectros reflectantes que cambian radicalmente a súa cor dependendo do espectro da fonte luminosa; esta propiedade coñécese como metamerismo. Medidas de mostras de pigmentos só darán aproximacións da súa verdadeira aparencia baixo unha fonte de iluminación específica. Os sistemas de visualización computacionais usan unha técnica chamada adaptación cromática para emularen a temperatura de cor correlacionada de fontes luminosas, e non poden reproducir perfectamente as complicadas combinacións espectrais vistas orixinalmente. En moitos casos a cor percibida dun pigmento cae fóra do gamut da visualización da computadora e utilízase un método chamado localización do gamut para aproximar a verdadeira aparencia. A localización do gamut compensa a luminosidade, matiz ou saturación para producir a cor na pantalla, dependendo da prioridade elixida no intento de conversión.