Kobaltna zelena

Kobaltna zelena ili kobaltovo zelenilo je pigment koji je pronađen krajem 18. stoljeća, a tržišno se proizvodi od prve polovice 19. stoljeća. Sjajnijeg je i čistijeg tona nego kromoksidne zelene ali s neznatnom plavičastom nijansom. Otporna je prema alkalijama i slabim kiselinama, a koristi se u svim slikarskim tehnikama. Uljana boja se priprema s manje veziva, brže suši, prozirna je i slabije pokriva. Osušeni premaz je elastičan i postojan. Pošto je prilično skup pigment često se priprema od plavih i žutih kao oponašanje tona koja nema sve vrijednosti izvornog materijala.

Pigment kobaltna zelena.

Rinmanova zelena (kobaltna zelena).

Kristalna struktura skupine spinela.

Opis

Kobaltna zelena je ustvari dvosmislen pojam za bilo koju od dvije obitelji zelenih anorganskih pigmenata. Oboje se dobiva s primjesama kobalt(II) oksida u bezbojne okside domaćina. Primjesa Co(II) na mjestima Mg(II) i Zn(II) od Mg₂TiO₄ i Zn₂TiO₄, daje jednu obitelj kobaltnih zelenila. Ovi materijali spadaju u skupinu spinela.

Rinmanova zelena dobiva se s primjesama kobaltovog(II) oksida u cinkov oksid. Sven Rinman, švedski kemičar, otkrio je ovaj spoj 1780. Pigmenti dobiveni s cinkovim oksidom korišteni su u mnogim industrijama i procesima. Rijetko se koristi jer je slab kromofor i relativno skup u usporedbi s kromovim(III) oksidom.

$\mathrm {(1-x)\ ZnO+x\ Co(NO_{3})_{2}\longrightarrow Zn_{(1-x)}Co_{x}O+2x\ NO_{2}+{\tfrac {1}{2}}x\ O_{2}}$ ,  sa   $\mathrm {x} \leq 0{,}02$

Struktura i boja sastava Zn_1-xCo_xO ovisi o vrijednosti x. Za x ≤ 0,3, materijal prihvaća vurcitnu strukturu (ZnO) i snažno je zelene boje. Za x ≥ 0,7, materijal ima strukturu natrijevog klorida (CoO) i ružičaste je boje. Međusobne vrijednosti x daju mješavinu dviju faza.

Kobaltno zelena boja testirana je za upotrebu u "spintronskim" uređajima. Kobaltno zelena boja je atraktivna u ovoj primjeni jer je magnetska na sobnoj temperaturi.

Mješoviti oksidni pigmenti

Podrobniji članak o temi: Pigment

Mješoviti oksidni pigmenti sastoje se od miješanih kristalnih komponenata spinelne ili rutilne strukture. Spineli čine veliku grupu minerala općenite formule M(II)M₂(III)O₄, u kojoj je M(II) dvovalentan metal, obično magnezij, željezo(II), cink ili mangan, a M(III) trovalentan metal, najčešće aluminij, željezo(III) ili krom. Neki od mnogobrojnih poznatih spinela pokazuju vrlo dobra pigmentna svojstva i odavno se u tu svrhu upotrebljavaju. Jedan od najpoznatijih pigmenata spinelne strukture jest kobaltovo modrilo CoAl₂O₄. To je osobito cijenjeni pigment, vrlo lijepog i toplog plavog tona, postojan na svjetlosti. Upotrebljava se mnogo u slikarstvu, a zbog svoje vatrostalnosti služi kao pigment za porculan i slično.

Djelomičnom zamjenom iona titanija ionima prijelaznih metala u kristalnoj rešetki rutila TiO₂, nastaju obojeni miješani polikristali rutilne strukture, od kojih se neki također mogu upotrijebiti kao pigmenti. Tehnički su važniji u prvom redu rutilni pigmenti s ugrađenim ionima nikla i kroma, koji im daju žutu boju.

Mješoviti oksidni pigmenti spinelne i rutilne strukture postojani su prema djelovanju svjetla, atmosferilija i kemikalija, a posebno se odlikuju svojom postojanošću na visokim temperaturama. Dobro se podnose s organskim obojenim pigmentima, od kojih imaju veću moć pokrivanja, pa se često s njima kombiniraju. Upotrebljavaju se za pripravu lakova i boja za vanjske naliče izložene trošenju, posebno u građevinarstvu, za bojenje čeličnih i aluminijskih limova za spremnike, dijelove strojeva i vozila, za pokrivne pečene automobilske lakove, za bojenje plastičnih masa, u keramičkoj industriji i slično.

Proizvodnja spinel pigmenata

Spineli su minerali različitog podrijetla (magmatskog i metamorfnog). Nastaju prilikom zagrijavanja na visokoj temperaturi. Kemijski su to magnezijski aluminati (MgAl₂0₄). Većina spinela je bez boje. Taloženjem različitih iona u vulkanskim procesima djelomično nastaju spineli s jakom bojom. Ti obojeni spineli prodaju se kao drago kamenje. Žuti i narančastocrveni kamen naziva se rubicel. Crni koji sadrži željezo iz Šri Lanke naziva se pleonast. Tako i poznati crveni kamen u engleskoj kruni nije rubin, već spinel. Ovisno o elementima koji su taloženi u kristalnoj strukturi razlikujemo aluminijske, željezo(III), krom, vanadij i titanij spinele.

Mineralni spineli i metali miješaju se na mokro, te se zatim zagrijavaju na 1200 °C do 1600 °C. Tako dolazi do razmjene iona. Metalni ioni se vrlo čvrsto vežu u strukturu kristala, te ih se nakon što se ohlade više ne može ispirati. Spineli imaju čvrstoću od 8 (po Mohsu) i postojani su na kiseline i lužine. Nakon žarenja pigmenti se peru i melju, kako bi se postigla odgovarajuća zrnatost. Ti se pigmenti između ostalog koriste za sintezu dragih kamenja (modni nakit) ili u keramici za proizvodnju određenih boja prilikom pečenja. Minerali koji spadaju u veliku skupinu spinela su na primjer kromit, franklinit, ganit, magnetit i mnogi drugi. Spinel pigmenti mogu se koristiti kod svih veziva. Vrlo su postojani na svjetlo, vremenske utjecaje i kemikalije. Toksikološki su bezopasni, tako da su dopušteni i za bojanje plastičnog posuđa ili igračaka. Također su bezopasni u spalionici smeća, gdje temperatura sagorijevanja iznosi samo oko 1 000 °C, a pigmenti podnose od 1 400 °C do 1 600 °C.