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ENTSTEHUNG UND WAHRNEHMUNG VON FARBE
Farbe entsteht durch Wechselwirkung von Materie mit Licht, entweder durch Interferenzphänomene
oder durch Absorption im sichtbaren Bereich. Bereits im Jahre 1690 ordnete der niederländische
Physiker Christian Huygens dem Licht ähnlich wie dem Schall eine Wellennatur zu. Im 19.
Jahrhundert schloss der Physiker James Clerk Maxwell, dass Licht sich als elektromagnetische Welle
fortbewegt. Die meisten elektromagnetischen Wellen wie Radiowellen oder die Röntgenstrahlung sind
für unser Auge nicht sichtbar. Die Wellen unterscheiden sich in ihrer Wellenlänge. Die Wellenlänge
des für uns sichtbaren Lichts liegt zwischen 770 nm und 400 nm und wird als optisches Spektrum
bezeichnet.
sichtbares
Licht
Wechsel- Rundfunk Mikro- Infrastrom
wellen
rot
108
104
100
RöntgenkosUltra- strahlung, mische
violett Gamma- Höhenstrahlung strahlung
10-4
10-8
10-12
Wellenlänge
in Meter
Das optische Spektrum selbst ist aus verschiedenen elektromagnetischen Wellen zusammengesetzt, die
in unseren Augen unterschiedliche Farbwahrnehmungen erzeugen:
UV
IR
700
600
500
400
Wellenlänge
in nm
Das Auge besitzt auf der Netzhaut drei verschiedene Farbsinneszellen (rot, grün, blau). Werden diese
gleichzeitig angeregt, erhält man den Farbeindruck Weiß. Weißes Licht kann als Mischung von
mehreren elektromagnetischen Wellen aus dem optischen Spektrum bezeichnet werden. Die „Additive
Farbmischung“ erbringt einen experimentellen Beweis: Weißes Licht wird durch das Mischen von
mehreren farbigen Lichtquellen erzeugt. Wird nun von einem Stoff ein bestimmter
Wellenlängenbereich aus dem sichtbaren Spektrum absorbiert, so erscheint dieser Stoff farbig, und
zwar in der sogenannten Komplementärfarbe:
Wellenlänge des absorbierten
Lichts (in Nanometer)
400 - 435
435 - 480
480 - 490
490 - 500
500 - 560
560 - 580
580 - 595
595 - 605
605 - 770
zugeordnete Farbe des
absorbierten Farbanteils
violett
blau
grünblau
blaugrün
grün
gelbgrün
gelb
orange
rot
Farbeindruck des "Restlichts"
(reflekt. Komplementärfarbe)
gelbgrün
gelb
orange
rot
purpur
violett
blau
grünblau
blaugrün
1
Struktur und Absorption im sichtbaren Bereich
Die Absorption von Licht im sichtbaren Bereich führt zur elektronischen Anregung des absorbierenden
Stoffes: die aufgenommene Lichtenergie dient also dazu, das Molekül aus dem elektronischen
Grundzustand in einen angeregten Zustand zu überführen. Voraussetzung dafür ist das Vorhandensein
„mobiler“ Elektronen, im speziellen Valenzelektronen. Im Falle organischer Farbstoffe erfolgt
Absorption im sichtbaren Bereich falls ein sogenanntes delokalisiertes Elektronensystem vorhanden
ist.
Unter delokalisierten -Elektronensystemen versteht man Strukturen, deren -Elektronen nicht auf
einzelne Doppelbindungen lokalisiert, sondern über größere Bereiche des Moleküls ausgedehnt
(delokalisiert) sind. Verbindungen, die derartige delokalisierte - Elektronensysteme enthalten, lassen
sich in der Regel nicht durch eine einzige Valenzformel beschreiben. Es müssen mehrere sogenannte
„mesomere Grenzstrukturen“ zur korrekten Beschreibung der Bindungsverhältnisse verwendet
werden. Man bezeichnet dieses Verhalten als Mesomerie. Paradebeispiel ist das Benzol, bei dem in der
klassischen Valenzschreibweise je drei Bindungen Einfach-und Doppelbindungen wären. Tatsächlich
sind aber alle sechs Bindungen völlig gleichartig. In anderen Worten, Benzol muss als Überlagerung
zweier gleichwertiger Grenzstrukturen dargestellt werden. Beide Grenzstrukturen liefern den gleichen
Beitrag.
Benzol
Der Prozess des Sehens
Beim Sehvorgang werden von unseren Augen elektromagnetische Strahlen aufgenommen, die in eine
Wahrnehmung umgewandelt werden. Die Rezeptoren (Stäbchen und Zapfen) nehmen den
physikalischen Reiz (Farbreiz) auf. Die Stäbchen nehmen ausschließlich Helligkeitsunterschiede wahr.
Sie sind mit der Flüssigkeit „Sehpurpur“ (Rhodopsin) gefüllt. Es handelt sich bei dieser Substanz um
den an Eiweißmolekül (Opsin) gebundenen Carotinoidfarbstoff Retinal. Die Einwirkung von Licht
führt zu einer strukturellen Änderung dieses Farbstoffes. Die Zapfen können die unterschiedlichen
Farben wahrnehmen, dabei unterscheidet man zwischen Zapfen die entweder rotes, grünes oder blaues
Licht besonders stark absorbieren. Die Wirkungsweise der Zapfen wird im folgenden Experiment
demonstriert:
Fixiert man eine Minute lang den orange-roten Kreis im linken Kasten und blickt danach sofort auf die
weiße Fläche des rechten Kastens, wird ein hellblauer Farbeindruck wahrgenommen werden. Die
rotempfindlichen Zapfen auf der Netzhaut ermüden allmählich beim längeren Betrachten des orange-
roten Kastens. Blickt man danach auf die weiße Fläche, erbringen die ermüdeten, rotempfindlichen
Zapfen nicht mehr ihre volle Leistung, sodass bevorzugt die blau und grünempfindlichen Zapfen
reagieren. Der Farbeindruck Weiß wird nicht mehr gesehen, da die „rot-orange Farbkomponente“ im
Gehirn teilweise nicht ankommt.2
Bedeutung der Farbe Blau
Nach diesen grundlegenden Bemerkungen zur Wahrnehmung von Farbe im Allgemeinen möchte ich
nun im Folgenden auf die psychologische Bedeutung der Farbe Blau und auf ihre Symbolik in der
Kunst eingehen. Die Farbe Blau gilt als Farbe des Himmels oder des Wassers. Die blaue Färbung des
Himmels kann durch eine Lichtstreuung des Sonnenlichts an den Luftmolekülen und den Staubteilchen
erklärt werden. Die erste Farbe, die der Mensch in der Steinzeit bewusst wahrnahm und mit
Symbolwirkungen belegte, war jedoch die Farbe Rot. Es ist möglich, dass die Farben Blau und Grün
erst im Laufe der jüngeren Menschheitsentwicklung von anderen Farben unterschieden werden
konnten.
Blau ist die Farbe aller Himmelsgötter und symbolisiert das Ferne, das Göttliche, das „Geistige“. Diese
Vorstellung fand sich bereits bei den Ägyptern, spätere Kulturen übernahmen sie. Der ägyptische Gott
wurde mit blauer Hautfarbe dargestellt. Dem blauen Lapislazuli (anorganisches Pigment) wurden
lebensspendende Eigenschaften
nachgesagt. Die Ägypter erfanden auch das blaue Glas (Smalte;>wegen zu großer Giftigkeit kann der
Versuch nicht durchgeführt werden), welches zusammen mit dem Lapislazuli bei Statuen und Särgen
der Pharaonen zur Darstellung der Augen, Haare und Kronen diente. Der wichtigste Fluss Ägyptens,
der Nil, wird auf altägyptischen Grabbildern ebenfalls immer in blauer Farbe dargestellt. Blaue
Nilpferde als Kunsthandwerk waren als Symbol für den lebensspendenden Fluss sehr begehrt.
In ägyptischen Tempelräumen leuchten die Himmelsdarstellungen an den Decken intensiv blau und
tragen gelbe Sterne. Das Blau ist die Farbe des Kosmos, des Laufs der Sonne und der Sterne am
Firmament, welches am Rand mit dem Blau der Ozeane verschmilzt. Der Schmuck des Tutanchamun
besteht aus Gold und Lapislazuli. Gold galt wie Blau als Farbe des Göttlichen. Die Ägypter sahen im
tiefen Blau des Wassers das Leben und im unermesslichen Blau des Himmels das Göttliche, somit
findet sich der Ursprung für die Symbolik der Farbe Blau bereits im alten Ägypten.
Während im Mittelalter die Farbe Rot die Farbe der Adligen war, war das matte Blau des Färberwaids
die Farbe der Dienstboten und der niederen Stände. Die mit dem aus Asien stammenden Indigo
leuchtend blau gefärbten Gewänder waren anfangs hauptsächlich der Gesellschaft der französischen
Königshöfe vorbehalten. Mit dem Import des indischen Indigos wurde der leuchtend blaue Farbstoff
jedoch auch zum Blaufärben von Arbeitskleidung („blauer Anton“) benutzt. Noch heute werden die
Blue Jeans, die ursprünglich als Arbeitshosen für die Goldgräber in Kalifornien erfunden wurden, mit
Indigo gefärbt.
Die blaue Blume ist ein beliebtes Motiv in der Dichtung der Romantik. In dem 1802 von Novalis
erschienenen Romanfragment „Heinrich von Ofterdingen“ träumt der Held von einer blauen Blume,
die ihn mit einer großen Sehnsucht erfüllt:
Was ihn aber mit voller Macht anzog, war eine hohe lichtblaue Blume, die zunächst an der Quelle
stand und ihn mit ihren breiten, glänzenden Blättern berührte. Rund um sie her standen unzählige
Blumen von allen Farben, und der köstlichste Geruch erfüllte die Luft. Er sah nichts als die blaue
Blume und betrachtete sie lange mit unnennbarer Zärtlichkeit.
Die poetische Farbsymbolik der Farbe Blau bei Novalis soll eine sehnsüchtige, träumerische
Stimmung auslösen und gleichzeitig Geborgenheit und Ruhe erzeugen.
Der berühmte Maler des Expressionismus, Wassily Kandinsky, schrieb in seinem berühmten Buch
„Über das Geistige in der Kunst“ 1910:
„Die Neigung des Blaus zur Vertiefung ist so groß, dass es gerade in tieferen Tönen intensiver wird
und charakteristischer innerlich wirkt. Je tiefer das Blau wird, desto mehr ruft es den Menschen in das
Unendliche, weckt in ihm die Sehnsucht nach Reinem und schließlich Übersinnlichem.“ (Kandinsky) 3
Wassily Kandinsky und Franz Marc gründeten 1911 die Münchner Künstlervereinigung „Der Blaue
Reiter“. Berühmt geworden sind die blauen Pferde von Franz Marc.
Noch heute gilt die Farbe Blau als Farbe der Treue, denn Treue erweist sich erst aus der Sicht der
Ferne, wenn Gelegenheit zur Untreue gegeben ist. Blaue Blumen wie Vergissmeinnicht, Veilchen oder
Männertreu symbolisieren die Treue. Blau versetzt in einen Zustand des Träumens, die Farbe stimmt
sehnsüchtig, sie wirkt beruhigend und führt zu einer ernsthaften Sicht der Dinge nach innen. Sie gilt
als Farbe des Gemüts und stimmt positiv.
Blau ist neben Rot bei den Deutschen die beliebteste Farbe. Daraus (und aufgrund ihrer positiv
stimmenden Wirkung) ergibt sich wohl auch ihre häufige Verwendung in der Werbung. Viele
Unternehmen benutzen die Farbe in ihrem Firmensignet (Aral, Levis, Nivea). Waschmittelfirmen
suggerieren mit dem Blau Sauberkeit und Frische für weiße Wäsche, Getränkefirmen setzen die „blaue
Wirkung“ der erquickenden Flüssigkeiten ein, um Kühle und Leichtigkeit zu vermitteln. Das Blau der
Tempotaschentücher zum Beispiel soll die „Softwirkung“ des Produkts hervorheben.
ÜBERBLICK ÜBER FARBMITTEL
Man schätzt, dass heuer jährlich in der Welt etwa vier Millionen Tonnen Farbmittel verbraucht
werden. Das entspricht einem Wert von etwa 5 Milliarden Euro. In der Industrie werden alle
farbgebenden Stoffe unter dem Sammelbegriff Farbmittel zusammengefasst. Dabei unterscheidet man
zwischen zwei großen Gruppen, den Pigmenten und den Farbstoffen (siehe Schema). Als
Unterscheidungskriterium dient bei dieser Unterteilung die Löslichkeit im Anwendungsmedium.
FARBMITTEL
Farbstoffe
Pigmente
anorganische
natürliche
Azopigmente
natürliche
organische
synthetische
synthetische
Metallkomplexpigmente
Polycyclische Pigmente
Pigmente
Farbmittel, die im Anwendungsmedium nicht löslich sind, bezeichnet man als Pigmente. Natürlich
vorkommende anorganische Pigmente, wie Ocker (gelb) und Umbra (braun) wurden schon vor mehr
als 15.000 Jahren für Höhlenmalereien in Nordspanien verwendet.
Zinnober, Azurit, Malachit und Lapislazuli waren schon im 3. Jahrtausend v. Chr. in China bzw.
Ägypten als Pigmente bekannt. Um etwa 2000 v. Chr. stellte man bereits durch Brennen von
natürlichem Ocker rote und violette Pigmente für Töpferwaren her. Eine eigentliche Pigmentindustrie
begann erst im 18. Jahrhundert mit der Entdeckung der Pigmente Berliner Blau und Cobaltblau.
Unter den synthetischen anorganischen Pigmenten spielt Titandioxid als Weißpigment eine
überragende Rolle. Der jährliche Verbrauch liegt weltweit bei 2,5 Millionen Tonnen. Titandioxid
absorbiert das Licht nicht, sondern streut es. Wegen seines ausgezeichneten Deckvermögens und
seiner hohen Licht- und Chemikalienbeständigkeit wird es in Lacken und in Anstrichfarben verwendet.
Man setzt es aber auch zur Weißfärbung von Puder, Salben und Zahnpasta ein.
Das wichtigste Schwarzpigment ist Ruß. In China wurde er schon 3000 v. Chr. Als Lampenruß
gewonnen und beispielsweise für Tuschezeichnungen verwendet. Billiger Zeitungsdruck enthält Ruß
als Pigment. Auf der Lichtstreuung feinster Metallplättchen beruht die Wirkung von Metalleffekt- und
Glanzpigmenten. Metalleffektpigmente werden bei Metallic-Lackierungen von Autos verarbeitet.
Glanzpigmente dienen zum Auftragen von Lidschatten. Leuchtpigmente ermöglichen den Bau und
Einsatz von Leuchtstoffröhren. Die größte Gruppe organischer Pigmente sind die Azopigmente. Eine
zweite wichtige Klasse sind die Metallkomplexe. Die bedeutendsten Vertreter dieser sind die
Kupferphthalocyanine.
Verwendung der Pigmente in der Kunstmalerei
In der Kunstmalerei häufig verwendete blaue Pigmente sind das Berliner Blau und der Ultramarin.
Berliner Blau ist das erste synthetische Pigment und wurde 1704 von Diesbach entdeckt. Es ist ein
blaues, lichtechtes Pigment das beim Zusammengießen von Fe(III)-salzlösungen mit „gelbem
Blutlaugensalz“ K4[Fe(CN)6] entsteht. Es findet Verwendung als Anstrichmittel, zur Herstellung von
Druckfarben, Tinte, zum Färben von Tapeten und in der Kunstmalerei.
Reines Ultramarinblau ist ein kräftig blau leuchtendes Pigment, welches sich in Lösungsmitteln nicht
löst. Das Pigment ist in seiner chemischen Zusammensetzung dem Lapislazuli ähnlich, es ist jedoch
ein reines Kunstprodukt. Es gehört zur Gruppe der Natrium-Aluminium-Silicate und enthält im
Molekülbau Schwefelatome. Diese sind für die färbende Wirkung des Pigments verantwortlich.
Ultramarinblau ist ungiftig, sehr lichtecht, hitzebeständig, wird aber von Säuren aus natürlichen oder
anthropogenen Emissionen angegriffen. Salzsäure reagiert mit den Schwefelatomen zu
Schwefelwasserstoff. Die Empfindlichkeit gegenüber Säuren erklärt, warum das Blau alter Ölgemälde
im Laufe der Zeit immer „blinder“ wird (Ultramarinkrankheit).
Gewinnung:
Man mischt 39 Gewichtsteile weißen Ton mit 30 Teilen Soda, entwässert, gibt 28 Teile gemahlenen
Schwefel und 3 Teile Harz oder Pech hinzu, vermischt das ganze gut und erhitzt es in einem Ofen bei
heller Rotglut (700 - 800°C) 20 - 50 Stunden lang. Die Abkühlung muss langsam unter Luftabschluss
innerhalb 10 - 14 Tage erfolgen. Der entstehende Rohbrand ist noch mit Natriumsulfat verunreinigt,
welches durch anschließende Wasch- und Reinigungsprozesse beseitigt wird. Je nach
Mischungsverhältnis erhält man ein grün- oder violettstichiges Ultramarinblau.
Obwohl der Herstellungsprozess sehr aufwendig erscheint, ist das Endprodukt relativ preisgünstig.
Während ein Kilogramm Lapislazulipigment heute noch mehr als 7.000 Euro kostet, erhält man ein
Kilo des künstlichen Ultramarins für ca.7 Euro. Ultramarin ist heute eines der wichtigsten
mineralischen Blaupigmente für Öl- und Aquarellfarben, für Druckfarben, für Dispersionsfarben, für
Lacke und zum Färben von Kunststoffen. Das Blau der Niveadosen beispielsweise wäre ohne
Ultramarinblau nicht denkbar. Die Textilindustrie setzt es als Waschblau schon seit längerer Zeit ein,
da es als Komplementärfarbe zu Gelb den gelben Farbton aufhebt und die Textilien rein weiß
erscheinen lässt.4
Farbstoffe
Farbmittel werden als Farbstoffe bezeichnet, wenn sie sich in dem zu färbenden Medium lösen oder in
Lösung verarbeitet werden. Natürliche organische Farbstoffe können pflanzlichen oder tierischen
Ursprungs sein. Noch heute werden zum Beispiel im Kaschmirtal im Himalaja von Hand die Blüten
einer Krokusart gesammelt. Aus etwa 80 000 getrockneten Blütennarben lässt sich ein Kilogramm
Safran gewinnen. Er wird zum Färben der kräftig gelben Gewänder buddhistischer Mönche verwendet.
Heute haben synthetische organische Farbstoffe die natürlichen Farbstoffe weitgehend verdrängt.
Überwiegend werden sie zum Färben von Textilien eingesetzt. Etwa 40% des gesamten Weltbedarfs
an Farbstoffen wird in Europa produziert. Damit stellt die Farbstoffindustrie einen wichtigen
Wirtschaftszweig dar.
Textilfarbstoffe
Beim Färbeprozess spielt die Natur der Faser eine große Rolle. Nur ganz wenige Farbstoffe eignen
sich ohne weiteres zur Färbung verschiedenartiger Fasern. Es müssen daher je nach Art der Faser und
des Farbstoffes unterschiedliche Techniken für die Farbgebung angewandt werden.
Einteilung der Textilfarbstoffe
In erster Linie werden die Textilfarbstoffe nach Art des Färbeprozesses eingeteilt:
Farbstoff
Färbeprozess
Saure und basische Farbstoffe Wolle und Seide besitzen als
Proteine basische und saure
funktionelle Gruppen->beim
Färben treten Protonenübertragungen ein
Farbstoffmoleküle
haften
durch
Ionenbindungen auf der Faser
Beispiele
Methylenblau
(basisch),
Martiusgelb (sauer), Echtrot
(sauer)
Direktfarbstoffe
(„substantive“ Farbstoffe)
Kongorot (1883 von Böttiger
entdeckt), Chicagoblau,
Siriuslichtblau
Beizenfarbstoffe
Küpenfarbstoffe
Farbstoffe, die aus einer
wässrigen Lösung ohne
weitere Vorbehandlung auf
Baumwolle aufziehen
Imprägnierung der
Baumwollfaser mit
Metallsalzen; diese bilden mit
dem Farbstoff
Ionenbindungen oder
Chelatkomplexe
Reduktion in Standgefäßen
(„Küpen“)
Färbung vor allem von
Baumwolle; haftet fest an der
Faser; Anteil am
Gesamtverbrauch der
Alizarin, Alizaringelb R.
Indigo
Entwicklungsfarbstoffe
Metallkomplexfarbstoffe
Dispersionsfarbstoffe
Reaktivfarbstoffe
Baumwollfarbstoffe heute:
40%
Erzeugung des Farbstoffes
direkt auf der Faser (zum Bsp.
durch Azokupplung)
Wasserlösliche Komplexe
farbiger Moleküle
Farbstoffe werden in
wässriger Lösung dispergiert
und diffundieren von dort in
die Faser
Jüngste Entwicklung auf dem
Gebiet der Farbenchemie
Gehen mit Faser echte
chemische Bindungen
(Kovalenzbindungen) ein >
haften gut auf der Faser;
Baumwollfärbung
Naphthol-AS-Farbstoffe
Neolanfarbstoffe,
Irgalanfarbstoffe
Cibacetblau
Procionfarbstoffe,
Cibacronfarbstoffe5
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