Aufgabe Zur Farbstofflehre

Bearbeitung nach fachspezifischen Vorgaben: Versuchsbeschreibung

a) 12 ml Anilin werden in 180 ml verd. HCl gelöst. 12 g NaNO2

werden in wenig H2O gelöst. Nun gibt man die NaNO2 - Lösung unter ständigem Rühren und unter Eiskühlung tropfenweise zu der Anilin/HCl-Lösung. Von den folgenden Substanzen wird jeweils eine Spatelspitze voll in 50 ml verd. NaOH gelöst und mit der zuvor hergestellten Diazokomponente versetzt: Phenol, Resorcin.

 

b) 2.1 Geben Sie den vollständigen Reaktionsmechanismus mit Erläuterungen zum obigen Experiment an.
2.2 Der eine Farbstoff ist "gelb", der andere ist "weinrot" erklären Sie diese Farberscheinung. Berücksichtigen Sie, daß die Ausgangssubstanzen farblos sind.
2.3 Welche Faserart könnte man mit obigen Farbstoffen färben, wie nennt man den entsprechenden Färbeprozeß und wie wird der Farbstoff an die Faser gebunden?
2.4 Würde die Protonenaufnahme die Farbstoffabsorption verändern?

 

 

Lösung:

2.1 Diazotierungsreaktion:

Das Diazonium-Kation wird durch Mesomerie stabilisiert.

Azokupplung: elektrophile aromatische Substitution

p-Hydroxiazobenzol "gelb"

2,4 Dihydroxiazobenzol "weinrot"

pH-Einfluß:

pH > 10 alkalisch : Diazohydroxid Ar-N=N-OH

pH < 4 sauer : viel Ar -NH+ kaum Ar -O-

Substitutionsbegründung:

OH-Gruppe ist ein +M-Substituent, welcher ausgesprochen ortho- und para-dirigierent wirkt.

 

2.2 Ausführungen zu den Begriffen der Farbtheorie

Grundzustand » angeregter Zustand

 

Chromophore: Doppelbindungssysteme, die selbst noch keine

Absorption im Sichtbaren zu besitzen brauchen.

z.B. N = N Azogruppe

-NO2 Nitrogruppe

chinoides System

Auxochrome : +M: -OH, -NH2 Elektronendonatoreigenschaften

Antiauxochrome: -M: -NO2 , -SO3H Elektronenakzeptoreigenschaften

Substituenten mit +M- oder -M-Effekt, welche die Absorption einer chromophoren Gruppe in den sichtbaren Bereich verschieben.

Bathochromer Effekt:

Verschiebung der Absorpiton zu längeren Wellenlängen = "Farbvertiefung".

"gelb": Das Pi-Elektronensystem des Diazonium-Kation wird durch einen weiteren aromatischen Ring mit einer auxochromen Gruppe erweitert.

"weinrot": Erweiterung des Pi-Elektronensystems durch einen aromatischen Ring mit zwei auxochromen Gruppen.

 

2.3 Säurefarbstoffe sind wasserlöslich und ihr Säurecharakter beruht auf den auxochromen und antiauxochromen Gruppen wie

-OH, -SO3H oder -COOH.

Sie eignen sich besonders zur Färbung von Wolle oder Seide. Durch Protonenübertragung kommt es zur Ionenbindung (gefärbte Salze).

Entsprechendes Reaktionsschema.

2.4 Bathochromer Effekt:

Verschiebung der Absorpiton zu längeren Wellenlängen = "Farbvertiefung".

Die starke Ausdehnung eines solchen delokalisierten Systems führt zu einer Verkleinerung der Energiedifferenz zwischen Grund- und angeregtem Zustand, also einer Verschiebung der Lichtabsorpiton ins Gebiet längerer Wellenlängen.

;

gelb D Farbvertiefung, Oktettregel muß beachtet werden, Ladung verstärkt den Mesomeren-Effekt.

Zurück zur Übersicht