Квант Цвета

Влияние кристаллической структуры на цвет органических пигментов

Базовый цвет органического или металлоорганического пигмента определяется его молекулярной структурой. Комбинируя различные хромофорные, ароматические, электронодонорные/акцепторные фрагменты и регулируя их взаимное расположение в молекуле, можно получать практически любые цвета, необходимые в производстве художественных и специальных красок.

Однако на практике такие пигменты применяют не в виде сильно разбавленных растворов, где эффектами межмолекулярных взаимодействий можно пренебречь, вследствие чего цвет действительно определяется только строением молекулы, а в форме порошков или концентрированных эмульсий и взвесей. В нерастворенных частицах молекулы пигмента агрегированы, а поскольку органические пигменты в большинстве своем – это плоские сопряженные (гетеро)ароматические соединения, ключевым межмолекулярным взаимодействием в таких частицах, как правило, оказывается пи-стэкинг. Стэкинг может заметно влиять на распределение электронной плотности в молекуле, а, значит, и на окраску соответствующего пигмента в твердом виде (Review of Progress in Coloration and Related Topics, 1999 📕).

В реальности ситуация еще сложнее, поскольку связывание пи-пи взаимодействиями может приводить к стопкам молекул, смещенным стопкам, которые вдобавок могут быть взаимно ориентированы различным образом, вследствие чего для химически идентичных пигментов возможно одновременное существование разных кристаллических форм (полиморфов). Так, для одного из самых популярных синих пигментов, фталоцианина меди (#000F89), таких модификаций 9 штук, и они имеют разные физические свойства, включая оттенок цвета. А для группы оранжево-красных пигментов на основе хинакридона показано, что они обычно существуют в двух кристаллических формах, причем в растворе все они окрашены слабо, и интенсивная окраска наблюдается только в твердом состоянии.

Пожалуй, единственный подход, позволяющий различить полиморфные модификации органических и металлорганических пигментов и объяснить усиление окраски в твердом виде – это комбинация порошковой и монокристальной рентгеновской дифракции (Journal of Coatings Technology Research, 2009📕). Эти методы широко применяется для исследования художественных пигментов (Journal of Cultural Heritage, 2021📕) объектов культурного наследия (Minerals, 2024📕) и различных покрытий в промышленности (Functional Coatings: Innovations and Challenges, 2024📕).

Please open Telegram to view this post

VIEW IN TELEGRAM

www.group-telegram.com/us/color_quant.com/108

2.7K viewsApr 9 at 07:49

Влияние кристаллической структуры на цвет органических пигментов

Базовый цвет органического или металлоорганического пигмента определяется его молекулярной структурой. Комбинируя различные хромофорные, ароматические, электронодонорные/акцепторные фрагменты и регулируя их взаимное расположение в молекуле, можно получать практически любые цвета, необходимые в производстве художественных и специальных красок.

Однако на практике такие пигменты применяют не в виде сильно разбавленных растворов, где эффектами межмолекулярных взаимодействий можно пренебречь, вследствие чего цвет действительно определяется только строением молекулы, а в форме порошков или концентрированных эмульсий и взвесей. В нерастворенных частицах молекулы пигмента агрегированы, а поскольку органические пигменты в большинстве своем – это плоские сопряженные (гетеро)ароматические соединения, ключевым межмолекулярным взаимодействием в таких частицах, как правило, оказывается пи-стэкинг. Стэкинг может заметно влиять на распределение электронной плотности в молекуле, а, значит, и на окраску соответствующего пигмента в твердом виде (Review of Progress in Coloration and Related Topics, 1999 📕).

В реальности ситуация еще сложнее, поскольку связывание пи-пи взаимодействиями может приводить к стопкам молекул, смещенным стопкам, которые вдобавок могут быть взаимно ориентированы различным образом, вследствие чего для химически идентичных пигментов возможно одновременное существование разных кристаллических форм (полиморфов). Так, для одного из самых популярных синих пигментов, фталоцианина меди (#000F89), таких модификаций 9 штук, и они имеют разные физические свойства, включая оттенок цвета. А для группы оранжево-красных пигментов на основе хинакридона показано, что они обычно существуют в двух кристаллических формах, причем в растворе все они окрашены слабо, и интенсивная окраска наблюдается только в твердом состоянии.

Пожалуй, единственный подход, позволяющий различить полиморфные модификации органических и металлорганических пигментов и объяснить усиление окраски в твердом виде – это комбинация порошковой и монокристальной рентгеновской дифракции (Journal of Coatings Technology Research, 2009📕). Эти методы широко применяется для исследования художественных пигментов (Journal of Cultural Heritage, 2021📕) объектов культурного наследия (Minerals, 2024📕) и различных покрытий в промышленности (Functional Coatings: Innovations and Challenges, 2024📕).