Kolorowa chemia, czyli czemu

Kolorowa chemia, czyli czemu

niebieski długo był niemodny

1961

1889 1890

1904 1872

Święta Anna Samotrzecia Leonardo da Vinci

1506-1513

Święta Anna Samotrzecia Leonardo da Vinci

1506-1513 2011-2012

Malarstwo olejne – wartstwy obrazu

Płótno malarskie naciągnięte na blejtram Grunt

Kolorowe pigmenty Werniks

PIGMENTY NATURALNE / MINERALNE

KARMIN / KOSZENILA

MALACHIT

AURYPIGMENT / SIARCZEK ARSENU

CYNOBER / SIARCZEK RTĘCI

BIEL OŁOWIANA /

ZASADOWY WĘGLAN OŁOWIU

UMBRA /

UWODNIONY TLENEK ŻELAZA(III)

PIGMENTY NATURALNE / MINERALNE

AURYPIGMENT / SIARCZEK ARSENU

CYNOBER / SIARCZEK RTĘCI

BIEL OŁOWIANA /

ZASADOWY WĘGLAN OŁOWIU

2As³⁺ + 3S^2- As₂S₃

Hg²⁺ + S^2- HgS

Pb²⁺ + CO₃^2- PbCO₃

BARWNE ZWIĄZKI TRUDNO ROZPUSZCZALNE

Pb²⁺ + 2I^-

Hg²⁺ + 2I^-

PbI₂

HgI₂

Technika powstawania fresku

CO

Ca(OH)₂

KOLOROWE PIGMENTY

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

cerusyt / zasadowy węglan ołowiu PbCO₃ · Pb(OH)₂

+ H₂S

???

2PbCO₃ · Pb(OH)₂ + 3H₂S 3PbS + 3H₂O+2CO₂

SPEKTRUM ŚWIATŁA WIDZIANLEGO

Barwa światła odbitego

Barwa światła przepuszczanego

Barwa światła przepuszczanego

KOŁO BARW

BARWA / BARWA DOPEŁNIAJĄCA

Chromofory

• Ugrupowania chromoforowe (decydujące o barwnych właściwościach związku chemicznego)

• Grupy auksochromowe (modyfikujące barwne właściwości związku chemicznego)

• Halochromizm (zmiana barwy uzależniona od współczynnika pH) – wskaźniki alkacymetryczne – lakmus / oranż metylowy /

fenoloftaleina

Fenoloftaleina

OH^- H⁺

pH 0-8 pH 8-12

OH^- H⁺

pH 0-8 pH 8-12

Fenoloftaleina

Oranż metylowy

Inne wskaźniki

BARWA W ŚRODOWISKU KWASOWYM

BARWA W ŚRODOWISKU ZASADOWYM

LAKMUS

FENOLOFTALEINA

ORANŻ METYLOWY BŁĘKIT

BROMOTYMOLOWY

wskaźnik Yamady

czerwień metylowa

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

błękit bromotymolowy

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

błękit tymolowy

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

fenoloftaleina

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

pH 10: fioletowy pH 9: granatowy pH 8: niebieski pH 7: zielony pH 6: żółty

pH 5: pomarańczowy pH 4: czerwony

Barwy roztworów soli

Sole bezbarwne w roztworach wodnych

Sole barwne w roztworach wodnych

KCl CuCl₂

NaCl FeCl₃

CaCl₂ NiCl₂

MgCl₂ CrCl₃

AlCl₃

ZnCl₂ KMnO₄

ScCl₃ K₂Cr₂O₇

Konfiguracje elektronowe kationów bezbarwnych soli

• ₁₂Mg K²L⁸M² ₁₂Mg²⁺ K²L⁸

• ₁₃Al K²L⁸M³ ₁₃Al³⁺ K²L⁸

• ₂₀Ca K²L⁸M⁸N² ₂₀Ca²⁺ K²L⁸M⁸

12Mg ₁₃Al ₂₀Ca

Konfiguracje elektronowe kationów bezbarwnych soli

• ₁₂Mg 1s²2s²2p⁶3s² ₁₂Mg²⁺ 1s²2s²2p⁶

• ₁₃Al 1s²2s²2p⁶3s²3p¹ ₁₃Al³⁺ 1s²2s²2p⁶

• ₂₀Ca 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s² ₂₀Ca²⁺ 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

12Mg²⁺ ₁₃Al³⁺ ₂₀Ca²⁺

Konfiguracje elektronowe kationów bezbarwnych soli

• ₂₁Sc 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹ ₂₁Sc³⁺ 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

• ₃₀Zn 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d^{1 0} ₃₀Zn²⁺ 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d^{1 0}

21Sc³⁺ ₃₀Zn²⁺

Konfiguracje elektronowe kationów barwnych soli

• ₂₆Fe 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶ ₂₆Fe³⁺ 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵

• ₂₉Cu 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d^{1 0} ₂₉Cu²⁺ 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹

26Fe³⁺ ₂₉Cu²⁺

Kompleksy bezbarwne Kompleksy barwne

21Sc³⁺

30Zn²⁺

26Fe³⁺

29Cu²⁺

↑↓ ↑

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑

↑↓ ↑↓ ↑↓

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑

Cu

Cu

ΔE

Rozszczepienie pola

krystalicznego w zależności od rodzaju ligandu

Fe(H

O)

FeCl

Fe(SCN)

Rozszczepienie pola krystalicznego w zależności od rodzaju ligandu

Cl^- NAJSŁABSZE ROZSZCZEPIENIE F^-

OH^- H₂O NH₃

CN^- NAJSILNIEJSZE ROZSZCZEPIENIE

Rozszczepienie pola krystalicznego w zależności od rodzaju ligandu

Cl^- NAJSŁABSZE ROZSZCZEPIENIE F^-

OH^- H₂O NH₃

CN^- NAJSILNIEJSZE ROZSZCZEPIENIE

Rozszczepienie pola krystalicznego w zależności od rodzaju ligandu

Cl^- NAJSŁABSZE ROZSZCZEPIENIE F^-

OH^- H₂O NH₃

CN^- NAJSILNIEJSZE ROZSZCZEPIENIE

CuCl₄^2- Cu(H₂O)₄²⁺ Cu(NH₃)₄²⁺

Lapis Lazuli

Lazuryt (Na, Ca)₈(SO₄, S, Cl)₂(AlSiO₄)₆

Albrecht Altdorfer (1529)

Smalta, szkło kobaltowe, błękit królewski (krzemian kobaltowo-potasowy)

Pigmenty syntetyczne

Błękit pruski (1706)

Błękit Thénarda (1777) Ultramaryna (1814)

Cerulean (1805 / 1860)

Manganian baru (XX wiek)

Ftalocyjanian miedzi (XX wiek)

Błękit pruski

Błękit pruski / błękit Turnbulla Johann Jacob Diesbach (1706)

4Fe

+ 3[Fe

(CN)

]

→ Fe

[Fe

Fe

(CN)

]

4Fe

+ 3[Fe(CN)

]

→ Fe

[Fe(CN)

]

FeCl

+ K

[Fe(CN)

] →

Błękit Thénarda - Co(AlO₂)₂ – glinian kobaltu

Louis Jacques Thénard (1777)

Pierre-Auguste Renoir (1879)

Ultramaryna

Naturalna (Lapis Lazuri) Syntetyczna (Na_8-10Al₆Si₆O₂₄S_2-4) (1814)

Vincent van Gogh (1889)

Vincent van Gogh (1889)

Cerulean – cynian(IV) kobaltu(II) Co₂SnO₄

1805-1860

Błękit pruski - Fe₇(CN)₁₈

1706

Cerulean – cynian(IV) kobaltu(II) Co₂SnO₄

1805-1860

Claude Monet

La Gare Saint-Lazare (1877)

Manganian baru Ftalocyjanian miedzi

BaMnO₄

(XX wiek)

lazuryt błękit królewski błękit pruski błękit kobaltowy / błękit Thénarda ultramaryna syntetycznma cerulean manganian baru ftalocyjanian miedzi

zieleń glinokrzemianowa zasadowy octan miedzi zasadowy węglan miedzi / malachit wodoroarsenian(III) miedzi octan / arsenian miedzi cynkan kobaltu tlenek chromu (III) uwodniony tlenek chromu (III) chlorowany ftalocyjanian miedzi

tlenek ołowiu (II) siarczek arsenu tlenek ołowiowo-cynowy gumiguta antymonian ołowiu chromian baru chromian strontu chromian ołowiu siarczek kadmu chromian cynku aureolin / azotan potasowo-kobaltowy

Siarczek rtęci (naturalny) Siarczek rtęci (syntetyczny) Czterotlenek triołowiu Siarczek arsenu alizaryna Kwas karminowy (kermesic acid) Smocza krew Laccaic acid Kwas karminowy Zasadowy chromian ołowiu dihydroksyantrachinon

(MINIA)TURY

Pb

O

La Gioconda Leonardo da Vinci 1503–1506

Luwr, Leonardo Prado, pracownia Leonarda