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Alt 11.07.2010, 21:22   #1   Druckbare Version zeigen
McMo  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 44
Wie kommt es zur Farbigkeit von Stoffen?

Hallo zusammen,

ich habe mich gerade eben ganz allgemein gefragt, wie es denn zur Farbigkeit von Stoffen kommt. Bei z.B. konjugierten Molekülen ist es mir einigermaßen klar, wie lässt sich die Farbikeit von nichtkonjugierten Molekülen jedoch erklären (Das Brommolekül wäre beispielsweise ein Fall der mich interessiert)? Ich habe leider bis jetzt noch nichts dazu gefunden, was leider auch an der Beschränktheit meiner Terminologie in diesem Bereich liegt. Wäre nett wenn mir da jemand weiterhelfen könnte!
McMo ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.07.2010, 22:21   #2   Druckbare Version zeigen
DrGeorg Männlich
Mitglied
Beiträge: 848
AW: Wie kommt es zur Farbigkeit von Stoffen?

Gib mal bei Google "Frank-Condon" ein. Damit bekommst
du einiges über Molekülspektren.
Georg
DrGeorg ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 11.07.2010, 23:21   #3   Druckbare Version zeigen
McMo  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 44
AW: Wie kommt es zur Farbigkeit von Stoffen?

Wikipedia: In Molekülen werden die von den Atomen bekannten elektronischen Energieniveaus von Schwingungs- und diese von Rotationszuständen weiter unterteilt. Die Energieabstände zwischen elektronischen Zuständen sind am größten und liegen bei einigen Elektronenvolt, die zugehörige Strahlung liegt etwa im sichtbaren Bereich. Die Strahlung von Schwingungsübergängen liegt im mittleren Infrarot ungefähr zwischen 3 und 10 µm, die von Rotationsübergängen im fernen Infrarot, ca. zwischen 30 und 150 µm. Das Spektrum eines Moleküls besteht in der Regel aus viel mehr Linien als das eines Atoms.

Auf den ersten Blick muss ich leider sagen, dass mich die Fülle an unbekannten Ausdrücken im Moment erschlägt. Ich würde mich über eine Antwort freuen, die es schafft - im Bereich des Möglichen - die Thematik für einen der Terminologie nicht Vertrautem ersichtlich zu machen. Fürs erste reichen mir da auch grobe Vereinfachungen. Schließlich weiß ich noch gar nichts über das Thema und nehme daher jegliche Information gerne an.

Übrigens passt der Beitrag wohl doch besser in die phyikalische Chemie. Kann das jemand verschieben oder mir verraten, wie es geht?
McMo ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 11.07.2010, 23:33   #4   Druckbare Version zeigen
Kalomel Männlich
Mitglied
Beiträge: 948
AW: Wie kommt es zur Farbigkeit von Stoffen?

Grundsätzlich: Die Elektronen, die um ein Atom kreisen befinden sich in bestimmten Schalen, so viel dürfte dir bereits bekannt sein. Diese Schalen repräsentieren diskrete Energieniveaus. Die Quantenmechanik lehrt, dass Elektronen nur bestimmte diskrete Energieniveaus annehmen können. Das bedeutet, ein Elektron kann nur dann in ein höheres Energieniveau angeregt werden, wenn die nötige Energie - z.B. in Form von Licht - auf das Elektron einwirkt.

Farbigkeit entsteht, weil ein bestimmter Teil des Lichtspektrums von dem Stoff absorbiert (Elektron wird in ein höheres Niveau angeregt) und der Rest reflektiert wird. Das reflektierte Licht bzw. Spektrum ist das, was du als Farbe wahrnimmst. Soweit so grob.

Je nachdem, welche Elektronen angeregt werden, ist der absorbierte Energiebetrag größer oder geringer und die Farbe ändert sich. Die Energie, die benötigt wird, um Elektronen bestimmter Atome oder Moleküle anzuregen hängt ab vom Abstand zum Atomkern und der Art bzw. Stärke der Bindung zwischen zwei Atomen.
__________________
Wissen ist gefährlich, Unwissen die Gefahr!

"Ich bin so glücklich, mein Bester, so ganz in dem Gefühle von ruhigem Dasein versunken, dass meine Kunst darunter leidet. Ich könnte jetzt nicht zeichnen, nicht einen Strich und bin nie ein größerer Maler gewesen als in diesen Augenblicken."
(J.W.Goethe: Die Leiden des jungen Werther)
Kalomel ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.07.2010, 00:42   #5   Druckbare Version zeigen
LouisM  
Mitglied
Beiträge: 122
AW: Wie kommt es zur Farbigkeit von Stoffen?

In der Hoffnung, dass es nicht zu aufdringlich erscheint, eine kleine Frage meinerseits:

Wenn ein Elektron durch Lichtquanten angeregt wurde, dadurch die Farbigkeit entstanden ist, was passiert dann mit dem angeregten Elektron? Ich meine, wenn es wieder "zurückspringt", muss ja wieder eine Strahlungsemission stattfinden, deren Wellenlänge identisch mit der vormals absorbierten Strahlung ist: Da der gesamte Vorgang permanent abläuft, müsste dann nicht wieder Weiß herauskommen?

Wo genau ist mein Denkfehler? Was passiert mit dem angeregten Elektron?
LouisM ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.07.2010, 07:58   #6   Druckbare Version zeigen
LordVader Männlich
Mitglied
Beiträge: 2.480
AW: Wie kommt es zur Farbigkeit von Stoffen?

Ich bin schreibfaul , deshalb einfach mal hier schauen. Wenn's nicht ausführlich genug ist, einfach nachfragen.
__________________
Born stupid? Try again!

"Mit den Füßen im Zement, verschönerst du das Fundament"
LordVader ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.07.2010, 08:50   #7   Druckbare Version zeigen
drgreenthumb  
Mitglied
Beiträge: 804
AW: Wie kommt es zur Farbigkeit von Stoffen?

außerhalb des phosphoresenz und fluoresenzphänomens wird ein (großer)teil der energie beim zurückspringen in vorm von wärme abgegeben
drgreenthumb ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.07.2010, 11:26   #8   Druckbare Version zeigen
LouisM  
Mitglied
Beiträge: 122
AW: Wie kommt es zur Farbigkeit von Stoffen?

Das heißt, je mehr absorbiert wird, desto mehr Wärme wird erzeugt? Ok, das klingt logisch, siehe schwarzes T-Shirt :-) Jetzt stellt sich mir natürlich die Frage, warum dem so ist, also warum Wärmestrahlung, und kein Licht abgegeben wird. Die Energie müsste doch dieselbe sein oder? Also Absorbierte Energie = Emissionsenergie?
LouisM ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.07.2010, 11:33   #9   Druckbare Version zeigen
LouisM  
Mitglied
Beiträge: 122
AW: Wie kommt es zur Farbigkeit von Stoffen?

@ Lord Vader:
Kurze Verständnisfrage: Du sprichst davon, dass manchmal kein Photon emittiert wird, wenn das Elektron graduell wieder in den Ausgangszustand zurückkehrt. Doch da ich gelernt habe, dass der Quant jeder elektromagnetischen Welle (ergo auch Infrarot, ergo auch Wärmestrahlung) als Photon bezeichnet wird, stellt sich mir die Frage, in welcher Form die Energie dann freigesetzt wird.
LouisM ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.07.2010, 12:04   #10   Druckbare Version zeigen
3_of_8 Männlich
Mitglied
Beiträge: 556
AW: Wie kommt es zur Farbigkeit von Stoffen?

Wärme ist nicht gleich Wärmestrahlung. Jeder Körper, überhalb des absoluten Nullpunktes emittiert Wärmestrahlung. Normalerweise liegt die im Infrarot, bei sehr heißen Körpern kann sie auch aber auch noch weitaus höher liegen (sichtbares Licht, sogar Röntgenstrahlung). Wärme ist aber nicht mit Wärmestrahlung gleichzusetzen, Wärme ist lediglich die Ursache von Wärmestrahlung (und Wärmestrahlung kann Wärme übertragen). Die Temperatur eines Körpers hängt von der Bewegungsgeschwindigkeit der Teilchen zusammen - in jedem Stoff, auch in Festkörpern, sind die Moleküle/Atome ständig in Bewegung, und zwar umso mehr, je höher die Temperatur ist.

Wenn also jetzt ein Photon absorbiert wird, regt es ein Elektron an. Es kann dann, durch Fluoreszenz oder Phosphoreszenz wieder eines emittiert werde, oder eben auch das Molekül zum Schwingen oder Drehen gebracht werden, was einer kleinen Temperaturerhöhung gleichkommt.
__________________
The trouble with having an open mind, of course, is that people will insist on coming along and trying to put things in it.
- Terry Pratchett
3_of_8 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.07.2010, 13:26   #11   Druckbare Version zeigen
zweiPhotonen  
Mitglied
Beiträge: 7.407
Blog-Einträge: 122
AW: Wie kommt es zur Farbigkeit von Stoffen?

Zitat:
Zitat von McMo Beitrag anzeigen
, wie lässt sich die Farbikeit von nichtkonjugierten Molekülen jedoch erklären (Das Brommolekül wäre beispielsweise ein Fall der mich interessiert)?
Dazu steht z.B. was in dem Fachaufsatz
R.S. Mulliken: Electronic States in the Visible Halogen Bands, Phys. Rev. 36 (1930) 699
was Dir aber nicht viel helfen wird, weil
Zitat:
Auf den ersten Blick muss ich leider sagen, dass mich die Fülle an unbekannten Ausdrücken im Moment erschlägt.
Manche Dinge lassen sich nicht beliebig vereinfachen - übers Internet läßt sich auch nicht abschätzen, wieviel Kompliziertheit man Dir noch zumuten "darf" oder kann. Ich fände es sinnvoll, wenn Du jemanden persönlich fragst, vielleicht einen Deiner Lehrer. Die sollten Dir anhand Deines Hintergrundes weiterhelfen können.
__________________
Wenn es einfach wäre, hätte es schon jemand gemacht!

I said I never had much use for it. Never said I didn't know how to use it.(M. Quigley)
You can't rush science, Gibbs! You can yell at it and scream at it, but you can't rush it.(A. Sciuto)

Wer durch diese Antwort nicht zufriedengestellt ist, der möge sich bitte den Text "Über mich" in meinem Profil durchlesen und erst dann meckern.
zweiPhotonen ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 12.07.2010, 21:20   #12   Druckbare Version zeigen
McMo  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 44
AW: Wie kommt es zur Farbigkeit von Stoffen?

An zweiPhotonen:

Zitat:
- im Bereich des Möglichen - [...] Fürs erste reichen mir da auch grobe Vereinfachungen.
Mir ist sehr bewusst, dass sich viele Dinge nicht so ohne weiteres vereinfachen lassen. Gerade das Internet stellt da eine ungesunde Verlockung dar, sich auf Kosten einer didaktisch sinnvollen Gliederung, und somit befriedigendem Verständnis, so lange durchzuklicken, bis man die gewünschte Information, am besten noch in Form eines farbigen Diagramms ohne Fachterminologie, bekommen hat. Das war aber - wie bereits erwähnt - ja auch nicht der Anspruch des Threads. Ich habe lediglich auf ein paar Orientierungpunkte gehofft und optional auf eventuelle, vorausgreifende Erklärungen, mehr nicht. Die Antworten haben mich also in dem Sinne weitergebracht. Vielen Dank!
McMo ist offline   Mit Zitat antworten
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