Cromóforos y opacificantes

En general, cuando el vidriado es homogéneo y no permanecen en él partículas sin disolver, será transparente ya que los formadores de vidrio, estabilizadores y fundentes no absorben apenas longitudes de onda del espectro visible. 

La transparencia perfecta es muy difícil de conseguir, y los mejores vidriados transparentes se obtienen con los fundentes alcalinos Na2O y K2O (pero estos óxidos tienen la mayor expansión térmica provocando craquelados). 

Para que un vidriado sea percibido con un color determinado, es necesario añadir a su composición compuestos cromóforos y/o compuestos opacificantes. Los cromóforos tienen la capacidad de absorber ciertas longitudes de onda del espectro visible, de forma que el vidriado se percibe como coloreado, mientras que los opacificantes dispersan la luz blanca incidente en todas las direcciones de forma que el vidriado se percibe como blanco.

Tanto los cromóforos como los opacificantes se pueden dividir en tres tipos en función del tamaño de partícula:

Tipo de componenteTamañoForma de incorporación en matriz vítreaEjemplos 
Cation iónico1 nmdisoluciónCromóforos: Fe2+, Fe3+, Cu2+, Co2+,  Mn2+, Cr3+, Cr6+, Ni2+, V5+
Partícula coloidal o nanopartícula,  criptocristales y microcristales1 nm – 100 nmdispersión de las partículas coloidales cristalinas suspendidas en la matriz vítreaCromóforos:Cu0, Ag0, Au0
Opacificantes: burbujas de gases ocluidos, gotículas inmiscibles, SnO2 coloidal, …
Partícula cristalina de tamaño grueso> 100 nmdispersión de los cristales suspendidos en la matriz vítreaCromóforos: pigmentos silicatados, Fe2O3, Cr2O3, CuO, CoO,…
Opacificantes: SnO2, ZrO2, TiO2, ZnO, 

En todos los casos, los cromóforos  son partículas que contienen metales de transición, es decir, elementos que tienen su orbital “d” de electrones incompleto, de forma que es fácil que absorban fotones de luz visible y se produzcan saltos de sus electrones entre los distintos niveles de energía.  

Los elementos utilizados en cerámica para colorear se obtienen comúnmente de materias primas tipo carbonatos, fosfatos u óxidos (insolubles en agua). Pero también se emplean sales como cloruros, nitratos, sulfatos, etc,.. (hidrosolubles).

Los elementos colorantes más comunes son óxidos de hierro, cobalto, cobre, manganeso, cromo, níquel, vanadio, estaño, zirconio, antimonio, zinc  y titanio. En forma de sulfuro se emplean: cadmio y selenio. También se utilizan pero más raramente: praseodimio, neodimio, bismuto y molibdeno, y en el pasado se empleó el uranio, actualmente prohibido por su toxicidad radiactiva. 

Los metales nobles oro, plata, platino e iridio junto al cobre se emplean en su forma metálica (no en forma de óxido) para lograr decoraciones de brillo metálico.

Todos estos elementos necesitan reaccionar con otros elementos no colorantes como aluminio, silicio, calcio, magnesio, calcio y boro, para obtener el color deseado.

Además, todos los elementos colorantes son a su vez fundentes o refractarios y por tanto modifican las propiedades del vidriado cuando forman parte de él. Son muy fundentes los compuestos de cobalto, cobre, manganeso. A temperaturas elevadas también son muy fundentes los óxidos de titanio (TiO2) y de hierro negro (FeO). En el otro extremo, son refractarios y aumentan la temperatura de maduración del vidriado los óxidos de níquel (NiO), cromo (Cr2O3), hierro rojo (Fe2O3), antimonio (Sb2O3), estaño (SnO2), y zirconio (ZrO2).

Los óxidos metálicos colorantes se disuelven en la matriz vítrea, mientras que los óxidos opacificantes forman pequeños cristales (que aguantan sin disolverse durante la fusión, o que se forman durante el enfriamiento) que reflejan y dispersan la luz.

Los pigmentos cerámicos calcinados u óxidos silicatados, son mezclas de estos elementos cromóforos junto a otros componentes como caolín, cuarzo, feldespato, etc.. que se someten a un proceso de calcinación. De esta forma se consigue estabilizar los colores y obtener tonos determinados, soportando su uso con vidriados fundidos muy disolventes o en altas temperaturas.

Muchos productos naturales contienen óxidos de estos elementos cromóforos y se emplean para colorear en cerámica.  Por ejemplo, se emplean arcillas que cuecen en un color (aportando óxidos de hierro, manganeso y titanio), o minerales menas (minerales de manganeso, cromo, titanio), o rocas (como basaltos que contienen hierro).

En muchos casos, la atmósfera de la cocción altera la coloración obtenida ya que muchos de estos elementos tienen varios óxidos, y el tipo de atmósfera provoca que un óxido de un elemento se transforme en otro óxido del mismo elemento.

La coloración en cerámica la realizan fundamentalmente los óxidos de los metales de transición, también llamados cromóforos, los cuales pueden integrarse en la red vítrea de tres formas distintas:

  • cationes integrados por disolución en la red vítrea
  • en forma de partículas cristalinas en suspensión en la red vítrea
  • en forma de partículas coloidales en suspensión en la red vítrea 

3 comentarios sobre “Cromóforos y opacificantes

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