pdf-Protokoll (Scan) - ChidS

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Bei dieser Datei handelt es sich um ein Protokoll, das einen Vortrag im Rahmen
des Chemielehramtsstudiums an der Uni Marburg referiert. Zur besseren
Durchsuchbarkeit wurde zudem eine Texterkennung durchgeführt und hinter das
eingescannte Bild gelegt, so dass Copy & Paste möglich ist – aber Vorsicht, die
Texterkennung wurde nicht korrigiert und ist gerade bei schlecht leserlichen
Dateien mit Fehlern behaftet.
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eingesehen und heruntergeladen werden.
Zudem stehen auf der Seite www.chids.de weitere Versuche, Lernzirkel und
Staatsexamensarbeiten bereit.
Dr. Ph. Reiß, im Juli 2007

Gliederung:
1. Historisches
SCUIARZ-IEISS-PHOTOCRAPHIE
Versuch 1: Cyanotypie
2. Herstellen einer lichtempfindlichen Schicht
Versuch 2
Versuch 3
Versuch 4
Versuch 5
3. Entwicklung
Lichtempfindlichkeit von Silberhalogenidniederschlägen
Empfindlichkeit von Silberbromid
gegenüber Licht verschiedener
Wellenlängen
Gelatine als Schutzkolloid
Herstellen eines lichtempfindlichen
Papieres
Versuch 6 : Reduktion von Silberbromid bei
verschiedener Belichtungszeit
Ulrike Haas
3D.Juni 1994
Seite
Seite
3
6
Seite 14
4. Fixieren Seite 17
Versuch 7
Versuch 8
5. Herstellen einer Fotokopie
Wirkung des Natriumthiosulfats
Nachweis von Silber im gebrauchten
Fixierbad
Versuch 9 : Herstellen einer Fotokopie
Literaturangaben
Chemie in der Schule: www.chids.de
Seite 20
Seite 22

-1842
-4-
Entwicklung des "Eisensalzverfahrens" (Cyanotypie) durch
Herschel
Die Cyanotypie ist das neben der Silberphotographie
wichtigste alte Verfahren. Sie findet heute noch in
Form von Blaupausen Verwendung in Architekturbüros.
Ferner kann man mit ihr Stoffe bedrucken oder andere
kreative Dinge herstellen.
Versuch 1:
Chemikalien:
Man stellt sich folgende Lösungen her:
A 26 g Zitronensäure auf 100 ml Wasser
B 20 g Eisen(3)chlorid auf 100 ml Wasser
C 22 g Kaliumhexacyanoferrat(3) (rotes Blutlaugensalz)
auf 100 ml Wasser
D 40 ml konzentrierten Ammoniak auf 100 ml Wasser
Durchführung:
Die Lösungen werden bei gedämpften Licht wiefolgt gemischt.
Die Mischung ist, in einer dunklen Flasche
aufbewahrt, mehrere Wochen haltbar.
Man mischt A und B mit etwas C. Später den Rest von C
dazugeben. Schließlich D dazugeben. Jeweils gut
schütteln.
Man bestreicht ein Stück Baumwollstoff mit der Lösung und
lasse es im Dunklen trocknen.Anschließend legt man ein
großes Negativ ( z.B. 18 * 24 cm ) auf den Stoff und beschwert
das ganze mit einer Glasplatte. Der Stoff wird so
ca. 45 min dem grellen Sonnenlicht oder einer UV-Lampe
ausgesetzt.Das entstandene Bild wird durch Wässern fixiert.
Reaktionen:
Reduktion: Fe 3 + + e- -h*v------> Fe2+
Oxidation:
COOH
I
CHz
I
HO-C-COO- -------)
I -e- ,-COz
CHz
I
COOH
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COOH
I
CHz
I
HO-C* -------)
I -H+ ,-e-
CHz
I
COOH
COOH
I
CHz
I

-5-
Eine Weiteroxidation der Pentan-3-on-disäure zu Aceton
ist denkbar.
Bildung des unlöslichen Berliner Blau's:
[ Fe ( CN ) 6 ] 3 - + Fe 2 + ( a q ) -----)
3 [ Fe Fe ( CN ) 6 ] - + Fe 3 + ( a q ) -----)
Erklärung:
+2 +3
[ Fe Fe ( CN ) 6 ]löslich
Fe [ Fe Fe ( CN ) 6 ] 3
unlöslich
An den belichteten Stellen werden Eisen(3)ionen zu
Eisen(2)ionen reduziert und die Zitronensäure oxidiert.
Die Eisen(2)ionen bilden mit den im Oberschuß vorhandenen
Eisen(3)ionen zunächst das lösliche Hexacyano­
(2,3)diferratanion, welches dann mit den Eisen(3)ionen
das unlösliche Berliner Blau bildet.
An den unbelichteten Stellen findet diese Reaktion praktisch
nicht statt, so daß dort beim Fixieren die Chemikalien
quantitativ durch das Wasser entfernt werden.
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Durchführung:
-8-
Man stellt aus 20 ml der Silbernitrat- und 40 ml der Kaliumbromidlösung
einen Silberbromidniederschlag her. Von diesem
gibt man mit dem Spatel etwa gleiche Mengen auf sieben Objektträger
und saugt mit Papier die vorhandene Flüssigkeit
größtenteils ab. Jeder Objektträger wird mit einem zweiten
und einem Stück Seidenpapier (violett, blau, grün, gelb,
braun, rot) bedeckt. Ein Objektträger verbleibt ohne Papier.
Die Objektträger werden nun 10 - 15 min dem Licht
einer Lampe ausgesetzt.
Reaktionen:
Zersetzung von 1 Mol Silberbromid nach:
AgBr + 100.44 kJ/mol -------) Ag + 1/2 Br2
==) auch das energiearme rote Licht müßte Silberbromid
spalten
==> alle Silberbromidniederschläge müßten die gleiche
Schwärzung zeigen
Im Versuch liegen unterschiedliche Schwärzungsgrade vor.
Abnahme der Schwärzung (theoretisch):
violett > blau > grün > gelb > braun > rot
==> Silberbromid reagiert am empfindlichsten auf blaues
und violettes Licht
Erklärung:
-es ist nur das Licht wirksam, das auch absorbiert wird
-Silberbromid hellgelb ==> Absorption im Bereich blau bis
violett (Komplementärfarbe).
Ziel:
Erreichen einer Schwärzung, die dem Helligkeitsempfinden des
menschlichen Auges entspricht
Seit 1873 ( H.W. Vogel) weiß man, daß Farbstoffe die Empfindlichkeit
von Silberhalogeniden erhöhen und auf längerwellige
( = energieärmere ) Spektralbereiche erweitern können.
D.h. durch Anfärben des Silberbromids mit geeigneten
Farbstoffen (Sensibilisatoren) kann man die dem Helligkeitsempfinden
des menschlichen Auges entsprechende Schwärzung
erhalten.
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Partikelgröße als Resultat folgender miteinander konkurrierender
Reaktionen:
-der Ausflockung der Silberbromidmoleküle
-der Umhüllung der Silberbromidmoleküle durch Gelatinemoleküle
==> Durch die Verwendung von Gelatine erhält man feinverteilte,
gleichmäßige Silberhalogenidniederschläge.
Versuch 5:
Herstellen einer lichtempfindlichen Schicht
Chemikalien:
Gelatinelösung
Natriumchloridlösung
Silbernitratlösung
Durchführung:
w = 0.5 % )
w = 4 % )
c = 0.3 mol/I)
Man bestreicht ein Stück weißen Tonkarton ( z.B.13 * 18 cm
mit der Natriumchloridlösung und trocknet es durch föhnen.
Man legt das Papier bei Dunkelkammerlicht mit der bestrichenen
Seite nach unten auf eine Lösung aus 200 ml Silbernitratlösung
und 40 ml der Gelatinelösung. Nach 2 - 3 min
hat sich eine lichtempfindliche Schicht gebildet, so daß man
das Papier herausnehmen kann.
Es wird noch im feuchten Zustand mit einem Motiv ( z.B. aus
Pappe) teilweise bedeckt und dem Tages-/Raumlicht ausgesetzt.
Das belichtete Papier wird in Versuch 7 weiterverwertet.
Reaktioneri t
Die lichtempfindliche Schicht enthält in Gelatine kolloidal
verteiltes Silberchlorid.
+ Ag+N03-(aq) ------)
AgCI + Na+(aq)
weiß
+ N03-(aq)
Die Lichtempfindlichkeit des hergestellten Photopapieres beruht
auf der Zersetzung von Silberchlorid nach:
AgCI --h*v---) Ag + 1/2 eIl
schwarz
Käufliche Photopapiere enthalten außer der lichtempfindlichen
Schicht noch weitere Schichten. Diese Schichten
sind feinkörniger und gleichmäßiger als die bei dem eben
auf einfachem Wege hergestellten Papier. Aus diesem Grund
ist die Qualität der Abzüge auf käuflichem Photopapier
deutlich besser.
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Aufbau käuflicher Photopapiere
nicht lichtempfindliche
Schutzschicht (z.B. Gelatine
--------------------------,
) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
lichtempfindliche Schichten / / / / / / / / / / / / / /
/ / / / / / / / / / / / / / / / /
Barytschicht ! ! ! ! !
!! !!
Papier oder Polyethylen * * * * * * * * * * * * * * *
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
Barytschicht (Bariumsulfat und Gelatine)
* gibt den Bildern Glanz
* erhöht den Weißgrad
* isoliert gegen chemische Verunreinigungen des Papiers
Der Aufbau käuflicher Filme ist in etwa analog. Jedoch sind
die lichtempfindlichen Schichten - aus oben genannten Gründen
- zusätzlich mit Sensibilisatoren angefärbt, um das
ganze sichtbare Spektrum sinnvoll zu repräsentieren. Bei den
Papieren ist die Verwendung von Farbstoffen nicht nötig, da
die entsprechenden Negative nur Grautöne enthalten.
Entstehung eines latenten Bildes durch Belichtung von Photopapier
Ein latentes Bild besteht aus durch Belichtung von Silberhalogenid
entstandenen, für das menschliche Auge unsichtbaren
Silberkeimen , die mit geeigneten Chemikalien zu einem
sichtbaren Bild entwickelt werden können.
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Die Silberbromid/Gelatineschicht
enthält Störfelder
(z.B. S2 --Ionen) = = )
die Silber- und Bromidionen
sind nicht ganz gleichmäßig
verteilt ( um die negativeren
Störstellen finden sich mehr
positive Silberionen)

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/
Gelatine
Lichtquant trifft auf Br-,
herausgelöstes Elektron (e-)
wandert zu Silberion an Störstelle
Elektron reduziert Silberion;
entstandenes Brom wird von Ge
latine adsorbiert
enstandener Entwicklungskeim

-
-18-
Das entsprechende Verhältnis von Natriumsulfit und Kaliumdisulfit
sorgt für einen leicht sauren pH-Wert ( pH = 5.7).
Kz s. 05 + Hz 0 2 K+ + 2 HS03 -
HS03- + Hz 0 < =====- - > S03 z - + H30+
Naz 03 + Hz 0 2 Na+ + HS03- + OH-
Das Fixierbad darf nicht zu sauer sein, da es sich sonst
zersetzen würde:
Sz 03 Z - + 1/8 SB
Versuch 8:
Nachweis von Silber im gebrauchten Fixierbad
Chemikalien:
frische Natriumthiosulfatpentahydratlösung ( w = 8 % )
gebrauchte Natriumthiosulfatpentahydratlösung ( w = 8 %
Durchführung:
In ein hohes 200 mI-Becherglas gibt man 100 ml der frischen
Natriumthiosulfatlösung, in ein anderes 100 ml der gebrauchten
Natriumthiosulfatlösung. In jedes Glas stellt man ein
blankes Kupferblech. Das in die gebrauchte Lösung tauchende
Blech überzieht sich nach 1 - 2 min mit einer Silberschicht.
Reaktionen:
In der gebrauchten Lösung liegt folgendes Gleichgewicht vor:
[Ag (SZ03 )z]3- Ag+(aq) + 2 S Z 03 2 - ( a q )
Wegen der Redoxpotentiale findet folgende Reaktion statt:
2 Ag + ( a q ) + Cu 2 Ag + CU 2 + ( a q )
Eo Ag/Ag+ = 0.8 V
Eo Cu /Cu 2+ = 0.35 V
==) Ag ' + e- -----) Ag
Cu -----) Cuz + + 2 e-
Die Reaktion findet aufgrund der Normalpotentiale und der
vorhandenen Metallionenkonzentrationen so statt. Wegen der
geringen Silberionenkonzentration und der steigenden Kupferionenkonzentration
findet eine Annäherung der Potentiale
statt, so daß gilt:
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.
o v < EAg / Ag +
-19-
Ec u / C U 2 + s Eo Ag / Ag + Eo C u / C U 2 +
Das Kupferblech überzieht sich mit einer Silberschicht.So
läßt sich Silber aus verbrauchten Fixierbädern wiedergewinnen.
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Chemikalien:
-21-
Entwickler:Folgende Chemikalien werden nacheinander zu 1 I
gelöst:
4-Methylamino-1-hydroxybenzol ( Metol)
Natriumsulfit, wasserfrei
Hydrochinon
Natriumcarbonat, wasserfrei
Kaliumbromid
7 g
75 g
7 g
50 g
1 g
Die nächste Substanz darf immer erst nach vollständigem
Lösen der vorherigen Substanz zugegeben
werden.
Bei Gebrauch wird ein Teil Entwickler mit zwei
Teilen desto Wasser verwendet.
Stoppbad:Essigsäure der Konzentration 2 molll
Fixierbad:Nacheinander werden zu 1 I gelöst:
Natriumthiosulfatpentahydrat 250 g
Natriumsulfit, wasserfrei 10 g
Kaliumdisulfit ( KzSzOs ) 25 g
Durchführung:
Der Versuch muß bei Dunkelkammerlicht durchgeführt werden!!!
Man legt das Negativ auf das Photopapier und belichtet kurz
mit einer 60 Watt-Lampe. Das entstandene latente Bild wird
1 - 1.5 min entwickelt. Nach einem kurzen Aufenthalt ( ca.
30 sec) im Stoppbad wird es mindestens 5 min fixiert.
Das 20-minütige Schlußwässern kann bei Tages-/Raumlicht erfolgen.
Nach dem Trocknen erhält man schließlich das Positivfoto.
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Literaturangaben:
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* Christen, H.R. / Vögtle, F. : Grundlagen der organischen
Chemie, Kompaktband, Verlag Salle-Sauerländer Ffm/Salzb
u r g , 1. Auflage 1989
* Croy, o. : Vergrößern mit allen Finessen, Heering-Verlag
Seebruck/Chiemsee, 1956
* Foerst, W. : Ullmann's Encyclopädie der technischen Chemie
13. Bd., Urban & Schwarzenberg München/Berlin, 3. Auflage
1962
* Gerstner, E. : Skriptum zum anorganisch chemischen Praktikum
für Lehramtskandidaten ( Teil 1 und 2 ), Marburg,
3.Auflage 1989
* Hollemann, A.F. / Wiberg, E. : Lehrbuch der anorganischen
Chemie, de Gruyter Berlin/New York, 91. - 100. Auflage
1985
* Mortimer, Ch.E. : Chemie, übersetzt und bearbeitet durch
u. Müller, G.Thieme Verlag Stuttgart/New York, 5.Auflage
1987
* Römpp, H. / Raaf, H. : Chemie des Alltags, Kosmos Gesellschaft
der Naturfreunde Franckhtsche Verlagshandlung
Stuttgart, 26.Auflage 1985
* Römpp, H. / Raaf, H. : Chemische Experimente mit einfachen
Mitteln, dtv junior, 7.Auflage 1979
* Stapf, H. / Rossa, E. : Chemische Schulversuche (Teil 2 ),
Volk und Wissen Volkseigener Verlag Berlin, 1962
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