thumb|Pigmenten in het Rembrandthuis Een pigment is een stof die gebruikt wordt om objecten een bepaalde kleur te geven. Het pigment heeft zelf een kleur doordat het licht van een bepaalde golflengte absorbeert of reflecteert. Pigmenten hebben vaak een verzadigde kleur. In tegenstelling tot een kleurstof is een pigment niet oplosbaar, meestal vanwege een bepaalde kristalstructuur. Een pigment kan vermalen worden tot een poeder dat met een bindmiddel vermengd wordt tot een verf die op een object aangebracht wordt. Het pigment kan ook ter kleuring in een product worden aangebracht bij de fabricage van dat product.
Pigmenten worden gekozen op basis van hun tint, hun kleurkracht, hun lichtechtheid, het niet reageren met andere pigmenten, het bestand zijn tegen zuren en verhitting en hun prijs.
Sommige pigmenten worden in de natuur of in de bodem aangetroffen. Andere pigmenten worden kunstmatig gemaakt. Biologisch pigment wordt uit organismen gewonnen, dus uit dieren en planten, dat is voor organische pigmenten hetzelfde, maar die kunnen eventueel ook synthetisch worden gemaakt, terwijl anorganische pigmenten als mineraal worden gewonnen.
Werking Pigmenten ontlenen hun kleurwerking aan de absorptie van bepaalde golflengten van het zichtbare licht. Een pigment dat alle golflengten absorbeert heeft een zwarte kleur, een pigment dat alle golflengten reflecteert is wit. Een pigment dat vooral rode, oranje en gele golflengtes absorbeert, zal een cyaanblauwe kleur vertonen. Het pigment vertoont dus de kleur van het licht dat erop reflecteert.
In tegenstelling tot kleurstoffen hechten pigmenten zich als regel slecht aan het te kleuren object, er is meestal een bindmiddel nodig. Ook worden pigmenten als regel niet opgelost zoals kleurstoffen, maar gedispergeerd. Pigmenten blijven dan bestaan als kleine korrels. De korrelgrootte bepaalt daarbij ook nog deels de kleur.
Pigmenten komen van nature voor in de cellen van planten of dieren. Bijna alle cellen aan het oppervlak van een mens bevatten pigment, zoals de huid, ogen en vooral ook het haar. Mensen of dieren die geen pigment bevatten worden albino genoemd.
Toepassing thumb|Pigmenten in potten in een winkel
Voor het kleuren van verf, drukinkt, make-up, kunststoffen en veel andere materialen worden pigmenten gebruikt. In de meeste gevallen is een pigment een niet in water oplosbaar poeder. Er bestaan zowel natuurlijke als synthetische pigmenten. Natuurlijke pigmenten kunnen een organische oorsprong hebben, maar worden ook vaak gewonnen als mineraal. Om geschikt te zijn als pigment voor de genoemde toepassingen, moet het een stabiele verbinding zijn die niet door bindmiddelen of andere pigmenten wordt aangetast. Evenmin mag het pigment oxideren onder invloed van de zuurstof in de lucht. Ten slotte moet de kleur lichtecht zijn, en niet onder invloed van zonlicht verbleken.
De meeste pigmenten hebben wel enige beperkingen, het ideale pigment bestaat niet, zeker niet in alle kleuren. Pigmenten worden toegepast in verven voor het schilderen, het maken van papier en alle andere productieprocessen waarbij materialen een kleur krijgen.
Milieu en gezondheid Omwille van steeds stringentere milieu-, veiligheids- en gezondheidseisen zijn veel anorganische pigmenten die zware metalen bevatten niet langer toegestaan. Regelmatig worden de eisen aangescherpt.
Zo is loodhoudende verf in Nederland binnenshuis verboden sinds 1934. Later werd het gebruik van loodverf verder aangescherpt en rond 1980 voor alle toepassingen verboden in België en andere delen van de EU, op grond van Europese regelgeving. In het verleden heeft loodhoudende verf, milieu- en gezondheidsschade veroorzaakt, en oude verflagen kunnen nog gezondheidseffecten veroorzaakt, vooral bij kinderen omdat de loodhoudende verf zoet smaakt.
De cadmiumpigmenten, met hun zeer sterke kleuren, vervingen het zeer giftige kwikhoudende pigment vermiljoen. Maar ook deze cadmiumpigmenten zijn voor veel toepassingen verboden. Voor onder andere kunstschilders is cadmiumhoudende verf nog te koop in 2023.
Vanaf 2023 zijn - als ander voorbeeld - de stoffen Pigment Blauw 15:3 (koper(III)ftalocyanine) en Pigment Groen 7 (eveneens ftalocyanine, maar dan groen) verboden als middel bij tatoeëren.
Indeling pigmenten Pigmenten kunnen organisch of anorganisch zijn. Biologisch pigment is organisch.
Anorganische pigmenten Anorganische pigmenten werden oorspronkelijk gewonnen uit mineralen. Deze pigmenten bestaan meestal uit oxides van metalen. Bekende voorbeelden van, uit mineralen gewonnen, anorganische pigmenten zijn omber of umber, gele oker, rode oker en Rauwe sienna. Een ander pigment is cadmiumsulfide ofwel cadmiumgeel dat deel uitmaakt van de cadmiumpigmenten met kleuren die lopen via geel, oranje en rood naar kastanjebruin. Daarnaast bestaat kobaltblauw ofwel een mengsel van kobalt(II)oxide en aluminiumoxide. Titaanwit oftewel titaan(IV)oxide is eveneens bekend, net zoals zinkwit oftewel zinkoxide. Tegenwoordig worden anorganische pigmenten meestal synthetisch geproduceerd.
Organische pigmenten
Organische pigmenten bevatten koolstofverbindingen en waren oorspronkelijk afkomstig van dieren of planten. Vanaf de opkomst van de chemische industrie (sinds ongeveer 1950) worden ze synthetisch gemaakt. Bekende voorbeelden van organische pigmenten zijn sepia (dierlijk) en kraplak (plantaardig). Bekende voorbeelden van synthetische organische pigmenten zijn: alizarine, azopigmenten (het gele, oranje en rode kleurgebied), ftalocyanine (blauwe en groene kleurgebied) en chinacridon (een lichtecht roodviolet pigment).
Organische pigmenten die een metaalatoom bevatten: Chlorofyl (bladgroen) Bilirubine Hemocyanine Hemoglobine
Overige organische pigmenten Alfa- en bètacaroteen Azopigment Anthocyaan Cochenille (ofwel Karmijn) Erytrosine Luciferine (lichtgevend pigment) Melanine Rodopsine Ureum
Geschiedenis
Prehistorie De stoffen en chemische verbindingen die voor de kleuring zorgen, bestaan klaarblijkelijk al miljarden jaren. Organische pigmenten zijn door de evolutie ontstaan, vaak juist doordat ze een bepaalde biologische functie bezitten. Een culturele functie kregen pigmenten vermoedelijk pas door menselijke activiteiten. De eerste mensensoort waarvan bekend is dat hij pigmenten toepaste, was Homo heidelbergensis waarvan twee klompen rode oker zijn teruggevonden in de Olduvaikloof, een half miljoen jaar oud. Het rode pigment kan een symbool geweest zijn voor bloed en leven. Ook later zouden culturen met die symbolische betekenis huid en botten met rode oker insmeren. Opvallend is dat het pigment in natuurlijke toestand als gele oker voorkomt. De rode kleur werd kennelijk opzettelijk aangemaakt door de oker te verhitten, te "branden". Het was een van de voordelen van de menselijke vuurbeheersing. Op de vindplaats van Terra Amata in Frankrijk zijn vijfenzeventig klompen oker gevonden die verschillende stadia van verhitting toonden, wat een spectrum van geel tot oranje naar rood opleverde.Wreschner, E.E.; Bolton, R.; et al. 1980. "Red Ochre and Human Evolution: A Case for Discussion". Current Anthropology. 21(5): 631–632 Bij fossielen van de latere Neanderthaler zijn brokken bruin mangaanhoudend gesteente aangetroffen die ook voor kleuring gebruikt zouden kunnen zijn, als een pigment dat tegenwoordig nog bekend staat als Keulse aarde.Heyes, P.J.; Anastasakis, K.; de Jong, W.; van Hoesel, A.; Roebroeks, W. & Soressi, M. 2016. "Selection and Use of Manganese Dioxide by Neanderthals". Scientific Reports. 6(1): 22159
Van begin af aan moeten pigmenten in economische zin "schaarse" goederen geweest zijn, dat wil zeggen dat een zekere investering in tijd en lichamelijke inspanning vereist was om ze te verwerven en gebruiken. In de loop der geschiedenis kregen pigmenten een steeds groter economisch belang. Er ontstonden mijnen om ze te delven en toen de landbouw was uitgevonden kweekte men die planten welke gewilde kleuren verschaften. Technologische vooruitgang maakte het mogelijk gekleurde producten te fabriceren, vooral kleding, die profijtelijk geruild of verkocht konden worden. Het werd winstgevend pigmenten over grote afstanden te verhandelen. Soms waren pigmenten zeldzaam en duur en kleding met zo'n pigment te dragen werkte statusverhogend.
Tegen de zeventigduizend jaar geleden duiken de eerste grotschilderingen op, kennelijk gemaakt door Neanderthalers.D.L. Hoffmann; C.D. Standish; M. García-Diez; P.B. Pettitt; J.A. Milton; J. Zilhão; J.J. Alcolea-González; P. Cantalejo-Duarte; H. Collado; R. de Balbín; M. Lorblanchet; J. Ramos-Muñoz; G.-Ch. Weniger & A.W.G. Pike. 2018. "U-Th dating of carbonate crusts reveals Neandertal origin of Iberian cave art". Science. 359(6378): 912–915 Het "palet", de reeks van gebruikte pigmenten, was bij grotschilderingen nog beperkt: naast de okers en mangaanbruin betreft het zwarte koolstof en witte kalk of klei zoals kaolien. Fijne koolstof werd gewonnen door botten of droge ranken door verhitting te verkolen. De aardkleuren zouden steeds populair blijven want ze zijn goedkoop, makkelijk te verkrijgen, geheel lichtecht en nuttig voor weergeven van dieren, landschapselementen en de menselijke huid. Intensere kleuren werden verkregen door gesteenten te vergruizelen zoals het dieprode hematiet en het gele goethiet. Die stenen werden al door handel verworven nadat ze in speciale mijnen gedolven waren. Overigens zouden echte paletten, in de vorm van schelpen waarop pigmenten gemengd worden, al 115 000 jaar geleden door neanderthalers gebruikt zijn.Dirk L. Hoffmann, Diego E. Angelucci, Valentín Villaverde, Josefina Zapata, and João Zilhão, 2018, "Symbolic use of marine shells and mineral pigments by Iberian Neandertals 115,000 years ago." Science Advances 4(2): 5255
Oudheid
Sommige van eerste oude beschavingen, vooral het Oude Egypte en de Minoïsche beschaving, versierden hun gebouwen met muurschilderingen die nu nog bestaan. Die laten zien dat het aantal pigmenten toenam. Nu was het ook mogelijk de kleur cyaan af te beelden, door het pigment Egyptisch blauw waarmee ook beelden geëmailleerd werden. Egyptisch blauw is wellicht het eerste synthetische pigment, vervaardigd uit kopervijlsel, zand en natron. Het pigment lijkt op het Mayablauw waarmee de Maya's wat later hun muren beschilderden. Loodwit is vermoedelijk het tweede synthetische pigment. Andere pigmenten, die door de Egyptenaren als kristal werden gedolven zijn het blauwe azuriet, het groene malachiet, het oranje realgaar en het gele orpiment. Dat laatste werd ook in cosmetica gebruikt, hoewel het zeer giftig was. Egyptenaren gebruikten verder pigmenten om manuscripten op papyrus te verluchten. Ze hadden ook vier expliciete kleurconcepten rood/geel, groen/blauw, zwart en wit en de daarop gebaseerde kleurensymboliek kan beïnvloed zijn geweest door de pigmenten die beschikbaar waren. Rond dezelfde tijd begonnen culturen pigmenten te gebruiken om glas te kleuren.
In de klassieke oudheid werd het aantal algemeen toegepaste pigmenten nog uitgebreid. Het rode vermiljoen was al bekend van China, de Levant en Assyrië maar het winnen ervan bouwde het Romeinse Rijk uit tot een zeer winstgevende industrie. De Romeinen ontwikkelden ook een felgroen pigment, het groenspaan. De Grieken en Romeinen beschilderden met pigmenten hun marmeren beelden veelkleurig die dus polychroom waren in plaats van beschaafd beige zoals ze vaak worden voorgesteld. De Romeinen hadden hun eigen kleursymboliek waarin purper een aparte rol speelde, een kleur die uiteindelijk voorbehouden zou worden aan de keizer; maar dat was een kleurstof van kleding, geen pigment. Van de Romeinen zijn de oudste nog bekende geschriften overgeleverd die pigmenten bespreken, in het werk van Plinius de Oudere.
Middeleeuwen en Barok