Farbstoffe und Pigmente: Was sind sie und wie entstehen Farben?

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Anna :)

18.11.2021

Chemie

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Farbstoffe und Pigmente: Was sind sie und wie entstehen Farben?

Farbstoffe und Pigmente: Eine umfassende Einführung in die faszinierende Welt der Farben

Farbstoffe und Pigmente sind allgegenwärtig und spielen eine zentrale Rolle in unserem täglichen Leben. Diese Zusammenfassung erklärt die grundlegenden Konzepte von Farbstoffen und Pigmenten, ihre Einteilung, Entstehung von Farben und wichtige Einflussfaktoren auf die Farbigkeit.

Farbstoffe finden sich in Lebensmitteln, Pflanzen, Blut und Kleidung
Die wahrgenommene Farbe ist das nicht absorbierte, reflektierte Licht
Farbstoffe werden in anorganische und organische Farbmittel unterteilt
Organische Farbstoffe basieren auf delokalisierten Elektronen in planaren Strukturen
Faktoren wie pH-Wert, Lösungsmittel und Molekülstruktur beeinflussen die Farbigkeit

18.11.2021

Farbstoffe
Farbstoffe sind ein wichtiger Teil der Chemie und aus unserem heutigen Leben kaum
wegzudenken.
Farbastoffe kommen vor in:
- Leben

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Die Entstehung von Farben und das Konzept der Farbigkeit

Die Entstehung von Farben ist ein faszinierendes Phänomen der Physik und Chemie. Farbigkeit entsteht dadurch, dass Licht im sichtbaren Bereich von einem Farbstoff selektiv absorbiert wird. Das nicht absorbierte, farbige Licht wird reflektiert und fällt in das Auge des Betrachters, wodurch wir die Farbe wahrnehmen.

Definition: Die Farbe, die wir sehen, ist immer die Komplementärfarbe der absorbierten Farbe.

Weißes Licht besteht aus verschiedenfarbigen Lichtstrahlen, die zusammen weiß ergeben. Wenn wir dieses Licht spektral zerlegen, zum Beispiel durch ein Prisma, erhalten wir die verschiedenen Farben des sichtbaren Spektrums.

Beispiel: Ein grünes Blatt erscheint uns grün, weil es rotes Licht absorbiert und grünes Licht reflektiert.

Diese Erklärung der Entstehung von Farben für Kinder kann durch einfache Experimente mit Prismen oder farbigen Filtern veranschaulicht werden, um das Konzept greifbar zu machen.

Highlight: Die Farben, die wir sehen, sind immer die Komplementärfarben zu den vom Gegenstand absorbierten Farben.

Dieses Verständnis der Farbenentstehung ist grundlegend für viele Bereiche, von der Malerei bis hin zur Entwicklung von Farbstoffen in der chemischen Industrie.

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Organische Farbstoffe und ihre molekulare Struktur

Organische Farbstoffe bilden eine wichtige Klasse von Farbmitteln mit spezifischen strukturellen Eigenschaften. Ihre Molekülstruktur ähnelt der von Aromaten und weist folgende Charakteristika auf:

Planare $flache$ Struktur
Delokalisierte Elektronen, die sich frei im Molekül bewegen können

Definition: Delokalisierte Elektronen befinden sich in einem sogenannten Pi-System und können durch Licht unterschiedlicher Wellenlängen angeregt werden.

Diese Struktur ermöglicht es den Elektronen, bestimmte Wellenlängen des Lichts zu absorbieren. Die Farbe, die wir wahrnehmen, ist das Licht, das nicht absorbiert wurde.

Vocabulary: Pi-System bezeichnet einen Bereich in einem Molekül, in dem Elektronen delokalisiert sind und sich frei bewegen können.

Die Farbigkeit organischer Farbstoffe hängt eng mit der Energie des absorbierten Lichts zusammen:

Blaues Licht ist energiereicher als rotes Licht
Ultraviolettes Licht $für das menschliche Auge unsichtbar$ ist noch energiereicher als blaues Licht
Infrarotes Licht $ebenfalls unsichtbar$ ist energieärmer als rotes Licht

Highlight: Die Anzahl der delokalisierten Elektronen, Heteroatome in der Molekülstruktur sowie externe Faktoren wie pH-Wert und Lösungsmittel beeinflussen die Farbigkeit eines Stoffes.

Diese Prinzipien sind fundamental für das Verständnis von organischen und anorganischen Pigmenten sowie für die Entwicklung neuer Farbstoffe in der chemischen Industrie.

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Einflussfaktoren auf die Farbigkeit und das elektromagnetische Spektrum

Die Farbigkeit eines Stoffes wird nicht nur durch seine molekulare Struktur bestimmt, sondern auch durch verschiedene externe Faktoren beeinflusst. Zu den wichtigsten Einflussfaktoren gehören:

Der pH-Wert
Das Lösungsmittel, in dem der Farbstoff sich befindet $z.B. Wasser, Alkohol, Öl$
Die Anzahl der delokalisierten Elektronen
Heteroatome in der Molekülstruktur $wie N, O, F, Cl$

Highlight: Die Größe des Pi-Elektronensystems bestimmt, welche Wellenlängen des Lichts absorbiert werden. Manche Moleküle absorbieren Licht außerhalb des sichtbaren Bereichs.

Das elektromagnetische Spektrum umfasst verschiedene Arten von Strahlung, wobei nur ein kleiner Teil für das menschliche Auge sichtbar ist:

Ultraviolettes Licht $< 400 nm$
Sichtbares Licht $400-700 nm$
Infrarotes Licht $> 700 nm$

Vocabulary: Auxochrome sind funktionelle Gruppen, die die Farbigkeit eines Moleküls beeinflussen können.

Es gibt zwei Haupteffekte, die durch Auxochrome verursacht werden:

Bathochromer Effekt: Verschiebung der Absorption in Richtung des roten Lichts
Hypsochromer Effekt: Verschiebung der Absorption in Richtung des blauen Lichts

Diese Konzepte sind entscheidend für das Verständnis der Farbe Absorption Wellenlänge und die Entwicklung neuer Farbstoffe in der chemischen Industrie.

Example: Benzol absorbiert Licht im ultravioletten Bereich und erscheint daher farblos für das menschliche Auge.

Das Verständnis dieser Faktoren ist essentiell für die Herstellung und Anwendung von Farbstoffen in verschiedenen Bereichen, von der Lebensmittelindustrie bis hin zur Malerei und Textilfärbung.

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18. Nov. 2021

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Anna :)

@annas_lernzettel

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Die Entstehung von Farben und das Konzept der Farbigkeit

Definition: Die Farbe, die wir sehen, ist immer die Komplementärfarbe der absorbierten Farbe.

Beispiel: Ein grünes Blatt erscheint uns grün, weil es rotes Licht absorbiert und grünes Licht reflektiert.

Diese Erklärung der Entstehung von Farben für Kinder kann durch einfache Experimente mit Prismen oder farbigen Filtern veranschaulicht werden, um das Konzept greifbar zu machen.

Highlight: Die Farben, die wir sehen, sind immer die Komplementärfarben zu den vom Gegenstand absorbierten Farben.

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Organische Farbstoffe und ihre molekulare Struktur

Organische Farbstoffe bilden eine wichtige Klasse von Farbmitteln mit spezifischen strukturellen Eigenschaften. Ihre Molekülstruktur ähnelt der von Aromaten und weist folgende Charakteristika auf:

Planare $flache$ Struktur
Delokalisierte Elektronen, die sich frei im Molekül bewegen können

Definition: Delokalisierte Elektronen befinden sich in einem sogenannten Pi-System und können durch Licht unterschiedlicher Wellenlängen angeregt werden.

Diese Struktur ermöglicht es den Elektronen, bestimmte Wellenlängen des Lichts zu absorbieren. Die Farbe, die wir wahrnehmen, ist das Licht, das nicht absorbiert wurde.

Vocabulary: Pi-System bezeichnet einen Bereich in einem Molekül, in dem Elektronen delokalisiert sind und sich frei bewegen können.

Die Farbigkeit organischer Farbstoffe hängt eng mit der Energie des absorbierten Lichts zusammen:

Blaues Licht ist energiereicher als rotes Licht
Ultraviolettes Licht $für das menschliche Auge unsichtbar$ ist noch energiereicher als blaues Licht
Infrarotes Licht $ebenfalls unsichtbar$ ist energieärmer als rotes Licht

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Einflussfaktoren auf die Farbigkeit und das elektromagnetische Spektrum

Die Farbigkeit eines Stoffes wird nicht nur durch seine molekulare Struktur bestimmt, sondern auch durch verschiedene externe Faktoren beeinflusst. Zu den wichtigsten Einflussfaktoren gehören:

Der pH-Wert
Das Lösungsmittel, in dem der Farbstoff sich befindet $z.B. Wasser, Alkohol, Öl$
Die Anzahl der delokalisierten Elektronen
Heteroatome in der Molekülstruktur $wie N, O, F, Cl$

Highlight: Die Größe des Pi-Elektronensystems bestimmt, welche Wellenlängen des Lichts absorbiert werden. Manche Moleküle absorbieren Licht außerhalb des sichtbaren Bereichs.

Das elektromagnetische Spektrum umfasst verschiedene Arten von Strahlung, wobei nur ein kleiner Teil für das menschliche Auge sichtbar ist:

Ultraviolettes Licht $< 400 nm$
Sichtbares Licht $400-700 nm$
Infrarotes Licht $> 700 nm$

Vocabulary: Auxochrome sind funktionelle Gruppen, die die Farbigkeit eines Moleküls beeinflussen können.

Es gibt zwei Haupteffekte, die durch Auxochrome verursacht werden:

Bathochromer Effekt: Verschiebung der Absorption in Richtung des roten Lichts
Hypsochromer Effekt: Verschiebung der Absorption in Richtung des blauen Lichts

Diese Konzepte sind entscheidend für das Verständnis der Farbe Absorption Wellenlänge und die Entwicklung neuer Farbstoffe in der chemischen Industrie.

Example: Benzol absorbiert Licht im ultravioletten Bereich und erscheint daher farblos für das menschliche Auge.

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Einführung in Farbstoffe und ihre Einteilung

Farbstoffe sind ein essentieller Bestandteil der Chemie und aus unserem modernen Leben nicht mehr wegzudenken. Sie kommen in zahlreichen Bereichen vor, darunter Lebensmittel, Pflanzenblätter, Blut und Kleidung. Die Farbe, die wir wahrnehmen, ist das Licht, das von einem Stoff nicht absorbiert, sondern reflektiert wird.

Farbstoffe lassen sich basierend auf ihrer Gewinnung und ihren Eigenschaften in verschiedene Gruppen einteilen:

Anorganische Farbmittel: Bestehen aus anorganischen Verbindungen wie Metallsalzen Werden weniger häufig verwendet Beinhalten wasserlösliche und wasserunlösliche Varianten
Organische Farbmittel: Umfassen natürliche Farbstoffe aus pflanzlichen oder tierischen Organismen Beinhalten auch künstlich hergestellte synthetische Farbstoffe Werden hauptsächlich als unlösliche Pigmente verwendet

Beispiel: Bekannte anorganische Pigmente sind Bleiweiß, Zinkweiß, Titanweiß, Zinnober, Menninge sowie Chromgrün und Chromgelb.

Vocabulary: Pigmente sind wasserunlösliche anorganische oder organische Farbmittel, die in Lösungsmitteln oder Bindemitteln unlöslich sind.

Diese Einteilung hilft uns, die verschiedenen Arten von Farbstoffen besser zu verstehen und ihre spezifischen Eigenschaften und Anwendungsbereiche zu erkennen.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

iOS user

Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

iOS user

Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

Android user

Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

Android user

Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

iOS user

Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

iOS user

Stefan S

iOS user

Samantha Klich

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Anna

iOS user

Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

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Lena M

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Timo S

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Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Julia S

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Marcus B

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Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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Die Entstehung von Farben und das Konzept der Farbigkeit

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Ich liebe diese App so sehr, ich benutze sie auch täglich. Ich empfehle Knowunity jedem!! Ich bin damit von einer 4 auf eine 1 gekommen :D

Die App ist sehr einfach und gut gestaltet. Bis jetzt habe ich immer alles gefunden, was ich gesucht habe :D

Ich liebe diese App ❤️, ich benutze sie eigentlich immer, wenn ich lerne.

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