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 ora come allora: una sostanza ricca di colore è sospesa con stabilizzanti in un liquido che una penna può spingere attraverso la carta. Le innovazioni in chimica da allora hanno aggiunto varietà alla composizione chimica dell'inchiostro.

TL; DR (troppo lungo; non letto)

L'ingrediente più ovvio dell'inchiostro della penna è colorante o pigmento, ma contiene anche polimeri, stabilizzanti e acqua per aiutare il flusso dell'inchiostro correttamente.
Coloranti e pigmenti

Il colore di un inchiostro proviene da un colorante che può dissolversi in acqua o da un pigmento insolubile in acqua. L'eosina colorante dona al suo inchiostro rosso il suo colore ed è prodotta aggiungendo l'elemento bromo a un composto fluorescente. Gli inchiostri che impiegano pigmenti includono inchiostro bianco (che contiene ossido di titanio) e inchiostro metallico oro (che, sorprendentemente, utilizza una lega di rame-zinco). Il nero di carbonio, un pigmento derivato da carbone e petrolio, è una parte essenziale dell'inchiostro nero con penna a sfera .
Polimeri stabilizzanti

Gli inchiostri possono coagulare quando le loro particelle di colorante o pigmento si ammassano insieme. Gli stabilizzatori impediscono la coagulazione aderendo alle molecole e spostandole una accanto all'altra, conferendo all'inchiostro un flusso più uniforme. I polimeri, grandi molecole costituite da catene di unità ripetitive di base, sono eccellenti stabilizzanti. In passato, la resina vegetale e l'albumina d'uovo servivano tra le fonti di polimeri stabilizzanti. Creazioni di laboratorio come il polivinilcloruro e il polivinilacetato hanno successivamente ricoperto questo ruolo nel ventesimo secolo.
Solventi liquidi

Le prime forme di inchiostro da scrittura consistevano in stabilizzatori che contenevano residui di combustibile nel solvente liquido più abbondante del pianeta: l'acqua. Secoli dopo, i produttori hanno iniziato a utilizzare altri prodotti chimici come solventi. I prodotti petrolchimici, costruiti principalmente con carbonio e idrogeno, continuano ad essere utilizzati negli inchiostri per penna a sfera. Le penne a feltro dipendono dall'inchiostro fatto con alcool come solvente. Tuttavia recenti restrizioni all'uso di composti a base di carbonio nell'industria hanno portato i produttori a tornare all'idea di inchiostri a base d'acqua.
Altri additivi

La ricerca ha anche suggerito altri additivi che possono migliorare le qualità di base dell'inchiostro . I gliceridi, che contengono acidi grassi e glicerolo alcolico, possono essere ottenuti dalle piante e aggiunti per far scivolare l'inchiostro più agevolmente 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 avvantaggiano direttamente anche i produttori; l'argilla, che contiene silicati, funziona con successo come ingrediente "riempitivo" nell'inchiostro della penna.