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Chemie · Jahrgang 13 · Basiswissen

Indikatorfarbstoffe: Licht, Farbe und Struktur

Das lernst du

  1. Ich erkläre Farbigkeit als Wechselwirkung von Licht und Materie mit Absorption und Reflexion (Leistungskurs).
  2. Ich deute Absorptionsspektren mit dem Energiestufenmodell und nenne die Komplementärfarbe (Leistungskurs).
  3. Ich beschreibe das aromatische System und die elektrophile Erstsubstitution am Benzol (Leistungskurs).
  4. Ich erkläre mit dem Mesomeriemodell, wie Molekülstruktur und Farbigkeit zusammenhängen (Leistungskurs).
  5. Ich erkläre den Farbwechsel von Indikatoren mit dem Donator-Akzeptor-Prinzip an einem Triphenylmethan- und einem Azofarbstoff (Leistungskurs).
  6. Ich trenne Farbstoffgemische chromatografisch und deute Rf-Werte (Leistungskurs).

Merksätze

Licht und Farbe

Ein Stoff erscheint in der Komplementärfarbe des absorbierten Lichts.

Violett ist energiereicher als Rot.

Energiestufen

Ein Photon wird absorbiert, wenn seine Energie zur Anregungsenergie passt: E = h · c : λ.

Aromaten

Benzol hat sechs delokalisierte π-Elektronen.

Es reagiert durch Substitution und behält sein aromatisches System.

Struktur und Farbe

Ein größeres konjugiertes System senkt die Anregungsenergie.

Die Absorption verschiebt sich zu größeren Wellenlängen.

Indikatoren

Indikatorsäure und Indikatorbase haben verschiedene Farben: HIn + H₂O ⇌ In⁻ + H₃O⁺.

Bei pH = pKs sind beide gleich häufig.

Chromatografie

Rf = Laufstrecke der Substanz : Laufstrecke der Front.

Der Rf-Wert hängt nicht von der Menge ab.

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Indikatorfarbstoffe: Licht, Farbe und StrukturLicht und FarbeWas weißt du dazu? Erst selbst sagen, dann umdrehen.

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So geht es – ein Beispiel je Aufgabenart

Licht, Absorption und Reflexion

Ein Farbstoff absorbiert vor allem rotes Licht. Welche Farbe hat seine Lösung?

  1. Absorbiert wird rot.
  2. Gesehen wird die Gegenfarbe im Farbkreis.
  3. Blaugrün.

Ergebnis: Blaugrün

Absorptionsspektrum und Energiestufenmodell

Licht A hat die Wellenlänge 900 nm, Licht B die Wellenlänge 600 nm. Bestimme: Wie viel mal so groß ist die Energie je Photon von Licht A im Vergleich zu Licht B?

  1. E = h · c : λ, die Energie ist umgekehrt proportional zur Wellenlänge.
  2. E(A) : E(B) = λ(B) : λ(A) = 600 nm : 900 nm.
  3. Das Verhältnis beträgt 0,67.

Ergebnis: 0,67

Aromatisches System und elektrophile Substitution

Bestimme: Wie viele π-Elektronen sind im aromatischen System von Phenol (im Ring) delokalisiert?

  1. Phenol (im Ring) hat ein geschlossenes π-System.
  2. Gezählt werden die delokalisierten Elektronen, nicht die Bindungen.
  3. Es sind 6 Elektronen.

Ergebnis: 6 Elektronen

Mesomerie, Struktur und Farbigkeit

Wie wird die Estergruppe in einem Farbstoffmolekül eingeordnet?

  1. Prüfen: schiebt, zieht oder bildet die Estergruppe das π-System?
  2. Auxochrome schieben Elektronen, antiauxochrome ziehen sie, Chromophore bilden das System.
  3. Antiauxochrom.

Ergebnis: Antiauxochrom, die Gruppe zieht Elektronen aus dem Ring

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