JeanPS
Erfahrener Benutzer
Nach einer langen Zeit der Entbehrung ist es wieder so weit - ich bereichere die Cynamite-Community mit einem meiner lehrreichen Blogs..... ^^
Dieses Mal hab ich das Thema Farben gewählt, da mir seit einiger Zeit die Frage im Kopf herumspukt, "wieso sind farbige Dinge überhaupt farbig?"!
Allerdings verzichte ich darauf, auf die einzelnen Farbstoffe und Färbeverfahren einzugehen.
Warum sieht man überhaupt Farben? Welche physikalischen Hintergründe gibt es - oder gibt's da auch chemische?
mmmh... fangen wir mal mit den Farbstoffen an: Der Mensch benutzt Farbstoffe, um Dinge zu gestalten. Die am längsten Genutzten sind die tierischen und pflanzlichen Farbstoffe. Irgentwann begann man aber, Farbstoffe synthetisch herzustellen.
Was sind Farbstoffe?
Farbstoffe sind chemische Verbindungen, um Gegenstände (und leider oft auch Körperteile...) zu colorieren.
Natürliche Farbstoffe
Farbstoffe werden sowohl aus Tieren als auch aus Pflanzen gewonnen. Teilweise verwendet man auch mineralische Farbstoffe.
Aus der Purpurschnecke erhält man den Farbstoff Purpur (6,6-Dibromindigo) und aus der Schildlaus das Karmin (Wie hieß dieser blutrote Fusel noch gleich...?)
Nebenbei: Echtes Purpur ist der teuerste Fabstoff der Welt, da man für 1Gramm 8'000 Schnecken braucht.
Aus Möhren erhält man Carotin, aus den Safran-Krokussen Crocetin, aus Blättern Chlorophyll, aus Färberwaid Indigo, Fuchsin aus der Fuchsie, aus roter Beete Betanin uvm.
Nebenbei: Indigo wurde schon vor 400 Jahren von den Ägyptern verwendet.
Zu den mineralischen Farbstoffen gehören Blei-/Zinkweiß, gebrannter Kalk und das hübsch-grüne Malachit.
Farben im weißen Licht
Das menschliche Auge nimmt Lichtwellen im Bereich von 380-790nm wahr. Alles unter 380nm nennt man Ultraviolett, alles über 790nm Infrarot.
Weißes Licht besteht im Wesentlichen aus den 3 Grundfarben rot, blau-violett und gelblich-grün. Je nach Anteil dieser Farben erscheint das Licht farbig.
Farbige Stoffe absorbieren alle Lichtwellen, bis auf die in ihrer Farbe.
Dass Licht aus verschiedenen Farben besteht, kann man beobachten, wenn man einen Lichtstrahl mit Hilfe eines Prismas in die einzelnen Spektralfarben spaltet - oder man spielt im Sommer ein wenig mit dem Gartenschlauch und stellt die Düse auf "Sprühen"...
Daher ist ein roter ball ist rot, weil alle bläulichen und grünlichen Lichtwellen geschluckt werden und nur die Roten reflektiert werden.
Weißes erscheint weiß, weil jegliches Licht reflektiert wird, schwarzes hingegen reflektiert gar kein Licht.
Und je mehr Farbstoff enthalten ist, desto dunkler erscheint die Farbe, so kann auch ein eigentlich heller Farbstoff dunkel erscheinen (Schwarze Johannisbeere, Brombeere)
Wie "funktionieren" Farben?
Farbstoffe absorbieren selektiv bestimmte Wellenlängen des sichtbaren Lichts. Welche Farben reemittiert (zurückgestrahlt) werden, hängt vom Molekülaufbau, den Atom-/Molekülschwingungen, der Konzentration des Farbstoffs und dessen Anbindung ans Medium ab(in Flüssigkeit gelöst, gekoppelt an Textilien...).
Bei organischen Farbstoffen entscheidet die Kettenlänge und bei anorganischen die evtl. vorhandene Ionenladung über die Farbe und deren Intensität.
Wie gesagt, nehmen Farbstoffe nur bestimmte Lichtwellen auf. Warum?! Weil sie so Energie aus dem Licht beziehen. Da aber einige Farbstoffe nur wenig Energie brauchen, um angeregt zu werden, nehmen auch nicht alle Farbstoffe alles an Energie auf.
Zur Energie im Licht: Je kurzwelliger das Licht ist, umso mehr Energie ist darin enthalten, langwelliges Licht ist also energieärmer.
(Kurzwellig: Die Lichtwellen sind kürzer, es passen mehr Energie-Impulse, also Lichtwellen, in den Lichtstrahl - das Licht ist energiereicher)
Braucht ein Farbstoff dann viel Energie und absorbiert blaues Licht, sehen wir den Farbstoff in seiner Komplimentärfarbe, also als rot an.
Und je schmaler der absorbierte oder reemittierte Wellenlängebereich ist, desto klarer nehmen wir die Farbe wahr.
Jetzt wäre erklärt, wie das Farbig-Sehen zu stande kommt.... aber was macht der Farbstoff, um farbig zu sein...??
Der Farbstoff am "Spektral-Buffet"
Bei der Lichtabsorbtion werden die Elektronen des Farbstoffs angeregt, und je nachdem wie viel Energie nötig ist, wird das Licht einer bestimmten Wellenläng benötigt. Weiße Stoffe z.B. absorbieren im UV-Bereich (>400nm)
Organische Farbstoffe enthalten mehrfachbindungen, die besonders leicht angeregt werden können. Oft sind es Abschnitte im Molekül, in denen die Elektronen über mehrere kojugierte Doppelbindungen delokalisiert werden können - d.h. wenn mehrere Doppebindungen und freie Elektronenpaare im Molekülabschnitt vorhanden sind, können die Elektronen im Molekülanschnitt "wandern".
Je länger das System der konjugierten (hintereinandergeschalteten) Doppelbindungen ist, desto langwelligeres Licht wird absorbiert.
Eine weitere Rolle spielen Auxochrome und Antiauxochrome Gruppen. Auxochrome Gruppen (auxo=verstärken, chromos=Farbe) besitzen freie Elektronenpaare(-OH, -Cl) und daher absorbiert der Farbstoff Licht von größerer Wellenlänge.
Antiauxochrome (-NO2) entziehen dem System die Elektronendichte, daher absorbiert der Farbstoff Licht kürzerer Wellenlänge.
Warum ändern Indikatoren ihre Farbe?
Bei Säure-Base-Reaktionen zeigen Indikatoren an, ob eine Lösung sauer, basisch oder neutral ist; Dabei reagieren diese Farbstoffe selbst als Säure oder Base.
Wenn eine Säure ein H+ an das Methylorange abgibt, können die Elektonen durch energieärmeres Licht angeregt werden und der Indikator erscheint rot. Reagiert das Methylorange jedoch mit einer Lauge, absorbiert es energiereicheres Licht und wechselt die Farbe nach gelb.
Phenolphtalein hingegen nimmt ab einem pH-Wert von 8 erst Farbe an. Wenn der Stoff Elektronen annimmt, farbt er sich pink-violett. Die Ionische Variante entnimmt dann im Gegensatz zum neutralen Phenolphtalein Licht aus dem sichtbaren Spektrum.
Das war's von meiner Seite! Ich hoffe, euch gefiel's^^
Wer sich zu meinem Text äußern möchte, soll das auch gefälligst tun und den Blog dem entsprechend bewerten......
Ihr könnt ja in euren Kommentaren auch eure Lieblingsfarben erwähnen. (^_^)
Dieses Mal hab ich das Thema Farben gewählt, da mir seit einiger Zeit die Frage im Kopf herumspukt, "wieso sind farbige Dinge überhaupt farbig?"!
Allerdings verzichte ich darauf, auf die einzelnen Farbstoffe und Färbeverfahren einzugehen.
Warum sieht man überhaupt Farben? Welche physikalischen Hintergründe gibt es - oder gibt's da auch chemische?
mmmh... fangen wir mal mit den Farbstoffen an: Der Mensch benutzt Farbstoffe, um Dinge zu gestalten. Die am längsten Genutzten sind die tierischen und pflanzlichen Farbstoffe. Irgentwann begann man aber, Farbstoffe synthetisch herzustellen.
Was sind Farbstoffe?
Farbstoffe sind chemische Verbindungen, um Gegenstände (und leider oft auch Körperteile...) zu colorieren.
Natürliche Farbstoffe
Farbstoffe werden sowohl aus Tieren als auch aus Pflanzen gewonnen. Teilweise verwendet man auch mineralische Farbstoffe.
Aus der Purpurschnecke erhält man den Farbstoff Purpur (6,6-Dibromindigo) und aus der Schildlaus das Karmin (Wie hieß dieser blutrote Fusel noch gleich...?)
Nebenbei: Echtes Purpur ist der teuerste Fabstoff der Welt, da man für 1Gramm 8'000 Schnecken braucht.
Aus Möhren erhält man Carotin, aus den Safran-Krokussen Crocetin, aus Blättern Chlorophyll, aus Färberwaid Indigo, Fuchsin aus der Fuchsie, aus roter Beete Betanin uvm.
Nebenbei: Indigo wurde schon vor 400 Jahren von den Ägyptern verwendet.
Zu den mineralischen Farbstoffen gehören Blei-/Zinkweiß, gebrannter Kalk und das hübsch-grüne Malachit.
Farben im weißen Licht
Das menschliche Auge nimmt Lichtwellen im Bereich von 380-790nm wahr. Alles unter 380nm nennt man Ultraviolett, alles über 790nm Infrarot.
Weißes Licht besteht im Wesentlichen aus den 3 Grundfarben rot, blau-violett und gelblich-grün. Je nach Anteil dieser Farben erscheint das Licht farbig.
Farbige Stoffe absorbieren alle Lichtwellen, bis auf die in ihrer Farbe.
Dass Licht aus verschiedenen Farben besteht, kann man beobachten, wenn man einen Lichtstrahl mit Hilfe eines Prismas in die einzelnen Spektralfarben spaltet - oder man spielt im Sommer ein wenig mit dem Gartenschlauch und stellt die Düse auf "Sprühen"...
Daher ist ein roter ball ist rot, weil alle bläulichen und grünlichen Lichtwellen geschluckt werden und nur die Roten reflektiert werden.
Weißes erscheint weiß, weil jegliches Licht reflektiert wird, schwarzes hingegen reflektiert gar kein Licht.
Und je mehr Farbstoff enthalten ist, desto dunkler erscheint die Farbe, so kann auch ein eigentlich heller Farbstoff dunkel erscheinen (Schwarze Johannisbeere, Brombeere)
Wie "funktionieren" Farben?
Farbstoffe absorbieren selektiv bestimmte Wellenlängen des sichtbaren Lichts. Welche Farben reemittiert (zurückgestrahlt) werden, hängt vom Molekülaufbau, den Atom-/Molekülschwingungen, der Konzentration des Farbstoffs und dessen Anbindung ans Medium ab(in Flüssigkeit gelöst, gekoppelt an Textilien...).
Bei organischen Farbstoffen entscheidet die Kettenlänge und bei anorganischen die evtl. vorhandene Ionenladung über die Farbe und deren Intensität.
Wie gesagt, nehmen Farbstoffe nur bestimmte Lichtwellen auf. Warum?! Weil sie so Energie aus dem Licht beziehen. Da aber einige Farbstoffe nur wenig Energie brauchen, um angeregt zu werden, nehmen auch nicht alle Farbstoffe alles an Energie auf.
Zur Energie im Licht: Je kurzwelliger das Licht ist, umso mehr Energie ist darin enthalten, langwelliges Licht ist also energieärmer.
(Kurzwellig: Die Lichtwellen sind kürzer, es passen mehr Energie-Impulse, also Lichtwellen, in den Lichtstrahl - das Licht ist energiereicher)
Braucht ein Farbstoff dann viel Energie und absorbiert blaues Licht, sehen wir den Farbstoff in seiner Komplimentärfarbe, also als rot an.
Und je schmaler der absorbierte oder reemittierte Wellenlängebereich ist, desto klarer nehmen wir die Farbe wahr.
Jetzt wäre erklärt, wie das Farbig-Sehen zu stande kommt.... aber was macht der Farbstoff, um farbig zu sein...??
Der Farbstoff am "Spektral-Buffet"
Bei der Lichtabsorbtion werden die Elektronen des Farbstoffs angeregt, und je nachdem wie viel Energie nötig ist, wird das Licht einer bestimmten Wellenläng benötigt. Weiße Stoffe z.B. absorbieren im UV-Bereich (>400nm)
Organische Farbstoffe enthalten mehrfachbindungen, die besonders leicht angeregt werden können. Oft sind es Abschnitte im Molekül, in denen die Elektronen über mehrere kojugierte Doppelbindungen delokalisiert werden können - d.h. wenn mehrere Doppebindungen und freie Elektronenpaare im Molekülabschnitt vorhanden sind, können die Elektronen im Molekülanschnitt "wandern".
Je länger das System der konjugierten (hintereinandergeschalteten) Doppelbindungen ist, desto langwelligeres Licht wird absorbiert.
Eine weitere Rolle spielen Auxochrome und Antiauxochrome Gruppen. Auxochrome Gruppen (auxo=verstärken, chromos=Farbe) besitzen freie Elektronenpaare(-OH, -Cl) und daher absorbiert der Farbstoff Licht von größerer Wellenlänge.
Antiauxochrome (-NO2) entziehen dem System die Elektronendichte, daher absorbiert der Farbstoff Licht kürzerer Wellenlänge.
Warum ändern Indikatoren ihre Farbe?
Bei Säure-Base-Reaktionen zeigen Indikatoren an, ob eine Lösung sauer, basisch oder neutral ist; Dabei reagieren diese Farbstoffe selbst als Säure oder Base.
Wenn eine Säure ein H+ an das Methylorange abgibt, können die Elektonen durch energieärmeres Licht angeregt werden und der Indikator erscheint rot. Reagiert das Methylorange jedoch mit einer Lauge, absorbiert es energiereicheres Licht und wechselt die Farbe nach gelb.
Phenolphtalein hingegen nimmt ab einem pH-Wert von 8 erst Farbe an. Wenn der Stoff Elektronen annimmt, farbt er sich pink-violett. Die Ionische Variante entnimmt dann im Gegensatz zum neutralen Phenolphtalein Licht aus dem sichtbaren Spektrum.
Das war's von meiner Seite! Ich hoffe, euch gefiel's^^
Wer sich zu meinem Text äußern möchte, soll das auch gefälligst tun und den Blog dem entsprechend bewerten......
Ihr könnt ja in euren Kommentaren auch eure Lieblingsfarben erwähnen. (^_^)
