Wie entsteht Farbe? Chemie
Hallo, ich schreibe demnächst eine Chemie Klausur und habe ein kleines Verständnisproblem. Und zwar geht es um die Frage wie Farbe entsteht bzw. wie Farbe für uns Menschen sichtbar ist. Ich habe das (mithilfe des Chemieboards) so verstanden: Stoffe erscheinen farbig, weil sie Licht sämtlicher Wellenlänge absorbieren und nur Licht bestimmter Wellenlänge ( die im menschlichen sichtbaren Bereich liegen) reflektieren. Genauer: Die elektromagnetischen wellen werden von den Elektronen in der Atomhülle des Stoffes absorbiert. Den dadurch erreichten Energiegewinn nutzen sie, um in ein höheres Energieniveau zu gelangen. Nach der Anregung springt das Elektron wieder in den Grundzustand zurück. Die Photonen, die reflektiert werden, haben eine bestimmte Wellenlänge, die abhängt von welchem Energieniveau das Elektron zurückspringt. Beträgt diese wellenlänge nun zufällig 400nm-800nm, dann kann man das sehen.
Mein Chemielehrer hatte uns aber gesagt, dass die Lichtenergie, welche durch die Absorption aufgenommen wurde, von den Elektronen im Stoff in Bewegungsenergie und Wärme umgesetzt wird. Aber so wie ich das verstanden habe, dient die Absorption doch der Anregung auf ein höheres Energieniveau und durch den Rückfall in den Grundzustand, werden die reflektierten Wellen definiert (wird entschieden wie lang und energiereich die Welle ist).
Also meine Frage, was stimmt? Oder habe ich das einfach nur komplett falsch verstanden?
danke schonmal, lg
1 Antwort
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.