Wie entsteht Farbe? Chemie

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Versuchen wir es der Reihe nach: Alle Substanzen können zumindest Licht streuen, d.h. ohne Veränderung der Wellenlänge in der Richtung ändern.  Die Fähigkeit, Licht zu streuen, wächst in vielen Fällen mit der Frequenz, deshalb wird blaues Licht stärker gestreut (der Himmel ist blau), aber der Effekt ist klein und spielt meist keine so große Rolle.

Nach dem was ich bisher gesagt habe, müßten alle Stoffe weiß (oder leicht bläulich) sein, oder transparent mit weiß glitzernden Oberflächen. Und das trifft ja auch für viele Stoffe zu.

Aber viele Stoffe sind auch farbig. Das kommt durch Absorption zustande und ist an ganz spezifische Eigenschaften der betreffenden Moleküle gebunden. Diese Moleküle können bestimmte, (meist) ganz scharf definierte Energien aus der Speisekarte von vorhandenem Licht herausnehmen. Was danach übrigbleibt, wird dann gestreut wie im nicht-absorptiven Fall.

Wie Du richtig schreibst, beruht der Mechanismus der Absortion darauf, daß die Elektronen angeregt werden. Wenn das Licht gefressen und das Elektron angeregt ist, dann können verschiedene Dinge passieren: Entweder, die Überschußenergie des Elektrons wird in Wärme umgewandelt, und das Elektron landet wieder im Grundzustand. Oder, die Überschußenergie wird wieder als Licht abgegeben und verläßt als Fluoreszenzstrahlung das System; das Elektron sitzt dann wieder im Grundzustand. Eher selten kann das ganze Molekül an der Überschußenergie zerbrechen und eine chemische Reaktion eingehen, die ohne Licht nicht möglich gewesen wäre; das nennt man dann Photochemie.

In Deiner Erklärung hast Du Reflexion (eine Streuung an der Oberfläche) und Fluoreszenz (Energietransfer zwischen Materie und Licht) verwechselt. Die meisten Medien fluoreszieren so schwach, daß man es mit freem Auge gar nicht sehen kann; trotzdem können sie natürlich reflektieren.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Chemiestudium mit Diss über Quanten­chemie und Thermodynamik