پیگمنت اولترامارین

پیگمنت اولترامارین یا آبی لاجوردی (آبی ۲۹) از نمونه های شناخته شده ی قدیمی است که در شیدهای بنفش (پیگمنت بنفش ۱۵) و صورتی نیز تولید می شود مقاومت نوری و حرارتی عالی و قیمت ارزان کاربرد این پیگمنت در زمینه پلاستیک ها مناسب نموده است.

با وجود رنگ آبی متمایل به قرمز و درخشندگی بالا، تینت ضعیف آن و وجود رقیبی مثل آبی فتالوسیانین با کیفیت های فوق العاده بالا، اهمیت این پیگمنت را کاهش داده است. از ایرادهای دیگر این پیگمنت، مقاومت ضعیف آن در مقابل اسید است.

پیگمنت های اولترامارین، ساختار پیچیده زئولیت دارد که به علت منحصر به نوع بودن آن، در سالهای اخیر، به لحاظ تحقیقاتی، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. پایه ی ساختاری آن ترکیب معدنی سودالیت (Sodalite)، Na_۸(Al_۶Si_۶O_۲۴)Cl_۲ است، که در آن آنیون سولفور به میزان کم جایگزین کلر شده است. اگرچه فرمول شیمیایی آن، Na_۸(Al_۶Si_۶O_۲۴)S_۳ معرفی گردیده، اما آنالیز شیمیایی عناصر آن به شرح زیر متغیر است:

ساختار آن چهار چوب سه بعدی دارد و شامل چهار ضلعی های AlO4 و SiO4 و فضای خالی زیاد درون آن است که قرار گیری آنیون گوگرد در کنار کاتیون سدیم، عامل خنثی بودن الکترونی می شود.

ساختار کریستالی آبی اولترامارین

تحقیقات انجام شده بیشتر بر اولترامارین حاوی گوگرد که عامل رنگ پیگمنت است، متمرکز بوده. بر پایه ی مطالعات الکترونی و اسپکتروسکوپی، رزونانس رامن (Raman) و محاسبات مولکولی اوربیتال شده است رادیکال آنیون = ۵۹۵ nm) S_۳^–_maxl)عامل رنگ آبی پیگمنت اولترامارین می باشد. 

رادیکال آنیون ۳۸۰-۴۰۰ ^nm)_maxl)به مقدار کم حضور دارد که بر شید رنگ اثر گذار می باشد. پیگمنت سبز اولترامارین که از نظر تجاری تولید نمی شود حاوی این دو عامل رنگی است. این دو گونه سولفور در اولترامارین بنفش و صورتی نیز وجود دارد اما عامل این شید های رنگی، جذب نور در ۵۲۰ nm است.

 عناصری که عامل مشخصه های رنگی می شود قطعی نیستند اما می توان S^۴، S_۴^–، ClS_۳، ClS_۲ را پیشنهاد کرد. این یک پدیده حیرت انگیز است که عناصر ناپایداری وقتی در داخل فضای خالی شبکه کریستالی اولترامارین قرار می گیرد، کاملا ً پایدار می گردد.

در صورتی که پیگمنت اولترامارین حاوی سلنیوم باشد، قرمز براق را ایجاد می کند که اخیرا ً شناخته شده و می توان جایگزین کادمیوم سولفوسلنئید شود. عامل رنگ دهی در این پیگمنت رادیکال آنیون Se_۲^– است. رادیکال آنیون Se_۳^– می تواند وضعیت پایدارتری را ایجاد نماید، اما به علت بزرگ بودن این رادیکال، نمی تواند در فضای خالی بهم پیوسته شبکه قرار گیرد.

همچنین آبی و سبز اولترامارین تلنیون با رادیکال آنیون Te_۲^– نیز به بازار معرفی شده است که در تولید آن از مواد اولیه خاک رس چینی (آلومینیم سیلیکات-هیدراته)، کربنات سدیم، سیلیس، گوگرد و زغال سنگ برای احیا استفاده می شود.

 پروسس تولید آن عبارت است از: حرارت دادن مخلوط در ۷۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد به مدت ۵۰ تا ۱۰۰ ساعت که پس از سردشدن با اکسیژن هوا در یک فرایند چند روزه، اکسیده می شود. خلاصه فرمولاسیون پروسس تولید به شرح زیر است.

مطابق فرمولاسیون فوق، ابتدا آلومینیم سیلیکات در اثر حرارت به آرامی دی هیدراته شده و پس از قرار دادن یون Na⁺ در شبکه، آنیون های پلی سولفید(S_n^z-) حاصل ترکیب با گوگرد و مواد کربنی در حضور کربنات سدیم وارد شبکه می شود. در مرحله بعد، اکسیداسیون رادیکال آنیون (S_n^–) انجام می گیرد. 

اولترامارین بنفش و صورتی با فرایند پیگمنت های آبی در درجه حرارت بالا با کلرو آمونیوم یا HCl یا Cl انجام میگیرد که شیمی این پروسس مشخص نشده است.