Falu rödfärgspigment ur järnvitriol

Kemisk bakgrund

Falu rödfärg


Foto: ©Svante Åberg

Faluröd målarfärg har använts i flera hundra år för målning av byggnader. Färgpigmenten består av järn(III)oxid och framställs genom upphettning av järn(II)sulfat, även kallad järnvitriol. Då avges svaveldioxid och svaveltrioxid och järn(III)oxid bildas.

Reaktionen då järnsulfat bildar den röda hämatiten (järn(III)oxid, Fe2O3) sker vid cirka 700 °C: 2 FeSO4(s) + värme → Fe2O3 + SO2(g) + SO3(g). Genom att upphetta den bildade hämatiten ytterligare, till cirka 950 °C, så sker omvandling av hämatiten till svart magnetit: 6 Fe2O3(s) + värme → 4 Fe3O4(s) + O2(g). Rostningen kan kontrolleras så att sammansättningen röd hematit + svar magnetit får en lagom mörk nyans.

Rödfärg framställs i Falun på just detta sätt, d.v.s man upphettar järn(II)sulfat. Ett miljöproblem vid denna framställning utsläppen av försurande svaveloxider. Förr blandade man färgpigmenten med vetemjöl eller rågmjöl som kokats i vatten, s.k. slamfärg. Man tillsatte ofta även sillake, fiskolja eller tranolja. Numera tillsätts alltid linolja (innehåller 52-55 % a-linolensyra, 18-23 % oleinsyra, 14-17 % linolsyra, 7 % palmitinsyra och 4 % stearinsyra). Den är därmed även träbevarande samt fuktgenomsläpplig så att den målade ytan andas.

Järn(III)oxid förekommer även naturligt, bl.a. som hämatit eller blodstensmalm. Den ingår även i färgämnet rödockra som använts som färgningsmedel under mycket långa tider. Flera andra färgpigment med olika namn, t ex venetianskt rött och engelskt rött, består av järn(III)oxid.

Bakgrundsfakta om färg

När ljus går genom en kropp absorberas vissa våglängder av ljuset av elektronmolnet som omger molekylerna. Beroende på hur lättrörligt elektronmolnet är absorberas olika våglängder av ljuset. Om de absorberade strålarna är synligt ljus får kroppen en genomlysningsfärg som är komplementfärg till färgen hos det absorberade ljuset.

En kropp återkastar påfallande ljus på två sätt:

  1. Reflexion från det yttersta skiktet
  2. Totalreflexion

Då ljus totalreflekteras passerar ljuset genom kroppen och totalreflekteras mot gränsen till ett medium med lägre optisk täthet, ofta luft. Sedan går ljuset tillbaka genom kroppen. Under denna passage absorberas vissa våglängder, karaktäristiska för varje ämne. Det återkastade ljuset visar komplementfärgen till det absorberade ljuset, den så kallade genomlysningsfärgen.

Om en färglös kropp krossas återkastas ljuset från pulvret i en viss riktning från allt tätare belägna punkter ju finare uppdelningen är. Vid tillräcklig finfördelning ser man i vitt påfallande ljus en vit aggregatyta. Jämför fin sand som ser vit ut. Färglösa ämnen beskrivs som vita.

Om kroppen är färgad, blir ljusabsorbtionen starkare ju längre väg ljuset går genom kroppen före och efter totalreflexionen. Pulvriseras ämnet förkortas ljusvägarna och färgen ljusnar. Jämför färgen hos en koppparsulfatkristall och en krossad dito, eller gör en repa i densamma så ser repan ljus ut.

Ljusets väg genom ett material
Bild: ©Svante Åberg

Färgen hos ett fast ämne kan variera med oordningen. Fe2O3 som fås vid upphettning av FeSO4 ser svartbränd ut vid upphettning, men blir röd vid avsvalning. Detta beror på ökad ordning vid högre temperatur.
Jämför städning: Tillförsel av energi → ökad ordning
Så kallad värmefärg är reversibel och återgår till ursprunget vid avsvalning. Fördjupning av färgen kan även bero på kristalltillväxt och är bestående vid avsvalning.

Fördjupning av färgen kan även bero på förändring av kristallstrukturen och är då bestående vid avsvalning. Om absorbtionsförmågan är väldigt stor sker endast reflexion från ytskiktet. Sådana ämnen har mer eller mindre metallglans. Om de våglängder som absorberas mest reflekteras, uppstår ytfärg.

Fördjupning