Vorname Name Autor/-in11.12.2015 1 E-Lern- und Lehrmedium: Quantenchemie und Chemie farbiger Stoffe Quantenchemie und organische farbige Stoffe

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  • bersicht2.Das Elektronengasmodell3.Farbstoffgruppen1.Die Farbigkeit von Stoffen

  • 1.Die Farbigkeit von Stoffen

  • 1.Die Farbigkeit von Stoffen

    RetinalRetinol (Vitamin A)

  • 1.Die Farbigkeit von Stoffen

    Wellenlngenbereich des absorbierten Lichts [nm]Farbe des absorbierten Lichtsbeobachtete Farbe

    400 435 violettgelbgrn 435 480480 490 blaugrnblaugelborange 490 500 blaugrnrot500 560560 - 580 grngelbgrnpurpurviolett580 595 gelbblau 595 605 orangegrnblau 605 750 rotblaugrn

  • 1.Die Farbigkeit von Stoffen

    Wellenlnge in nm Energiegehalt E in kJmol-1 (Photonen) 200597,929 300398,667 400298,964 500239,172 600199,310 700170,837 800149,482

  • 1.Die Farbigkeit von StoffenBindungsenergien in kJmol-1

    H H 436C H 413C N305C C 348Si H318C O 358Si Si 176N H 391C F 489F F 159P H322C Cl 339Cl Cl 242As H 245C Br 285Br Br 193 O H 463C I 218I I 151 S H 367Si F 586S S 255 Se H 277O F 193Te H 241O Cl 208N N 945 F H 567O = O 498 Cl H 431C = O*820C = C 594 Br H 366C N891C C 778 I H298* im CO2

  • 1.Die Farbigkeit von StoffenBildung von Dewarbenzol, Benzvalen und Prisman aus Benzol durch Isomerisierung

  • 1.Die Farbigkeit von Stoffena) Strahlungslose Desaktivierung durch Abgabe von Wrme b) Desaktivierung durch Abstrahlung von Licht, d.h. durch Fluoreszenz und Phosphoreszenz c) Desaktivierung durch Sensibilisierungsvorgnge, d.h. durch Energiebertragung auf andere Molekle

  • 1.Die Farbigkeit von Stoffend) Fotochemische Prozesse - Dissoziation (Spaltung) von Bindungen - Dissoziation eines Brom-Molekls- Isomerisierung (siehe oben)

  • 1.Die Farbigkeit von StoffenSpektren der drei Farbzentren eines Normalbeobachters

  • 1.Die Farbigkeit von StoffenIsomerisierung durch Lichteinfall. 4-cis-Retinal wird durch Lichteinfall zu all-trans-Retinal Immonium-Salz des 4-cis-Retinals

  • 1.Die Farbigkeit von StoffenSchematische Darstellung der Funktionsweise eines Spektralfotometers

  • 1.Die Farbigkeit von StoffenSchematische Darstellung des Aufbaus eines Spektralfoto-meters

  • 1.Die Farbigkeit von StoffenSpektrum von 11-Phenyl-undecapentaenal(Pentaenal,) in Dichlormethan gelst

  • 2.Das ElektronengasmodellEindimensionaler Kasten (symbolische Darstellung)

  • 2.Das ElektronengasmodellMgliche Energiezustnde (Schwingungszustnde) eines Elektrons im eindimensionalen Kasten

  • 2.Das ElektronengasmodellGrafische Darstellung der quadrierten Wellenfunktionen und symbolische Darstellung der Aufenthaltswahr-scheinlichkeit des Elektrons (als Teil-chen) im eindimensionalen Kasten

  • 2.Das ElektronengasmodellAllgemeine Lewis-Formel eines Cyanin-Farbstoffmolekls mit 3 konjugierten Doppelbindungen und 8 -Elektronen (die freie, doppelt besetzte Elektronenwolke am Stickstoff-Atom wird in das System delokalisierter Elektronen miteinbezogen)

  • 2.Das ElektronengasmodellDas Molekl eines Cyanin-Farbstoffs als eindimensio-naler Kasten: a) Ansicht der -Elek-tronenwolken von oben; b) An-sicht von der Seite; c) Definition des eindimensionalen Kastens: Kastenlnge = L

  • 2.Das ElektronengasmodellGrafische Darstellung der Wellenfunktionen fr n = 1 bis n = 5 im eindimensionalen Kasten

  • 2.Das ElektronengasmodellGrundzustand und angeregter Zustand eines Farbstoff-molekls mit 8 -Elektronen im eindimensionalen Kasten

  • 2.Das ElektronengasmodellPotentielle Energie V der -Elektronen eines Cyanin-Molekls im eindimensionalen Kasten: oben: realer Verlauf (sche-matisch);unten: verein-fachter Verlauf (V = kon-stant; die delokalisierten Elektronen sind durch die gestrichelte Linie symbo-lisiert)

  • 2.Das Elektronengasmodell

  • 2.Das Elektronengasmodell

  • 2.Das ElektronengasmodellElektronen im eindimensionalen Kasten: Energien im hch-sten besetzten und im niedrigsten unbesetzten Zustand in Ab-hngigkeit von der Anzahl -Elektronen

  • 2.Das ElektronengasmodellCyanine

    N(j)exp in nm ber in nm Eexp in kJmol-1 Eber in kJmol-1 10 (0)590 597,1202,7206,812 (1)709,7 705,7168,5169,714 (2)818 832,446,2143,916 (3)932959,3128,3124,8

  • 2.Das Elektronengasmodell4,4'-Cyanine: Grafische Darstellung der berechneten und experimentell ermittelten Werte fr Energie bzw. Wellenlnge der absorbierten elektromagnetischen Strahlung Cyanine

  • 2.Das ElektronengasmodellGrenzformeln eines 4,4'-Cyanin-Molekls

  • 3.FarbstoffgruppenPolyene

  • 3.Farbstoffgruppen Polyene

    N(j) exp in nm ber in nm Eexp in kJmol-1 Eber in kJmol-1 4(2)217 318,6551,2376,0 6(3)260 446,0460,0268,6 8(4)302 573,4396,0208,910(5)346 700,8345,7170,912(6)369 828,2324,1144,622(11)4511465,3265,2 81,724(12)4751592,8251,8 75,230(15)5071975,0237,3 60,6

  • 3.Farbstoffgruppen Polyene: Grafische Darstellung der berechneten und experimentellenWerte fr Energie bzw. Wellenlnge der absorbierten elektro-magnetischen Strahlung (Lsemittel: Hexan)

  • 3.Farbstoffgruppen Polyene

    N(j) Eexp in kJmol-1 Eber in kJmol-1 Vkorr in kJmol-1 4(2)551,2376,0175,26(3)460268,6191,48(4)396208,9187,110(5)345,7170,9174,812(6)324,1144,6179,522(11)265,281,7183,524(12)251,875,2176,630(15)237,360,6176,7

  • 3.Farbstoffgruppen Grenzformeln eines 1,2-Butadien-Molekls Polyene

  • 3.FarbstoffgruppenIdealisierter Verlauf der potentiellen Energie der -Elektronen im Molekl 1,3,5,7,9-Decapentaen

  • 3.FarbstoffgruppenVerlauf der potentiellen Energie(____________), der Wellenfunktion (____________) und der Elektronendichte (____________) fr n = 4 bzw. n = 5 eines Molekls mit 8 -Elektronen

  • 3.FarbstoffgruppenPolyene Dimethylpolyene Methylpolyenale Phenylpolyenale

  • 3.Farbstoffgruppen

    exp in nm fr R1 R2 Name j = 5 (Lsemittel) j = 6 (Lsemittel) j = 7 (Lsemittel) CH3 CH3 Dimethylpolyene 326 (Hexan) 352 (Chloroform) 375 (extrapoliert) CHO CH3 Methylpolyenale 395 (Dichlormethan) 410 (extrapoliert) 430 (Dichlormethan) CHO C6H5 Phenylpolyenale 407 (Dichlormethan) 426 (Dichlormethan) 440 (Dichlormethan)

  • 3.FarbstoffgruppenPhenylpolyenaleTrienal (7-Phenyl-2,4,6-heptatrienal) Pentaenal (11-Phenyl-2,4,6,8,10-undecapentaenal) Heptaenal (15-Phenyl-2,4,6,8,10,12,14-pentadecaheptaenal)

  • 3.FarbstoffgruppenPhenylpolyenale

  • 3.FarbstoffgruppenPhenylpolyenale

    N(j) Eexp in kJmol-1 Eber in kJmol-1 Vkorr in kJmol-1 6(2)371,5268,6102,98(3)339,9208,9131,010(4)315,8170,9144,912(5)294,8144,6150,214(6)281,7125,3156,416(7)272,7110,6162,1

  • 3.FarbstoffgruppenGrenzformeln eines Phenylpolyenal-Molekls Phenylpolyenale

  • 3.Farbstoffgruppen

  • 3.FarbstoffgruppenFarbsalze der Phenylpolyenale

  • 3.FarbstoffgruppenZusammenhang zwischen Eexp, Eber und Vkorr fr Immonium-Salze der Phenylpolyenale (Lsemittel: Dichlormethan) Farbsalze der Phenylpolyenale

    N(j) Eexp in kJmol-1 Eber in kJ mol-1 Vkorr in kJ mol-1 8(3)243,9208,935,012(5)204,4144,659,816(7)190,5110,679,9

  • 3.FarbstoffgruppenZusammenhang zwischen Eexp, Eber und Vkorr fr Oxonium-Salze der Phenylpolyenale (Lsemittel: Dichlormethan) Farbsalze der Phenylpolyenale

    N(j) Eexp in kJ mol-1 Eber in kJ mol-1 Vkorr in kJ mol-1 8(3)241,5208,932,612(5)190,5144,645,916(7)164,8110,654,2

  • 3.FarbstoffgruppenFarbsalze der PhenylpolyenaleGrenzformeln eines Immonium-Kations Grenzformeln eines Carboxonium-Kations

  • 3.FarbstoffgruppenZusammenfassung

    N/Stoffe Eber in kJmol-1 Eexp in kJmol-1 ber in nm exp in nm Vkorr Polyene 12144,6324,1828,1369,0179,7Phenylpolyenale 12144,6294,8828,1407,0150,2Immonium-Salze 12144,6204,4828,1587,0 59,8Oxonium-Salze 12144,6190,5828,1630,0 45,9Cyanine12169,7168,5705,6709,7 1,2

  • 3.FarbstoffgruppenAnordnung der Endgruppen hinsichtlich ihres Einflusses auf die Delokalisierung der -Elektronen

    Farbstoffklasse Endgruppe Endgruppe Zunahme der Wirk- samkeit hinsichtlich des Bindungsaus-gleichsPolyene -H -H Phenylpolyenale -C6H5 -CH = O Immonium-Salze der Phenylpolyenale -C6H5 -CH = N+HR Carboxonium-Salze der Phenylpolyenale -C6H5 -CH = O+H Cyanine -NR2 -CH = N+R2

  • 3.FarbstoffgruppenAnregungsenergie Eexp fr Polyene, Phenylpolyenale, Carboxonium-Kationen, Immonium-Kationen und Cyanine

  • 3.FarbstoffgruppenLsungen der Phenylpolyenale und ihrer Farbsalze

  • 3.FarbstoffgruppenLsungen der Phenylpolyenale und ihrer Farbsalze

  • 3.FarbstoffgruppenUV/VIS-Spektren der Polyenale und ihrer Farbsalze