Una mirada al pigmento amarillo cadmio y sus derivados

En esta ocasión vamos a profundizar acerca del pigmento amarillo cadmio, los demás colores que de el se desprendieron y cuyo uso actual está bastante extendido y cuya fama es precedida por sus cualidades. Los conoceremos a fondo y, aunque inicialmente la idea era hablar sólo sobre el amarillo cadmio, la importancia en la relación entre estos colores dentro de la pintura artística (que va más allá de su utilización o de la mera calidez) no podía dejar de ser abordada en esta publicación.

La  historia de estos pigmentos se remonta a 1818, año en el que el sulfuro de cadmio fue recomendado por primera vez para su uso como pigmento para artistas por su descubridor, el químico Friedrich Stromeyer, aunque su uso a gran escala se vio demorado debido a su comercialización, misma que comenzó en los años 1840s.

Así, el pigmento amarillo cadmio es fundamentalmente y en pocas palabras, sulfuro de cadmio (CdS), aunque se han desarrollado diversas modificaciones químicas y físicas para poder producir coloraciones que van desde un claro amarillo limón hasta el naranja medio. De esta manera, podemos decir que hay dos tipos de amarillo: el compuesto puro como tal y la variedad de litopón (un litopón es un pigmento natural de óxido de zinc no tóxico y de buena capacidad de cubrimiento), que consiste en cadmio coprecipitado y sulfato de bario.

¿Y por qué el naranja y el rojo de cadmio están tan directamente involucrados en el asunto? Para resolver el misterio te invito a seguir leyendo nuestra publicación

El pigmento amarillo cadmio

Para responder de manera simple a la pregunta anterior, has de saber que el matiz del sulfuro es alterado hacia el naranja y el rojo a través de la inclusión de una cantidad creciente de selenio. De hecho, un desarrollo posterior en la fabricación de estos matices lo podemos encontrar en la introducción de sulfuros de cadmio/mercurio. Es, entonces, debido a esta relación química tan cercana que los naranjas y rojos de cadmio estarán también incluidos en la publicación, aunque el énfasis principal lo encontraremos en el amarillo.

Trasfondo químico

En 1817, Stromeyer observó que una muestra de carbonato de Zinc proveniente de la fábrica de zinc Salzgitter en Alemania daba un óxido libre de hierro con una coloración amarilla, lo cual le llevó al descubrimiento de un nuevo elemento. Debido a su cercana relación con el zinc, el elemento, un metal, se le denominó cadmio, derivado de cadmia fornacum, designación aplicada al horno utilizado en la fundición de mineral de zinc (calamina o cadmia).

Cabe resaltar entonces que el pigmento amarillo cadmio no es encontrado en un estado libre en la naturaleza como sucede con otros pigmentos, y sólo en raras ocasiones se presenta como un mineral que contiene cadmio relativamente puro, como la greenockita o la hawleyita. La fuente comercial del metal se encuentra en la refinación de los minerales de zinc que contienen el cadmio como una impureza.

La precipitación del sulfuro de color amarillo a partir de las soluciones de sales de cadmio mediante el uso de sulfuro de hidrógeno fue uno de los fenómenos químicos que se observaron por primera vez en relación con el elemento recientemente descubierto.

Ahora bien, para aquellos de nosotros que no hayamos prestado demasiada atención a las clases de química, una precipitación es el material sólido o la colección de partículas que quedan en una solución después de una reacción química (al proceso en sí mismo también se le denomina precipitación).

¿Y la familia?

En 1919, se registró una patente para la producción del anaranjado cadmio y el rojo cadmio. El método para la producción de los primeros rojos era, como mencionaba hace un momento, al calentar el amarillo cadmio con selenio, aunque después su producción se llevaba a cabo mezclando las soluciones de sal de cadmio con sulfuros alcalinos y alcalinotérreos, calentando después el precipitado resultante.

Hoy día sabemos también que el mayor factor de influencia en el color del sulfuro de cadmio, como con muchos otros pigmentos, es el tamaño de partícula, siendo las tonalidades más claras las que cuentan con la distribución de tamaño más pequeña. Adicionalmente, el color también se ve afectado por la estructura cristalina, la perfección cristalina, la forma de partícula, su estado de aglomeración y la presencia de otros materiales.

Un sulfuro de cadmio puro nos da un pigmento amarillo de croma alto, que con la introducción de sulfuro de zinc en solución solida forma una serie de pigmentos con una cierta tonalidad rojiza que va disminuyendo. Por otra parte, los naranjas y rojos sulfoselenidos forman una segunda serie de pigmentos basados en el sulfuro de cadmio. Estos tienen la misma estructura hexagonal pero con el reemplazo de algo de azufre por selenio. Básicamente, a medida que el selenio aumenta, se producen rojos más profundos.

Los cadmios y su uso común

De colores brillantes y con buena permanencia y fuerza de tinte, el pigmento amarillo cadmio, el naranja cadmio y el rojo cadmio forman parte de los colores más familiares para los artistas, incluso más allá de los lienzos y el papel, ya que también se les utiliza comunmente como pinturas arquitectónicas, pues debido a su coloración pueden agregar vida y vitalidad a todo tipo de representaciones.

Por supuesto, no sorprende a nadie que hoy día el uso más extendido del pigmento amarillo cadmio y los demás pigmentos de la misma familia sea para la coloración de plásticos y pinturas especiales, que deben resistir temperaturas de proceso o servicio hasta 3000 °C. Son temperaturas bastante altas a las que estos pigmentos tienen tolerancia, sin embargo, la permanencia de los cadmios requiere de protección de la tendencia del propio elemento a formar sales de carbonato lentamente cuando se encuentra expuesto al aire.

Afortunadamente, la mayoría de los vehículos o medios logran perfectamente este cometido, aunque ten en cuenta que no resultaría raro si tus cadmios se desvanecieran si los usas para trabajar al fresco o en pinturas murales.

El pigmento amarillo cadmio: su historia en la pintura artística

Los pigmentos cadmios empezaron a aparecer en pinturas al óleo en Francia y Alemania alrededor de 1830, pero como se dijo antes, la distribución a gran escala siguió un proceso más bien lento que tomó 10 años más y que, con todo, contaba con un suministro bastante limitado de materias primas y la necesidad de obtenerlo por medio de procesos químicos de laboratorio que era ineludible y que tampoco los hacía precisamente fáciles o baratos de conseguir.

Dicha escasez prevaleció durante todo el siglo XIX. Incluso hubo algún relato de primera mano de 1888 etiquetando al pigmento amarillo de cadmio como "un color perfecto, si no fuera tan caro".

A pesar de su costo, estos pigmentos fueron ganando popularidad por sus cualidades de color duraderas, recibidas a brazos abiertos por las ciudades del siglo XIX y su aire pesadamente contaminado con carbón quemado. Se les utilizó con gran deleite en pinturas al óleo y acuarelas, donde pequeñas cantidades de estos costosos pigmentos podían ser apreciados. De hecho, los famosos colores de los Impresionistas (sobre los cuales tenemos una excelente publicación) deben una gran profundidad a los brillantes y opacos colores de los cadmios, que agregaron croma a sus paletas para pinturas alla prima.

Por ejemplo, se ha documentado extensamente que los trabajos de Monet contienen pigmento amarillo cadmio, como se puede notar en los cálidos matices amarillos de su pintura Bordighera (1884).

Poder cubriente, fuerza de tinte y permanencia.

Hablando sobre estas cualidades de gran interés para los artistas pictóricos, podemos decir que la combinación de un alto índice de refracción y una tamaño de partícula pequeño le otorgan un buen poder cubriente y una buena habilidad de dispersión de la luz al pigmento amarillo cadmio, a sus variaciones y a los naranjas. De hecho, entre más clara es la tonalidad es algo más opaca debido al tamaño de partícula más pequeño.

Los litopones poseen un poder de ocultación considerablemente menor y menor fuerza de tinte, aunque la presencia de sulfuro de bario no afecta materialmente la curva de reflectancia espectral debido al bajo índice de refracción de este último. En términos de costo por un determinado grado de poder cubriente, los litopones son competitivos con los tipos químicamente más puros.

Se dice que, con certeza, la estabilidad de los pigmentos cadmios en sus primeros días dependió mucho del cuidado y conocimiento en su preparación. Si podemos denominar un pigmento amarillo cadmio un “amarillo medio” (que vendría siendo sulfuro de cadmio puro), este era el que en antaño solía resultar considerablemente estable.

Sin embargo, en sus primeras preparaciones de tonalidades claras, la presencia de azufre libre era, según se dice, común. Se creía que la exposición al aire húmedo causaba blanqueamiento debido a la formación de ácido sulfuroso que podía actuar sobre el sulfuro de cadmio para formar un sulfato incoloro.

Los pigmentos que contenían oxalato de cadmio o carbonato también se desvanecían cuando eran expuestos a la luz y al aire. Ciertos pigmentos más claros del pasado, aunque supuestamente estaban libres de azufre, algunas veces se blanqueaban con la formación de hidratos y sulfatos debido a la presencia de pequeños cristales de azufre con superficies altamente reactivas. La calcinación tendía a eliminar esta acción.

Compatibilidad

Los pigmentos a base de cobre y plomo son la mayor fuente de incompatibilidad con el pigmento amarillo cadmio. Hay autores que refieren a la formación de sulfuros negros de plomo y cobre que llevan a decoloraciones grises, verdosas o cafés como resultado de la mezcla. Tales interacciones eran indudablemente más prevalentes en los pigmentos antiguos. El oscurecimiento más rápido ocurría, aparentemente, con el verde esmeralda (también conocido como Verde Schweinfurt), una forma de acetoarsenita de cobre.

En pruebas, se calentó el pigmento amarillo cadmio (conteniendo este una pequeña cantidad de azufre)  con el verde esmeralda y la reacción fue inmediata: se formó una sustancia de un color café oscuro. Aunque las mezclas comerciales actuales no reaccionan inmediatamente de este modo, esto no implica que estos pigmentos no puedan acabar esta interacción en el largo plazo, por lo que debes tener especial cuidado con esta mezcla.

El tipo de medio también ejerce una influencia en el rango de la reacción, siendo la más rápida en la acuarela y la más lenta en el óleo. El vehículo en sí mismo podría causar cambios si el aceite estuviera “rancio” con ácidos orgánicos presentes (por eso recuerda siempre utilizar materiales de la mejor calidad y en el mejor estado). Incluso se habla de que la interacción del pigmento con espátulas de hierro llegó a ocasionar la formación de sulfuro de hierro.

Hasta obras maestras se han visto afectadas por dichas incompatibilidades. Por ejemplo, la forma morfa del pigmento amarillo cadmio utilizado por Monet a veces se oscurecía considerablemente en areas donde fue mezclado con amarillo de cromo. Macroscópicamente hablando, las areas donde se apreciaba dicha mezcla mostraron una decoloración amarilla-café (piensa en el ocre), más oscura que los amarillos circundantes.

En una mirada más a fondo, la microscopía óptica y un análisis de sondas de electrones indicaron que el oscurecimiento solo ocurrió cuando el amarillo cromo y el pigmento amarillo cadmio estuvieron en contacto directo.

Todos estos datos son realmente importantes para evitar este tipo de decoloraciones en tus propias obras. Puede que te agraden ciertos resultados al trabajar con una mezcla de pigmentos que no sea la más adecuada a nivel químico, y en primera instancia puede parecer poco importante, pero ten todo esto a consideración pues la decisión cobrará verdadero impacto después.

Los cadmios en el siglo XXI

Los pigmentos cadmios son considerados de los principales en la paleta de cualquier pintor serio – intensamente opacos, con una oferta de color cubriente y una atractiva fuerza de tinte, especialmente notable cuando se mezcla con pigmentos como el blanco de titanio.

No obstante, siempre han resultado limitantes económicamente hablando y, lamentablemente, continuarán siéndolo, ya que no solo el cadmio es escaso en la naturaleza, sino que el selenio utilizado para los matices anaranjados y rojos corre con la misma suerte. También, como hemos visto, han ocasionado problemas a pintores y, en nuestros tiempos, a los conservadores.

En aquella etapa de infancia por la que pasaron el pigmento amarillo cadmio y sus derivados durante el siglo XIX eran, a decir de muchos, particularmente desconfiables; los contaminantes residuales del proceso para la fabricación de estos pigmentos podían (y aún pueden) causar deterioros desastrosos a las superficies pintadas en sólo unas cuantas decadas.

Muchas pinturas del siglo XIX que alguna vez gozaron de amarillos brillantes y ricamente saturados lucen hoy decoloradas, gredosas y/o “nubladas”. Muchos otros ejemplos muestran el efecto contrario también, con mezclas del pigmento amarillo cadmio y otros pigmentos como los ya mencionados amarillo de cromo y el famoso verde esmeralda (que no solo tiene la peor relación con el amarillo cadmio, sino que está compuesto del mortalmente tóxico arsénico) resultando en reacciones que oscurecieron la película de pintura.

Fue realmente gracias a los avances de la química del siglo XX que se pudo conseguir pigmentos cadmios que fueran consistentemente estables. Con todo, su historia ha seguido distando de ser una de rotundo éxito por su naturaleza de metal pesado. Los impactos toxicológicos y a nivel ambiental son algo que todo pintor debe considerar a la hora de pensar en utilizar estos pigmentos.

El pigmento amarillo cadmio y la controversia

Por si las pruebas que se fueron recolectando con el tiempo fueran pocas, se hicieron estudios en animales y estos arrojaron que los pigmentos cadmios incluso resultan potencialmente carcinógenos al ser inhalados, por lo cual suelen tener la leyenda de “NO aplicar en spray”. 

No se cree que sean tóxicos al ser ingeridos si se da el caso de ser de baja solubilidad, aunque esto es obviamente determinado únicamente por pruebas de laboratorio y no significa en ningún momento que debiera tomarse a la ligera la ingesta de este ni de ningún otro pigmento de uso artístico. Ciertamente, hay algunos que también están presentes en la industria alimenticia, pero eso es un tema y un uso muy distintos.

A través de los años, los fabricantes de pigmentos han producido pigmentos cadmios y con selenio de una solubilidad progresivamente menor (por lo antes mencionado) en un esfuerzo por hacerlo más seguros. Las pruebas de solubilidad están diseñadas para imitar el pH, la temperatura y la agitación que serían experimentados en el estómago. Sin embargo, los detractores de esta teoría señalan (correctamente) que hay otros mecanismos trabajando en el cuerpo y que estos análisis no deben ser considerados del todo concluyentes.

También hay preocupación creciente por el impacto a largo plazo que pueda tener la presencia de cadmio en los vertederos de basura. ¿Cómo puede ser llegar tan significativa la cantidad? Se debe también al resultado del uso de compuestos de cadmio solubles en la fabricación de baterías y la proliferación de dichas baterías que han terminado su vida útil y que acaban en el  flujo de residuos. Es por esto también que, en muchos países, ya hay agencias que regulan estos desperdicios de manera directa.

Alternativas

El pigmento amarillo cadmio y sus derivados han estado cerca de ser prohibidos, pero también es bastante pertinente no contar con que los pigmentos cadmios vayan a estar disponibles para siempre por todo lo que ya hemos comentado.

Diferentes marcas han hechos pruebas por años para identificar buenos pigmentos que resulten como alternativas (como la Golden Artist Colors, Inc.). Se han tenido en consideración características como el matiz, la posición del color, el croma, la saturación del color, la opacidad, la resistencia a la luz en interiores y la fuerza de tinte. Dichas alternativas también deben presentar ventajas significativas sobre los cadmios en materia de toxicidad, impacto ambiental y resistencia a la luz en exteriores. Es toda una lista de cualidades, una que también presenta una tarea difícil sobre todo en el campo de los amarillos.

Sim embargo, aquí te podemos hablar de dos alternativas muy famosas y que de seguro ya has ocupado o sobre las que ya habrás escuchado debido a sus propias cualidades: El amarillo de bismuto y el rojo pyrrole.

Con la introducción del pyrrole a la familia de los pigmentos en 1988, parece que se pudo cubrir esta necesidad por una buena alternativa a los cadmios, al menos para el rango que va del naranja al rango del rojo medio. Hoy día incluso hay productos que, utilizando esta química, están desarrollándose en la industria y que pretenden extender el rango hasta los rojos más oscuros.

El rojo pyrrole es casi tan opaco como el rojo cadmio, intensamente rojo, notablemente resistente a la luz, y no es tóxico. Debido a este perfil, es un pigmento suficientemente seguro, confiable incluso para usar en tatuajes, cosméticos y todo tipo de formulaciones de pinturas.

Por su lado, el amarillo de bismuto (PY184 en pinturas artísticas) es una mezcla de dos oxidos de metal, el vanadato de bismuto y molibdato de bismuto. El primero fue sintetizado por primera vez en 1924 para uso farmacéutico, y en 1976, DuPont comenzó a desarrollar el compuesto como un pigmento.

Ellos describieron al vanadato de bismuto como un “amarillo prímula brillante”, Tri-Art ofrece tonos desde claros hasta profundos, similares a las tonalidades del amarillo cadmio. Por su notable resistencia a la luz, hoy en día se le produce en grandes cantidades para responder a la demanda en diferentes industrias.

A diferencia de los cadmios, pigmentos post-modernos como el rojo pyrrole o el amarillo de bismuto pueden ser encontrados también en forma líquida y en pinturas en spray, así que en general, se tratan de alternativas bastante sólidas en términos de coloración y de seguridad para el usuario y el medio ambiente, por lo que si los eligieras en determinado momento, no estarías demasiado lejos de lo que puedes lograr con los cadmios.

Recuerda que si te queda alguna duda al respecto, siempre puedes ponerte en contacto con nosotros, ya sea para saber cuales pigmentos tenemos disponibles en tienda (por ejemplo, puedes conseguir amarillo y rojo cadmio con nosotros), su manejo o cualquier información que te resulte de ayuda en tu propio proceso creativo. Ya sea que nos dejes un mensaje aquí o que lo hagas por medio de nuestras redes ¡Te responderemos con todo gusto!