In de sciencefictionfilm ‘Fantastic Voyage’ uit de jaren zestig word de bemanning van een onderzeeër tot een microscopisch klein formaat gekrompen en in het lichaam van een gewonde wetenschapper gestuurd om zijn hersenen te repareren. Het is een prachtige film die zijn titel waarmaakt, omdat onze bemanning talloze avonturen onder ogen ziet en een microscopische wereld van rode cellen, witte cellen en antilichamen tegenkomt, uiteindelijk de tumor van het brein van hun patiënt bereikt en geneest. Het toont op een prachtige manier – op een schaal die te relateren is aan het menselijk lichaam – hoe deze wereld eruit zou kunnen zien. Om het verschil tussen pigmenten, kleurstoffen en meren te begrijpen, moeten we het schip van Fantastic Voyage betreden en deze kleurelementen op microscopisch niveau bekijken – of op zijn minst – weten hoe deze zich gedragen als verf.

Beginnen met pigmenten is het belangrijk om te zien hoe pigmenten op een microscopisch niveau worden gedispergeerd – of gesuspendeerd – in een medium (Arabische gom, lijnzaadolie of acrylpolymeeremulsie). Stel je voor dat microscopisch kleine deeltjes zweven in hun gekozen medium; zoveel zelfs dat het lijkt op een geheel lijken (verf), terwijl we in feite naar twee elementen kijken: pigment en bindmiddel. Als dit moeilijk te visualiseren is, dan je eens veel Jeff Koons ‘basketballen’ voor die in een tank drijven; waar de basketballen pigment zijn, en de vloeistof waarin deze drijven; het medium. Dat is het dichtst dat we in de buurt komen van het zien van verf op microscopisch niveau als we niet zelf op het schip van de Fantastic Voyage klimmen (of met een microscoop kijken). De tweede belangrijke observatie is dat deze pigmentdeeltjes in alle soorten en maten voorkomen. Ze zijn zelden allemaal dezelfde gelijke vorm als basketballen en je zou niet geloven in hoeveel talloze patronen en vormen ze voorkomen. Sommige zijn holler, sommige behoorlijk stevig en andere vlak in vorm. Dit verklaart waarom sommige pigmenten zwaarder zijn dan andere en, nog belangrijker, de reden waarom sommige kleuren transparanter zijn en andere meer dekkend. Hoe strakker of dichter de moleculaire structuur is, des te dekkender een kleur zal zijn en hoe meer het uit vlakke of holle microscopische deeltjes bestaat, hoe transparanter een kleur zal zijn. Eerlijkheidshalve is dit een zeer onwetenschappelijke manier om pigmenten te beschrijven, maar wel een manier die hopelijk zal verklaren waarom licht door bepaalde kleuren of ‘glazuren’ kan reizen.

Hoewel pigmenten in een medium ‘zweven’, lossen ‘kleurstoffen’ (meestal in water) op en worden ze een homogene oplossing. Net zoals er veel soorten pigmenten zijn (organische, anorganische en hun synthetische versies), er zijn veel soorten kleurstoffen. Traditioneel werden deze verkregen uit planten en knolgewassen, maar sinds 1865 zijn er veel meer op grote schaal verkrijgbaar na de uitvinding van mauveine door William Henry Perkin, die, tijdens een poging om kinine te synthetiseren, deze eerste synthetische kleurstoffen ontdekte.

Zowel kleurstoffen als pigmenten werken door bepaalde lichtgolven te absorberen en de rest te reflecteren – het cruciale verschil is dat kleurstoffen door dit proces moleculaire veranderingen ondergaan die ervoor zorgen dat ze ‘vervagen’. Het lot van een kleurstofmolecuul vervaging is moeilijk waar te nemen – zelfs met de hulp van de onderzeeër van onze Fantastic Voyage. Kleurstofmoleculen absorberen een foton, activeren een elektron tot een hogere energietoestand, en omdat het molecuul ontbrandt met de afgifte van warmte en terugkeert naar de grondtoestand, ondergaat het vaak chemische veranderingen in de elektronische structuur, waardoor het de molecule en de ‘moleculen’ beïnvloedt en de licht ‘absorptie-eigenschappen. Hoe verwarrend het misschien ook klinkt, kleurstoffen kunnen worden veranderd in permanente, lichtvaste pigmenten die ‘meer pigmenten’ worden genoemd door precipiterende kleurstoffen en ‘onoplosbare’ pigmenten worden die kunnen worden gedispergeerd en gesuspendeerd in een medium, net als elk pigment.

Tegenwoordig worden er wereldwijd ongeveer 8 miljoen ton pigmenten op de markt gebracht. Sommige van deze pigmenten komen terecht in industriële verven, de auto-industrie en zelfs huishoudelijke artikelen zoals een wasmachine, maar alleen ‘artist quality’ pigmenten ondergaan rigoureuze testen om ervoor te zorgen dat A- en AA-kleuren blijven, niet vervagen, dof worden van kleur veranderen.