EVA - Chemie und ihre Didaktik, Universität Wuppertal

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Färben von Textilien
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Heute machen wir blau
O
H
N
C
C C
N C
H O
Indigo
blau, wasserunlöslich
Oxidation an der Luft
+ 2e –
Reduktion in der Küpe
B1 Indigo als Küpenfarbstoff
O H
N
–
C
C C
N C
H O –
Leukoindigo-Base
farblos bis gelblich, wasserlöslich
Versuche
Hinweise: Bezugsquelle für Siriusechtblau:
www.diagonal-shop.de; Ersatzstoffe für Supracen
®
Blau : der Textilfarbstoff Simplicol aus dem Drogeriemarkt
oder der Lebensmittelfarbstoff Indigotin
(Indigocarmin).
V1 Küpenfärbung mit Indigo: Versetzen Sie in einem
Rggl. 0,5 g Indigo und 5 g Natriumhydroxid*-Plätzchen
mit 10 mL heißem Wasser, schütteln Sie um
und geben Sie 1 g Natriumdithionit* Na S O zu.
Verschließen Sie das Reagenzglas mit einem
Gummistopfen und schütteln Sie ca. 1 min. Gießen
Sie das nun grünliche Gemisch in ein Becherglas mit
100 mL heißem Wasser. Tauchen Sie ein Baumwolltuch
in diese Küpe, spülen Sie das Tuch
anschließend gründlich mit Wasser ab und lassen
Sie es an der Luft trocknen.
V2 Direktfärbung mit Siriuslichtblau: Lösen Sie 0,1 g
Siriuslichtblau, 15 g Natriumchlorid und 0,5 g
Natriumcarbonat* in 100 mL heißem Wasser (60°C),
geben Sie ein Baumwolltuch hinein und erhitzen Sie
ca. 10 min zum Sieden. Waschen Sie die Stoffprobe
anschließend mit kaltem Wasser. Färben Sie auch
Textilproben aus Wolle, Polyester und Polyamid.
V3 Färben mit einem ionischen Farbstoff: Lösen Sie
®
0,1 g Supracen Blau G in 10 mL kochendem
Wasser und verdünnen Sie mit 60°C heißem Wasser
auf 400 mL. Geben Sie 10 mL Natriumsulfat-Lösung,
w = 10 %, und 4 mL verd. Schwefelsäure*, w= 10%,
zu. Geben Sie in diese Färbelösung Textilproben
aus Baumwolle, Wolle, Polyamid, Polyester und
Polyacrylnitril. Erhitzen Sie ca. 15 min zum Sieden,
wobei Sie die Gewebeproben mit einem Glasstab
immer wieder bewegen. Spülen Sie die Gewebeproben
anschließend mit heißem, dann mit kaltem
Wasser. Alternativ lässt sich dieser Versuch auch
mit β-Naphtholorange durchführen.
2
2 4 2-
O
B2 Supracen Blau G
F
SO 3
N H 3
®
O N
H
Auswertung
a) Vergleichen Sie die Wasserlöslichkeit von Indigo
mit der der Leukoindigo-Base und erklären Sie den
Unterschied. Begründen Sie, warum man die
Küpenfärbung in alkalischer Lösung durchführt.
b) Erklären Sie, warum sich auf der Küpe eine blaue
Haut bildet.
c) Dithionit-Ionen S O sind starke Reduktionsmittel
2 4 2-
und werden zu Sulfit-Ionen SO oxidiert. Formu-
lieren Sie die vollständigen Reaktionsgleichungen für
die Reduktion von Indigo in der Küpe und die
Rückbildung von Indigo beim Trocknen. Geben Sie
dabei an, welche Atome im Indigo- Molekül ihre
Oxidationszahl ändern.
d) Könnte man mit Indigo nach der Vorschrift in V2
Textilien färben? Erklären Sie anhand Ihrer
Vermutung und von B1, warum sich Indigo nicht zur
Direktfärbung eignet.
e) Welche Textilien werden in V3 angefärbt?
Erläutern Sie, welche zwischenmolekularen
®
Bindungen Supracen Blau -Teilchen mit der Faser
eingehen können (B2 und B3). (Hinweis: Überlegen
Sie, was für Ionen Supracen Blau -Moleküle in
schwefelsaurer Lösung bilden.)
B3 Bindung von anionischen bzw. kationischen Farbstoffen
(vgl. extra) an eine Wollfaser. F
stellt einen
Farbstoff-Molekülrest dar. Die Wollfaser trägt sowohl
kationische als auch anionische Gruppen.
N
H
F
O
N H 3
COO
Wollfaser Wollfaser
3 2-
®

Färben von Textilien mit Küpenfarbstoffen
B4 Traditionelles Färben mit natürlichem Indigo
Ein großer Teil der Farbstoffe wird zur Textilfärbung
verwendet. Aber nicht jeder Farbstoff ist dafür
geeignet. Ein Farbstoff muss lichtecht und waschecht
sein, d.h. er muss so fest auf der Faser haften,
dass er auch beim Waschen nicht abgelöst wird. Der
Farbstoff muss auf die Faser „aufziehen“. Dazu ist
es nötig, dass der Farbstoff im Färbebad, der
„Flotte“, löslich ist, damit das zu färbende Textil vom
Farbstoff durchtränkt wird. Weiterhin müssen
Textilfarbstoffe alkali- und säurefest sein, da sie
sonst in der alkalischen Waschlauge ihre Farbe
ändern.
Küpenfarbstoffe: Mit Indigo lassen sich Textilien
nicht direkt färben, denn Indigo, dessen Moleküle
starke intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen
ausbilden, ist nicht wasserlöslich (B1, Auswertung
a). Um auf eine Faser aufzuziehen, muss
Indigo erst in eine wasserlösliche Form überführt
werden. Dazu wird Indigo in der Küpe mit Natriumdithionit
zu fast farblosem Leukoindigo reduziert. In
alkalischer Lösung liegt das gut lösliche Dianion des
Leukoindigos vor, das auf die Faser aufziehen kann.
Das in der Küpe behandelte Gewebestück wird nach
dem Waschen an der Luft getrocknet. Dabei entsteht
durch Oxidation wieder blaues, wasserunlösliches
Indigo, das an den Fasern haften bleibt.
Färben mit Indigo (B4, B5) ist ebenso alt wie aktuell.
Schon vor 4000 Jahren kannten die Ägypter die
Technik der Küpenfärbung. Beim Färben mit
natürlichem Indigo entstehen reduzierende Verbindungen
in der Küpe selbst durch Vergären pflanzlicher
Bestandteile. Indigo ist wie alle Küpenfarbstoffe,
zu denen auch die Anthrachinonfarbstoffe
(Indanthrenfarbstoffe) gehören, sehr wasch- und
lichtecht, allerdings nicht reibfest. An besonders
beanspruchten Stellen wird der Farbstoff von der
Faser ausgerieben. Dies verleiht mit Indigo
gefärbten Kleidungsstücken wie Jeans schnell das
oft gewünschte abgetragene Aussehen.
Färben von Textilien 2
B5 Farbige Kleidung dank Indigo und anderer Textilfarbstoffe
Aufgaben
A1 Eine Schülerin möchte ihre Jeans modisch
ausbleichen und behandelt sie dazu mit einem
käuflichen Textilentfärbemittel, bis die Hose an den
behandelten Stellen nur noch schwach blau ist.
Nach dem Auswaschen und Trocknen stellt sie
verblüfft fest, dass die Hose wieder genauso blau
wie vorher ist. Aber sie findet schnell eine
Erklärung.
a) Formulieren Sie ihre Erklärung.
b) Erläutern Sie, welche Eigenschaften die Substanzen
im Textilentfärbemittel besitzen.
A2 Stellen Sie in einem Referat die Färbung von
Textilien mit Direktfarbstoffen bzw. mit ionischen
Farbstoffen vor.
extra Direktfarbstoffe: Die einfachste Methode,
Baumwolle, eine Cellulosefaser mit vielen
Hydroxy-Gruppen, einzufärben, ist das Färben
mit direkt ziehenden Farbstoffen. Man taucht das
Gewebe einige Zeit in die wässrige Farbstoff-
Lösung und der Farbstoff haftet gut an der Faser.
Direkt ziehende Farbstoffe sind überwiegend
Azofarbstoffe mit Hydroxy und Amino-Gruppen im
Molekül. Zwischen den funktionellen Gruppen der
Farbstoff-Moleküle und den Hydroxy-Gruppen der
Baumwollfaser bilden sich Wasserstoffbrückenbindungen
aus, wodurch die Farbstoff-Moleküle
mit der Faser verknüpft werden.
Ionische Farbstoffe: Wolle und Seide lassen
sich gut mit anionischen oder kationischen
Farbstoffen direkt einfärben. Wolle und Seide
sind Proteinfasern, die in ihren Molekülen
elektrisch geladene Amino- –NH3 + und Carboxy-
-
Gruppen –COO enthalten, die mit ionischen
Farbstoffen feste salzartige Bindungen eingehen
(B3).
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