Gli strumenti gemelli di penna e inchiostro sono in uso dal 2500 aC circa, quando le società cinesi ed egiziane svilupparono indipendentemente l'inchiostro per scrivere. Oggi, l'inchiostro della penna viene prodotto seguendo una formula simile a quella di allora: una sostanza ricca di colore è sospesa con stabilizzanti in un liquido che una penna può spingere sulla carta. Le innovazioni nella chimica da allora hanno aggiunto varietà alla composizione chimica dell'inchiostro.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
L'ingrediente più ovvio dell'inchiostro della penna è il colorante o il pigmento, ma contiene anche polimeri, stabilizzanti e acqua per aiutare l'inchiostro a fluire correttamente.
Coloranti e pigmenti
Il colore di un inchiostro deriva da un colorante, che può dissolversi in acqua, o da un pigmento, che è insolubile in acqua. L'eosina colorante conferisce all'inchiostro rosso il suo colore e si ottiene aggiungendo l'elemento bromo a un composto fluorescente. Gli inchiostri che impiegano pigmenti includono l'inchiostro bianco (che contiene ossido di titanio) e l'inchiostro metallico dorato (che, sorprendentemente, utilizza una lega di rame-zinco.) Il nerofumo, un pigmento derivato dal carbone e dal petrolio, è una parte essenziale della penna a sfera nera inchiostro.
Polimeri stabilizzanti
Gli inchiostri possono coagularsi quando le particelle di colorante o pigmento si aggregano. Gli stabilizzatori prevengono la coagulazione aderendo alle molecole e spostandole l'una sull'altra, dando all'inchiostro un flusso più fluido. I polimeri, grandi molecole formate da catene di unità ripetitive di base, sono ottimi stabilizzanti. In passato, la resina vegetale e l'albume d'uovo servivano tra le fonti di polimeri stabilizzanti. Creazioni di laboratorio come il cloruro di polivinile e l'acetato di polivinile hanno successivamente ricoperto questo ruolo nel ventesimo secolo.
Solventi liquidi
Le prime forme di inchiostro da scrittura consistevano in stabilizzanti che trattenevano residui di carburante nel solvente liquido forse più abbondante del pianeta: l'acqua. Secoli dopo, i produttori hanno iniziato a utilizzare altri prodotti chimici come solventi. I prodotti petrolchimici, costruiti principalmente da carbonio e idrogeno, continuano ad essere utilizzati negli inchiostri delle penne a sfera. I pennarelli dipendono dall'inchiostro prodotto con alcol come solvente. Tuttavia, le recenti restrizioni sull'uso di composti a base di carbonio nell'industria hanno indotto i produttori a tornare all'idea degli inchiostri a base d'acqua.
Altri additivi
La ricerca ha suggerito anche altri additivi che possono migliorare le qualità di base dell'inchiostro. I gliceridi, che contengono acidi grassi e l'alcool glicerolo, possono essere ottenuti dalle piante e aggiunti per far scivolare l'inchiostro più facilmente sulla carta. I prodotti chimici che regolano il pH dell'inchiostro, come la trietanolamina, impediscono all'inchiostro di diventare così acido o caustico da danneggiare le penne. Alcuni additivi addirittura avvantaggiano direttamente i produttori; l'argilla, che contiene silicati, funziona con successo come ingrediente "riempitivo" nell'inchiostro della penna.