Pigment-farbstoffe

Lacke

Farb-fotographie

Inhalt

Farbfotographie Aufbau Analogkamera Prozess im Film Entwicklung Vom Negativ zum Positiv Farbige Fotos

Pigmentfarbstoffe Lacke

Aufbau Analogkamera

Aufbau Analogkamera

Fotografischer Prozess

Film: Silberhalogenkristalle auf Gelatineschicht

Einstrahlung von Licht:

einige Silberionen können im Gitter wandern

Absorbtion von Photonen: Elektron wird vom Valenz- ins Leiterband angeregt (Photoelektron)

+ 2-

Erklärung Bändermodell

vom Bohr’schen Atommodell zum Bändermodell

Erklärung Bändermodell

Valenzband: letztes besetztes Energieband Leiterband: nächst höheres Band Abstand zw.

Bändern: Bandlücke (je kleiner desto leitender)

Leiter: Valenzband nicht voll besetzt

Fotografischer Prozess

Film: Silberhalogenkristalle auf Gelatineschicht

Einstrahlung von Licht:

einige Silberionen können im Gitter wandern Absorbtion von Photonen: Elektron wird vom

Valenz- ins Leiterband angeregt (Photoelektron)

+ 2-

Photoelektron kann sich auf Leiterband frei bewegen

reagieren mit Silberionen

Fotografischer Prozess

schnelle Rückreaktion Oberfläche der Silberhalogenitkristalle

(AgX) behandelt, sodass Ag2 an ihrer Oberfläche haften

Reifkeime Entstehung von Ag-Clustern

Cluster mit 4 oder mehr Ag-Atomen: Latentbildkeime

Spektrale Sensibilisierung

Absorbtion nur bei Energie, die der der Bandlücke entspricht

bei AgBr: 2,6eV E = h*(c/λ ) Absorbtion von λ <480nm (blau bis UV)

sichtbares Spektrum: ca. 400-700nm Belichtung von AgX reicht nicht aus adsorbtion eines Sensibilisatormolekül

an AgX-Oberfläche

Spektrale Sensibilisierung

Sensibilisator: benötigt geringere Anregungsenergie absorbiert auch höhere λ

Photoelektron des Sensibilisators geht in Leiterband des AgX-Kristalls über

Erzeugung von Latentbildkeimen

Entwicklung

Latentbildkeime werden sichtbar gemacht

Latenzkeime oxidieren Entwicklerflüssigkeit

Entwicklerkation wird zu Farbstoffmolekül

damit nicht auch AgX-Kristalle (ohne Latentbildkeime) angegriffen werden rechtzeitiger chemischer Stopp der Reaktion

Entwicklung

Mechanismus

anodischer Teilprozess:Entwickler wird von Latenzkeim oxidiert

kathodischer Teilprozess:Elektronen neutralisieren Silberionen

Entstehung von Farbstoff durch Reaktion mit Kuppler

Fixieren

Film enthält noch AgX-Kristalle kann noch nicht ans Tageslicht

Kristalle werden in Natriumthiosulfat abreagiert zu Kompleysalt

Komplexsalz kann mit Wasser abgewaschen werden

Erstellen eines Positivs

Negativ: enthält Farbstoff an beleuchteten Stellen

an beleuchteten Stellen dunkel und umgekehrt

Negativ wird auf Lichtempfindliches Papier gelegt

Papier wird durch Negativ belichtet an dunklen Stellen des Negativs

schwache Belichtung Positiv hell schwarz-weiß-Bild

Negative für Farbfotografie

Film mit 3 Schichten für die 3 subtraktiven Grundfarben (yellow, magenta, cyan)

je nach Wellenlänge oxidieren die AgX-Kristalle in einer anderen Schicht

Farbige Positive

auch auf dem Trägermaterial werden unterschiedliche lichtempfindliche Schichten aufgebracht

Schichten: Rot-, Grün- und Blauempfindlich

Belichtung durch Negativ Farbiges Bild

Inhalt

Farbfotographie Pigmentfarbstoffe

Definition natürliche Vorkommen anorganische und organische Pigmente Effektpigmente Verwendungsbereiche Toxikologie

Lacke

Definition

Farbstoffe, die im Anwedungsmedium unlöslich sind

auch Substratfarben genannt farbgebende und farblose Komponenten

werden unlöslich miteinander verbunden Dispergierung: Farbpigmente werden auf

Dispergierungsmedium (“Trägermedium”) gleichmäßig verteilt

natürliche Vorkommen

Farbträger so gut wie aller pflanzlichen/tierischen Zellen/Oberflächen z.B. Haare, Feldern, Blätter, ...

Mangel an Pigmenten: Albinismus keine technische Verwendung natürlicher

Pigmente

anorganische Pigmente

reagieren nicht mit Sauerstoff resistent gegen Alterung

meist sehr hitzebeständig Verwendung in Porzellanmalerei

geringere Vielfalt als organische oft gesundheitlich bedenklich

(Schwermetallverbindungen)

organische Pigente

Bsp.: Hämoglobin (Blutfarbstoff), Indigo Leukoformen (nicht pigmentiert) werden

durch Oxidation zu Pigmentfarbstoffen synthetisch hergestellte Pigmente

Unterteilung in Azo- und Nichtazopigmente (Azopigmente: enthalten mind. eine -N=N- Gruppe)

Effektpigmente

Bronze- bzw Aluminiumpigment goldenes bzw. silbernes Schimmern Qualität hängt von Regelmäßigkeit und

Größe der Teilchen ab

Effektpigmente

Perlglanz- oder Interferenzpigmente Beschichtung mit mehreren sehr dünnen

Oxidschichten (ca. 100nm) Dünnschichtinterferenz

(Dünnschicht-)Interferenz

Aufspaltung des kontinuirlichen Spektrums in einzelne Wellenlängen (ähnlich wie beim Prisma)

Effektpigmente

Perlglanz- oder Interferenzpigmente Beschichtung mit mehreren sehr dünnen

Oxidschichten (ca. 100nm) Dünnschichtinterferenz Erzeugung von praktisch beliebigen

Farbnuance blickwinkelabhängige Farbe (“Farb-Flop”) Beispiele Interferenz: Holo-Geschenkband,

Luftballon, Schneekugel; an dünnen Schichten: Öllache, Seifenblase)

Effektpigmente

Leuchtpigmente Fluoreszenzpigmente für Tagleuchtfarben

(“Neonfarben”) Phosphorizierende Stoffe für

Nachtleuchtfarben

Fluoreszenz

durch Fluoreszenz kann UV-Licht sichtbar werden

kein Nachleuchten

Phosphoreszenz

Elektron verweilt bis zu mehrere Stunden in metastabilem Zustand Nachleuchten

Effektpigmente

Radiolumineszenspigmente Alpha- Betta- oder Röntgenstrahlung

(radioaktiv) regen Gas oder Beschichtung zum Leuchten an

Heute in Uhren, Amaturen: Tritium (Betastrahler)

Strahlung extrem schwach

Verwendungsbereich

Lacke, Anstrichfarben Druckerfarben Färbung von Kunststoffen Künstlerfarben, Buntstifte Textildruck Kosmetika

Toxikologie

aufgrund ihrer Unlöslichkeit weitestgehend unbedenklich

gesundheitliche bedenken wegen Staubcharakter

Verwendung mit Binde- und Lösemitteln toxikologische Wirkung dieser Stoffe

Inhalt

Farbfotographie Pigmentfarbstoffe Lacke

Begriffsklärung Zusammensetzung Bindemittel Lösungsmittel Additive Trocknung des Lacks

Was sind Lacke?

Beschichtungsstoffe bildet einen dünnen Film

Veredleung z.B. durch Farbe, Glanz, Lotuseffekt

Schutz des Untergruds z.B. vor Korrosion, Licht, Wärme

Zusammensetzung von Lacken

Bindemittel - Aufgabe

verbindet die einzelnen Bestandteile des Lacks

bewirkt Haftung von Lack auf Oberfläche

Bindemittel - Funktionsweise besteht aus (Kunst-)Harzen, Ölen oder

Kunststoffen Synthese von Kunstharzen:

Polymerisation Polymere

lange Ketten hohe intermolekulare Kräfte

Polymerisation

Verbindung der Monomere zu einem Polymer

Mechanismen: Polymerisation (anionisch, kathionisch, radikalisch), Polykondensatio, Polyaddition

Zusammensetzung von Lacken

Lösungsmittel - Aufgabe

Verdünnung, damit Lacke verarbeitet werden können

Geschwindigkeit der Verdunstung beim Trocknungsprozess beeinflusst Eigenschaften des Lacks

Beispiele: Benzine, Acetone, Wasser (oft Kombinationen)

Zusammensetzung von Lacken

Additive

Zusätze mit gewissen Eigenschaften Beispiele: Beschleuniger/Härter,

Korrosionsschutz

Trocknung des Lacks

Physikalische Trocknung

Verdunsten der Lösungsmittel führt zu “Verkleben” der Bindungsmittelketten durch Intermolekulare Kräfte

kann durch Lösemittel wieder verflüssigt werden

Dämpfe werden freiLösemittel

Chemische Vernetzung

erneute Vernetzung der langen Polymermoleküle Usachen:

Oxidation, Hitze Kalthärten von Zwei-Komponenten-Lack

Bindemittel

Härter

Quellen

Physikjornal, 12/2013 Spektrum der Wissenschaft, 12/2013 http://www.chemie.de/lexikon/Pigment.h

tml http://daten.didaktikchemie.uni-bayreut

h.de/umat/fluoreszenz/fluoreszenz.htm http://me-lrt.de/atome-hulle-und-kern http://www.chemiedidaktik.uni-wupperta

l.de/material/gestaltungs_technik/6_lacke.pdf

http://www.kunststoff-schweiz.ch/html/kationische_polymerisation.html

http://de.wikipedia.org/wiki/Lumineszenz http://www.photovoltaiksolarstrom.de/ph

otovoltaiklexikon/leitungsband-und-valenzband

http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umat/farbfotografie/farbfoto.htm

Bildquellen

http://static.cosmiq.de/data/de/3dc/36/3dc3612e9345561ffe892a1ec33253a4_1_orig.jpg

http://www.chemgapedia.de/vsengine/media/vsc/de/ph/14/ep/einfuehrung/wellenoptik/bilder/sk10_1.png

http://1.bp.blogspot.com/-1UgWDv76CIs/TuJ3e3iD3SI/AAAAAAAAFQM/FjIWu-GVFvc/s1600/DSCI4371.JPG

http://www.stempelfeld.de/Fluchtwegschild-im-Dunkeln.jpg

http://watch-wiki.org/images/thumb/1/18/GO_Senator_Navigator_Ewiger_Kalender_4.jpg/180px-GO_Senator_Navigator_Ewiger_Kalender_4.jpg

http://referate.mezdata.de/sj2009/dslr_sinan-saglam/res-wiki/slr1.jpg

http://www.buecherundbilder.de/images/einaeugige-slr.jpg

http://www.photovoltaiksolarstrom.de/wp-content/uploads/2012/09/entstehung_energieb%C3%A4nder.gif

http://www.halbleiter.org/img/grundlagen/leiter/potentialtoepfe.gif

http://www.chemgapedia.de/vsengine/media/vsc/de/ch/11/aac/vorlesung/kap_2/kap2_6/grafik/e_level.gif

Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit!