Chemische Voraussetzungen für die Farbigkeit
Chemie - simpleclub
https://www.youtube.com/watch?v=tQ-cpQah7X0

Transkript (automatisch erstellt)

0:02 [Musik] Also Leute, wir sprechen jetzt von den Farbstoffen. Das sind diese geilen
0:10 farbgebenden Mittel, die in ihrem Anwendungsprodukt löslich sind und die weltfarbig erscheinen lassen. Diese
0:15 Moleküle sind immer organisch, das heißt, die haben immer Kohlenstoffatome in ihrer Verbindung. Die
0:21 Farbstoffmoleküle können aber auch noch ein bisschen mehr. Sie haben zudem noch bewegliche Teilchen, die sogenannten
0:26 Elektronen. Wie das habt ihr schon gewusst. Ihr liegt auch verdammt richtig mit der Annahme, dass doch alle Moleküle
0:32 Elektronen haben. Bloß tanzen die Elektronen der Farbstoffmoleküle wortwörtlich bisschen aus der Reihe. Sie
0:38 sind nämlich so beweglich, dass sie aus den Schalen ihres eigentlichen Atoms raushüpfen und dann quasi frei zu
0:44 anderen Atomschalen wandern können. Wenn Elektronen so beweglich in einem System vorliegen, bedeutet das, dass sie keinen
0:50 bestimmten Platz haben, also delokalisiert sind. Die Elektronen schwiren sozusagen etwas planlos herum.
0:55 So ein System nennt man auch delokalisiertes Elektronensystem. Solche beweglichen bzw. delokalisierten
1:01 Elektronen spielen für uns eine ausschlaggebende Rolle. Sie sind nämlich für die Farbigkeit verantwortlich. Sie
1:07 werden durch die Aufnahme von eintreffenden Lichtstrahlen des weißen Sonnenlichts angeregt. Das könnt ihr
1:11 euch ungefähr so vorstellen. Die Lichtstrahlen treffen auf die chemische Verbindung des Farbstoffes. Das ist
1:17 weißes Licht mit seinen kurzen und langen Wellenlängen eben das sichtbare Lichtspektrum. Die delokalisierten
1:22 Elektronen schlucken dann Lichtenergie und werden dadurch angeregt. Jetzt wird das Licht aber wieder zurückgeworfen.
1:28 Doch ein paar Wellenlängen fehlen nun in dem Licht, nämlich die, die von den Elektronen aufgenommen wurden. Und jetzt
1:33 wird's interessant, Leute. Ohne diese verschluckten Wellenlängen kann kein weißes Licht mehr reflektiert werden. Es
1:39 können nur noch die restlichen Wellenlängen zurückstrahlen. Das wiederum bedeutet, dass die restlichen
1:43 Wellenlängen, die nicht von den Elektronen verschluckt wurden, die Farbe ergeben, die der Farbstoff für uns hat.
1:48 Im Groben und ganzen ist das doch mal eine feine Sache. Die Moleküle besitzen also die beweglichen Elektronen und das
1:54 Licht regt die Dinge an. so dass am Schluss eine Farbe übrig bleibt und wir eigentlich gar nichts dafür tun müssen.
1:59 Weil wir aber genau wissen wollen, was da so alles abläuft, geht es nun weiter im Text. Bei den Elektronen, die für die
2:05 Farbigkeit verantwortlich sind, handelt es sich um sogenannte delokalisierte Pi- Elektronen. Erstmal Pi Elektronen sind
2:11 an sogenannten Piindungen beteiligt und man findet sie in Doppel oder dreifachbindungen.
2:16 Da sind sie aber noch nicht gleich delokalisiert. Das sind sie erst in konjugierten System. Konjugiert bedeutet
2:21 hier, dass in einem System immer zwischen zwei Doppelbindungen eine Einfachbindung vorhanden sein muss. So
2:26 wie es z.B. bei 13 Butad die. Hier seht ihr die Doppelbindungen rot markiert und dazwischen liegt die gelb markierte
2:33 Einfachbindung. Konjugierte Pi Elektronensysteme könnt ihr auch daran erkennen, dass man da in der
2:38 Strukturformel Doppelbindungen kettenreaktionsmäßig hin und her klappen kann. Solche Elektronsysteme, in denen
2:44 delokalisierte Pi Elektronen vorliegen, wie hier im Butadien, sind konjugierte CC Doppelbindungen. Zu denen gehören
2:51 aber auch noch aromatische Systeme. Mit aromatischen Molekülen sind die Verbindung gemeint, die mindestens ein
2:56 Ringsystem mit delokalisierten Elektronen besitzen, wie z.B. das Binzol. Hier haben wir euch die 6 Pi
3:03 Elektronen im Ringsystem mal markiert. Ja, so ohne Ende und Anfang hat es ja auch wirklich bisschen was mit einem
3:08 Ring gemeint. Diese Moleküle, die solche rumwuselnden Pielektronen besitzen, werden auch als Chromophore bezeichnet.
3:15 Ein Chromophor ist also der Teil in der chemischen Struktur, der sozusagen die Farbe trägt. Aber hier müsst ihr
3:20 aufpassen, denn wenn an dem Benzol noch irgendeine Endgruppe hängen würde, die keine Wirkung auf seine Farbigkeit hat,
3:26 gehört die nicht zu dem Chromopor dazu. Die wird dann extra betrachtet. Die Farbigkeit der organischen Verbindung
3:32 hängt also davon ab, wie viele Pi Elektronen in dem Chromophor delokalisiert vorliegen. Wenn jetzt sehr
3:37 viele Pi Elektronen in einem Molekül herumschwirren, können diese leichter angeregt werden als wenige Pi
3:43 Elektronen. Ihnen reicht dann schon die energiermere Strahlung, also die längeren Wellenlängen des Donnen nichts
3:48 aus, um angeregt zu werden. Bei wenigen Pi Elektronen muss die Strahlung energiereicher sein, um sie anzuregen,
3:53 also kurzwelliger. Sozusagen ist die Anzahl der delokalisierten Pi Elektronen in dem Chromophor für die Farbigkeit
3:58 verantwortlich. Der Grad der Delokalisierung, also die Anzahl der anregbaren Elektronen, ist aber nicht
4:04 fix vorgeschrieben, sondern kann durch ein paar Faktoren beeinflusst werden, die dann zur Farbigkeit beitragen. Einen
4:09 ausschlaggebenden Einfluss hat hierbei die Struktur der chemischen Verbindung. Ihr müsst also auf die Anzahl und die
4:14 Lage der mehrfachbindungen achten, also ob es ein konjugiertes System ist. Zu diesen Merkmalen ist aber auch noch das
4:20 vorhanden sein von bestimmten funktionellen Gruppen ausschlaggeben dafür, in welchem Farbton uns ein
4:25 Farbstoff erscheint. Zu guter Letzt spielen neben den chemischen Voraussetzungen aber auch der pH-Wert
4:30 sowie das Lösungsmittel des Anwendungsprodukts eine ausschlaggebende Rolle für die Farbe. Schauen wir uns am
4:35 besten noch mal alles an, was jetzt chemisch betrachtet für die Farbigkeit wichtig ist. Also, die beweglichen Pi
4:41 Elektronen, die in einem konjugierten Farbstoffmolekül drin sind, sind ausschlaggebend für die Farbigkeit.
4:46 Check. Gemerkt. Diese Teilchen können nämlich durch die Aufnahme von Lichteinstrahlung angeregt werden und
4:50 durch das Zurückstrahlen von den Komplementärfarben zur Farberscheinung führen. Neben dem vorhanden Seien dieser
4:56 Elektronen müssen wir aber auch auf die Struktur des Moleküls achten, also wo die Doppelbindungen liegen und ob es ein
5:01 konjugiertes System ist. Es ist aber nicht nur die chemische Zusammensetzung des Farbstoffes für die Farbigkeit
5:06 verantwortlich, sondern auch noch der pH-Wert sowie das Lösungsmittel des Anwendungsproduktes. Wenn ihr noch mehr
5:12 zu dem Thema wissen wollt, dann kommt einfach auf theimpleclub.de und ladet euch unsere App runter. Bis gleich.