Farbstoffe

Save Speichern
Print Drucken
Edit Bearbeiten
Melde dich an und nutze alle Funktionen. Jetzt anmelden

In diesem Artikel werden Farbstoffe behandelt. Wie erklären dir anhand von Beispielen, welche Arten von Farbstoffen es gibt und wie sie aufgebaut sind. 

Diese Zusammenfassung bereitet dich bestens auf deine nächste Chemie Klausur zum Thema Farbstoffe vor!


Viel Spaß beim Lernen!



Definition von Farbstoffen


Die Bedeutung von Farbstoffen ist euch vermutlich bekannt. Im chemischen Zusammenhang gibt es dafür jedoch noch einmal eine Definition - denn Farbstoffe sind Farbmittel. 


Diese darf man nicht verwechseln mit Pigmenten. Pigmente sind nämlich anders als Farbstoffe nicht löslich in Wasser oder anderen Lösungsmitteln. 


Eingeteilt werden Farbstoffe nach unterschiedlichen Kriterien wie beispielsweise nach ihrer Herkunft, ob sie Naturfarbstoffe sind oder synthetisch hergestellt wurden, für was sie verwendet werden und nach ihrer chemischen Struktur. Durch die Zugabe von bestimmten Mitteln können sich Farbstoffe in unlösliche Pigmente umwandeln.




Indikator


Manchmal ist es nicht eindeutig, was für ein Farbstoff gerade zu Grunde liegt. In solch einem Fall, kann man den Farbstoff mit Hilfe eines Indikators identifizieren.



Chemische Grundlage zu Farbstoffen


An dieser Stelle tauchen wir etwas tiefer in die chemische Materie ein.

Licht und Farben werden für uns nur sichtbar durch das sogenannte Lichtspektrum. In diesem Spektrum bewegen sich Wellenstrahlungen mit unterschiedlicher Länge. 


Für den Menschen sind nur Wellen im Bereich zwischen 380 Nanometern und 790 Nanometern sichtbar. 

Das funktioniert indem weißes Licht auf einen Körper trifft und dort das Lichtspektrum zum Teil reflektiert und zum Teil absorbiert wird. So entstehen für uns Farbeindrücke. Farbstoffe absorbieren und reflektieren ganz genauso. 


Dabei können wir die sogenannten Komplementärfarben wahrnehmen - die sogenannten Grundfarben. 

Ein Bild zu den Komplementärfarben und ihrem Spektrum haben wir euch im Folgenden eingeblendet. 

Die jeweils gegenüberliegenden Farben sind hierbei zueinander komplementär.



Quelle: chemie-schule.de

 

 


Farbnuancen der Farbstoffe nach ihrer chemischen Struktur


Um euch einen Eindruck von der Klassifizierung der Farbstoffe zu geben, erläutern wir euch heute ein paar Beispiele dazu. 

Im Folgenden werden wir auf die fünf wichtigsten Farbnuancen eingehen.



Azofarbstoffe


Die Grundstruktur dieser Farbstoffe werden durch Arylreste oder Alkenylreste gebildet. Diese Stoffe enthalten eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Zweichfachbindung. Arylreste sind im Regelfall Benzol- oder Naphtalin-Derivate. Diese Farbstoffgruppe ist die am wichtigsten und am umfangreichste Gruppe der Farbstoffe. Die Struktur dieser Gruppe ist in fast allen anwendungstechnischen Farbstoffkategorien vertreten. Azofarbstoffe kommen außerdem nicht natürlich vor, werden also ausschließlich synthetisch hergestellt. Bis auf Türkis und Grün lassen sich mit der Azofarbstoffgruppe alle Farbtöne erzielen. Diese Gruppe ist außerdem empfindlich gegen Reduktionsmittel, da dadurch der Farbstoff reduziert und somit entfärbt wird.





Anthrachinonfarbstoffe


Diese Farbstoffgruppe wird durch das Anthrachinon als Grundstruktur gebildet. Mit Hilfe von diesem Farbstoff, lassen sich fast alle Farbtöne von Gelb über Rot und von Blau bis Grün erreichen. 

Besonders relevant sind jedoch die roten und blauen Anthrachinonfarbstoffe. Wenn man die Farbstoffe durch andere Mittel beeinflusst oder ersetzt können sie zum Färben von Kunstfasern eingesetzt werden.



Dioxazinfarbstoffe


Diese Farbstoffe können auch als Triphendioxazinfarbstoffe bezeichnet werden. Wir bleiben jedoch bei der ursprünglichen Bezeichnung. Die Grundstruktur wird durch Triphendioxazin gebildet, was auch die zweite Namensgebung erklärt. Die Grundstruktur ist eine heterocyclische Verbindung, das heißt die Struktur ist ein Ringsystem. Bei der Gruppe werden die Vorteile der ersten beiden Farbstoffe vereint. Nämlich die Eigenschaft farbstarke und brillante Farbstoffe zu besitzen. Dadurch wird dieser Farbstoffgruppe eine gute Echtheitseigenschaft zugeordnet. Als farbecht werden die Gruppen bezeichnet, die eine besondere Widerstandsfähigkeit von gefärbten Textilien in Bezug auf äußere chemische Einwirkungen besitzen. Das heißt der Farbton verändert sich nicht oder nur kaum bei äußerer Einwirkung.


Indigoide Farbstoffe


Indigoide Farbstoffe gehören den Carbonylfarbstoffen an. Das heißt sie weisen in ihrer Struktur mindestens zwei Carbonylgruppen auf. Der Farbstoff Indigo wurde bereits in der Antike verwendet. Denn man kann ihn aus Pflanzen gewinnen. Er wird aber trotzdem in besonders großen Mengen industriell hergestellt, da er ein beliebtes Färbemittel für Jeans ist.


Formazanfarbstoffe


Betrachtet man nur die Struktur dieser Farbstoffgruppe sieht man, dass diese mit den Azofarbstoffen verwandt sind. Die Grundstruktur wird aus Triphenylformazan zusammengesetzt. Durch Kupfer, Nickel oder Kobalt, was alles Übergangsmetalle sind, werden Komplexe die sich Chelate nennen gebildet. Diese besitzen mehr als ein freies Elektronenpaar. Die auftretenden Farben der Formazanfarbstoffe sind orange bis hin zu tiefrot. Dahingegen nehmen die Metallkomplexformazane die Farben violett und blau bis grün an. Diese Art von Farbstoffen, werden besonders für das Färben von Baumwolle eingesetzt.



Färbeverfahren


Um Stoffe mit Hilfe von verschiedenen Farbmitteln ihre Farbe zu verleihen, werden verschiedene Techniken angewandt. Beizenfarbstoffe werden zum Beispiel für gebeiztes Färbegut, also vorwiegend Wolle und Seide verwendet. 


Der Färbeprozess dauert relativ lange, da die zu färbenden Stoffe zunächst vorbehandelt werden müssen. Dahingegen können Direktfarbstoffe einfach auf die Faser aufgetragen werden und färben diese sofort ein. 


Eine weitere Möglichkeit stellen die Dispersionsfarbstoffe dar. Da sie nahezu wasserunlöslich sind, werden sie vorzugsweise für das Färben von hydrophoben Stoffen wie Polyester eingesetzt. Zwar muss die Faser nicht erst vorbehandelt werden, dafür aber diesmal der Stoff. Mit Hilfe der Entwicklungs- oder Kupplungsfarbstoffe werden Cellulosefasern gefärbt. Dabei wird ein wasserunlöslicher Farbstoff auf die Faser aufgetragen und durch das Hinzugeben einer wiederum wasserlöslichen Komponente findet eine Reaktion statt, die das Färben ermöglicht. 


Da die Verfahren zum Einfärben von Stoffen unglaublich Vielfältig ist, wollten wir euch hiermit ein paar Einblicke geben, welche Möglichkeiten es gibt.



Alles wichtige über Farbstoffe auf einen Blick!


Farbstoffe sind Farbmittel die anders als Pigmente löslich in Wasser sind. Farben werden für uns durch das Absorbieren und Reflektieren von dem Treffen von weißem Licht auf einen Gegenstand sichtbar. Man kann Farbstoffe und ihre Farbe anhand ihrer chemischen Struktur klassifizieren. Unterschieden lassen sich zwischen acht Gruppen, die wichtigsten jedoch sind folgende:


  1. Azofarbstoffe (Alles bis auf Türkis und Grün)
  2. Anthrachinonfarbstoffe (Gelb-Rot, Blau-Grün)
  3. Dioxazinfarbstoffe 
  4. Indigoide Farbstoffe (Indigo)
  5. Formazanfarbstoffe (Orange-tiefrot, violett, blau-Grün)

Ebenso lässt sich zwischen verschiedenen Färbeverfahren unterscheiden. So müssen beispielsweise die zu Färbenden Stoffe vorbehandelt werden oder die Farbstoffe müssen aufbereitet werden. Sehr schön! Du hast es für heute geschafft und weißt nun alles Wichtige über Farbstoffe.


Finales Farbstoffe Quiz

Frage

Wie wird der natürliche Farbstoff in den Thylakoidmembranen der Chloroplasten vielzelliger Pflanzen genannt und was ist seine Funktion?

Antwort anzeigen

Antwort

Gesucht ist das Chlorophyll. Es dient als Photosynthese Pigment und sorgt für die Umwandlung von Lichtenergie in chemisch gebundene Energie.

Frage anzeigen

Frage

In welchem Bereich des sichtbaren Spektrums absorbiert Chlorophyll?

Antwort anzeigen

Antwort

Im roten Bereich

Frage anzeigen

Frage

Einer der ältesten bekannten Farbstoffe pflanzlichen Ursprungs wird noch heute zur Färbung von Jeans verwendet. Wie heißt er?

Antwort anzeigen

Antwort

Indigo

Frage anzeigen

Frage

Welche Eigenschaften haben Küpenfarbstoffe, zu denen auch Indigo gehört?

Antwort anzeigen

Antwort

Fluoreszierend

Frage anzeigen

Frage

Nach der Küppenfärbung haftet der Indigofarbstoff fest an der Faser und kann fast nicht durch Licht oder Wascheinwikung verändert werden - wie entstehen dann Verblassungen in Jeans?

Antwort anzeigen

Antwort

Der Indigofarbstoff ist nicht Abriebfest, so entstehen an beanspruchten Stellen Verblassungen.

Frage anzeigen

Frage

Der Farbstoff Beta-Carotin enthält elf konjugierte Doppelbindungen und ist orange. Warum absorbieren Moleküle mit sieben oder mehr konjugierten Doppelbindungen farbiges Licht?

Antwort anzeigen

Antwort

Je mehr konjugierte Doppelbindungen in einem Molekül vorliegen, desto weniger Energie wird benötigt, um die Elektronen anzuregen. Entsprechend verschiebt sich das Absorptionsmaximum zu größeren Wellenlängen. 

Frage anzeigen

Frage

Wolle lässt sich gut mit ionischen Farbstoffen färben. Erkläre diese Tatsache.

Antwort anzeigen

Antwort

Wolle ist eine Proteinfaser. Die funktionellen Gruppen dieser Polypeptide enthalten viele negativ geladene Carboxylat-Gruppen und positiv geladene Ammonium-Gruppen. Mit diesen Gruppen können ionische Farbstoffe Ionenbindungen bilden.

Frage anzeigen

Frage

Um die Beladung von Kieselgel als Trocknungsmittel optisch beurteilen zu können, war früher im Handel gefärbtes Kieselgel ("Blaugel") erhältlich.  Der Farbstoff war Cobaltdichlorid. Wenn Blaugel feucht wird, verfärbt es sich von blau nach rosa. Erkläre die Farbänderung.

Antwort anzeigen

Antwort

Wenn Blaugel Wasser bindet, entsteht aus dem Cobaltdichlorid der rötliche Hexaaquo-Komplex. Ein Cobalt-Ion bindet dabei sechs Wassermoleküle als Liganden.

Frage anzeigen

Frage

Sowohl natürliche als auch synthetische Farbstoffe finden vielfach Anwendung. Nenne mind. drei dieser Anwendungsmöglichkeiten. Welche Rolle können Farben auch in der Chemie spielen?

Antwort anzeigen

Antwort

-Lebensmittelfarbstoffe

-Farblackierungen

-Vierfarbdrucker

In der Chemie werden Farbstoffe v.a. als pH-Indikatoren verwendet. Diese Farbstoffe sind meist selbst schwache Säuren oder Basen. Bei Reaktionen mit anderen Säuren oder Basen verändern sie ihre Farbe und können so einen bestimmten pH-Wertbereich anzeigen.

Frage anzeigen

Frage

Farbstoff werden nach ihrer chemischen Struktur in Farbstoffklassen eingeteilt. Nenne mind. drei dieser Farbstoffklassen.

Antwort anzeigen

Antwort

Zum Beispiel:

-Azofarbstoffe

-Anthrachinonfarbstoffe

-Indigoide Farbstoffe

-Nitrofarbstoffe

Frage anzeigen
Mehr zum Thema Farbstoffe
60%

der Nutzer schaffen das Farbstoffe Quiz nicht! Kannst du es schaffen?

Quiz starten

Über 2 Millionen Menschen lernen besser mit StudySmarter

  • Tausende Karteikarten & Zusammenfassungen
  • Individueller Lernplan mit Smart Reminders
  • Übungsaufgaben mit Tipps, Lösungen & Cheat Sheets
Finde passende Lernmaterialien für deine Fächer
Icon
Biologie
Icon
Chemie
Icon
Deutsch
Icon
Englisch
Icon
Geographie
Icon
Geschichte
Icon
Mathe
Icon
Physik
Hol dir jetzt die Mobile App

Die StudySmarter Mobile App wird von Apple & Google empfohlen.

Farbstoffe
Lerne mit der Web App

Alle Lernunterlagen an einem Ort mit unserer neuen Web App.

Mehr dazu Farbstoffe