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Die perfekte Abiturvorbereitung

Farbstoffe und Farbigkeit

Wie der Name sagt ist ein Farbstoff (FS) ist ein Stoff der andere Stoffe anfärbt.

Farbstoffe sind in einem Anwendungsmedium löslich. Im Gegensatz dazu sind Pigmente nicht im Anwendungsmedium löslich.

Merke

Farbstoff: Stoff der anfärbt

Anwendungsgebiete:

  • Textilfärbung
  • Papierfärbung
  • Kunstofffärbung
  • Färbung anderer Materialien

Färbevorgang und Farbigkeit:

Beim Färben gehen die Farbstoff eine chemische Verbindung mit Atom-/Atomgruppen der zu färbenden Stoffes ein. Die Farbigkeit Farbe wahrzunehmen beruht auf der Absorption von bestimmten Wellenlängen des sichtbaren Licht im Wellenlängenbereich von 380 bis 780 nm.

Warum sehen wir Gegenstände bunt?

Das sichtbare Licht ist in einem Spektrum von 380 - 780 nm zu finden (leichter zu merken ist evtl. zwischen 400 und 800 nm). Trifft das weisse Licht der Sonne auf ein Prisma, wir diese in die die verschiedenen Farben (Wellenlängen) aufgetrennt. Sicherlich kennen Sie diesen experimentellen Ansatz.

Trifft das weisse Licht nun auf einen Gegenstand, dann werden bestimmte Wellenlängen von diesem Gegenstand absorbiert. Der Bereich des weissen Lichts, der nicht absorbiert wird, stellt für den Betrachter (für uns) die Farbe des Gegenstands dar. Z.B. nehmen Blätter alle Wellenlängen auf, nicht aber um den Wellenlängenbereich von 500 nm. So erscheinen uns Blätter grün!

Spektrum der Blattfarbstoffe Chlorophyll a/b und der Carotinoide. Der Bereich, der uns den Farbeindruck grün vermittelt (um 500 nm) wird kaum absorbiert.
Das satte Grün der Blätter wird durch die Absorption aller anderen "Farben" soll heissen Wellenlängen des eingestrahlten weissen Sonnenlichts erzeugt!

Biologische Funktionen:

  • Chlorophyll: Fotosynthese
  • Hämoglobin: Blutfarbstoff, Sauerstofftransport
  • Melanin: UV-Schutz

Unterteilung der Farbstoffe

Die Unterteilung der Farbstoffe erfolgt zunächst in natürliche und künstliche Farbstoffe:

natürliche Farbstoffe

Blauholz

 Curcuma

Indigo

Krappwurzel

Reseda

Safran

 Cochenille aus Läusen gewonnene

 Purpur, der aus der Drüse der Purpurschnecke

künstliche Farbstoffe

Malachtigrün

HE

Resorcinfarbstoffe

Die Unterteilung der Farbstoffe erfolgt nach Färbemethoden:

KategorieEigenschaftBeispiel

Beizenfarbstoffe

Vorbeizung muss durchgeführt

werden, meist für Färbung von Wolle

Beizmittel wie Alaun, Chromsalze

Material: Wolle

Küpenfarbstoffe

Reduktionsmittel notwendig zur Umwandlung des FS zu einer wasserlöslichen Verbindung

Indgio, Purpur

Material: Seide, Baumwolle

Reaktivfarbstoffe

Anker-Gruppen zur Verknüpfung an die Fasern

Cibacron

Material: Baumwolle

Säurefarbstoff

anionisch, Kopplung an AminogruppenMaterial: Wolle, Polyamid, z.B Naphtolgelb

Basische Farbstoff

kationisch, Kopplung an SäuregruppenMaterial: Polyacrylnitril

Dispersionsfarbstoffe

wasserunlösliche Pigmente, Netzmittel führt zur Dispersion und Suspension, werden im Molekülgitter der Polymere gefangenMaterial: Polyester

Direktfarbstoffe

Direkt aus wässriger Lösung, Auflagerung

Benzopurpurin

Pigmetfarbstoffe

Farblackbildung ( Farbstoff + anionisches Salz)

Textildruck

Entwicklungsfarbstoffe

Farbe erst durch chemische Reaktion mit Textilfaser

Anilinschwarz

Die Unterteilung der Farbstoffe erfolgt auch nach chemischen Aufbau:

KategorieEigenschaftenBeispiel

Anthrachinonfarbstoffe

Ableitung von Anthrachinon und Alizarin

Krapp, Alizarin

Azofarbstoffe

Typische Azogruppe: R-N=N-R

Anilingelb

Falvonoide

Pflanzenfarbstoffe, rot oder gelb

Luteolin

Indigofarbstoffe

Indo-Derivate, polyzyklisch

6,6-Dibromidindigo

Nitrofarbstoffe

Nitrogruppe –NO2 oder Nitrosegruppe R-N=O, sowie eine Hydroxygruppe –OH oder Aminogruppe –NH2

Pikrinsäure

Triphenylmethanfarbstoffe

Leiten sich von Triphenylmethan ab, drei Phenylringe um ein Kohlenstoffatom gruppiert

Eosin, Fuchsin, Phenolphtalein
Triphenylmethanfarbstoff - Grundstruktur

Die drei "großen" Farbstoffklassen, deren Synthese, Anwendung und Eigenschaften Sie im Abitur beherrschen müssen sind:

  • Azofarbstoffe
  • Trimethylmethanfarbstoffe
  • Indigofarbstoffe