Weihnachtliche Experimentalvorlesung im Fachbereich Chemieingenieurwesen

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1 Weihnachtliche Experimentalvorlesung im Fachbereich Chemieingenieurwesen Folie 1

2 Licht und Farbe zu Weihnachten - Dank Chemie! Folie 2

3 Was verstehen wir eigentlich unter Licht? Licht nehmen wir mit unseren Augen wahr Helligkeit: Farbe: Schwarz - Grau - Weiß Blau - Grün - Rot UV-Strahlung Blau Türkis Grün Gelb Orange Rot IR-Strahlung Chemische Reaktionen Wärme Licht kann man also auch mit der Haut fühlen! Folie 3

4 Einige natürliche Lichtquellen Sonne, Mond und Sterne der Mond wird nur von der Sonne beleuchtet! Polarlichter am Nordpol und am Südpol Blitze Elektrizität Glühwürmchen chemische Reaktionen Feuer sehr heiße Gase Glut sehr heiße feste Stoffe oder Flüssigkeiten, z.b. Lava oder Meteore Folie 4

5 Am Anfang war das Feuer! Zu den wichtigsten Erfindungen der Menschheit gehört künstliches Licht - Glut oder Blitze Zähmung des Feuers (Steinzeit) Später mit Hilfe von: Feuerstein Streichholz Feuerzeug Folie 5

6 3 H 2 O KMnO 4 3 O MnO H 2 O + 2 KOH 2 Al + 2 KMnO 4 Al 2 O MnO 2 + K 2 O B 2 O CH 3 OH B(OCH 3 ) H 2 O Folie 6

7 3 H 2 O KMnO 4 3 O MnO H 2 O + 2 KOH 2 Al + 2 KMnO 4 Al 2 O MnO 2 + K 2 O B 2 O CH 3 OH B(OCH 3 ) H 2 O Folie 7

8 3 H 2 O KMnO 4 3 O MnO H 2 O + 2 KOH 2 Al + 2 KMnO 4 Al 2 O MnO 2 + K 2 O B 2 O CH 3 OH B(OCH 3 ) H 2 O Folie 8

9 3 H 2 O KMnO 4 3 O MnO H 2 O + 2 KOH 2 Al + 2 KMnO 4 Al 2 O MnO 2 + K 2 O B 2 O CH 3 OH B(OCH 3 ) H 2 O Folie 9

10 Dann wurde das Feuer gezähmt Eine Flamme braucht wie Mensch und Tier den Sauerstoff aus der Luft zum Atmen und kann darum auch erstickt werden! 2,0x10 7 Teelicht (gelbe Flamme) 1,8x10 7 Bunsenbrenner (blaue Flamme) Flammen sind farblos oder farbig Gasflamme Kerzenflamme farblos bis bläulich gelb-orange kleine Teilchen (Ruß) Emissionsintensität [counts] 1,6x10 7 1,4x10 7 1,2x10 7 1,0x10 7 8,0x10 6 6,0x10 6 4,0x10 6 2,0x10 6 0, Wellenlänge [nm] Farbe Blau Grün Rot Metall Kupfer, Indium Barium, Bor, Thallium Calcium, Strontium Wo werden Flammenfarben benutzt? Folie 10

11 Flammen und Farben Im Feuerwerk! Folie 11

12 C 3 H 4 OH(COOH) NaHCO 3 C 3 H 4 OH(COONa) H 2 O + 3 CO 2 Zn + NH 4 NO 3 ZnO + N H 2 O Folie 12

13 C 3 H 4 OH(COOH) NaHCO 3 C 3 H 4 OH(COONa) H 2 O + 3 CO 2 Zn + NH 4 NO 3 ZnO + N H 2 O Folie 13

14 C 3 H 4 OH(COOH) NaHCO 3 C 3 H 4 OH(COONa) H 2 O + 3 CO 2 Zn + NH 4 NO 3 ZnO + N H 2 O Folie 14

15 Wie erzeugt man nun künstliches Licht? Man kann einen Stoff verbrennen z.b. Magnesium oder man kann ein Metall erhitzen z.b. einen Draht oder man kann Strom durch Gas leiten z.b. im Blitz oder mit Hilfe der Chemie! Leuchtende Flüssigkeiten Folie 15

16 2 Mg + O 2 2 MgO 4 Fe + 3 O 2 2 Fe 2 O 3 Folie 16

17 2 Mg + O 2 2 MgO 4 Fe + 3 O 2 2 Fe 2 O 3 Folie 17

18 Kleine Partikel - Große Wirkung Die Größer der brennbaren Teilchen und damit die Oberfläche ist entscheidend. Oberfläche: Bärlappsporen 30 µm (ca. 330 Stück pro cm Strecke) Folie 18

19 C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O Folie 19

20 Chemische Lichtquellen Seit wann gibt es denn nun chemische Lichtquellen? Folie 20

21 Kaltes Feuer in der Natur Biolicht - Pilze - Algen - Quallen - Glühwürmchen Folie 21

22 Folie 22

23 Elektrisches Licht Ost-Berlin: Natriumlampen Die Erde bei Nacht West-Berlin: Quecksilberlampen Folie 23

24 Elektrisches Licht Licht in Glaskolben eingesperrt! Glühlampe (Vorsicht heiß!!) Energiesparlampen und Leuchtstoffröhren Strom bringt Metall zum Glühen Strom bringt Gas zum Leuchten Temperatur 3000 C 50 C Farbtemperatur 3000 C 3000 C Wirkungsgrad 5% bis zu 30% Folie 24

25 Energiesparlampen Rot Grün Blau UV-Strahlung Blau + Grün = Weiß + Rot Leuchtstoff Glas Folie 25

26 Energiesparlampen Energiesparlampen und Leuchtstoffröhren sind mit einem weißen Pulver beschichtet, das durch UV-Strahlung zum Leuchten gebracht wird Anregung durch UV-Strahlung Schwarzlicht Leuchtstoffe für Energiesparlampen Folie 26

27 Folie 27

28 Wenn man eine Glühlampe durch eine Energiesparlampe ersetzt Warum Energiesparlampen? lässt sich viel Strom sparen und ca. 250 kg Steinkohle! Also warum sollte man Glühlampen verwenden??? Folie 28

29 Ganz kleine Lichter nun ganz groß! Warum Leuchtdioden? Sie sind klein und flexibel Sie verbrauchen wenig Strom Es gibt sie in allen Farben auch in weiß! Wie funktioniert eine Leuchtdiode? Mit Strom aus einer Batterie (9V Block) Fast ohne Wärmeentwicklung Wo werden LEDs schon heute verwendet? In Taschenlampen Ampeln Autos (Rücklichter, Bremslichter) Folie 29

30 Folie 30

31 Ohne Licht keine Farben Beleuchtung = Weißes Licht!! Farbigkeit entsteht durch Filterwirkung Weißes Licht minus Blau = Gelb! gelb grün weiß cyan Beleuchtung mit weißem Licht Beleuchtung mit gelben Licht rot pink blau Nachts sind in alle Kaninchen grau! Folie 31

32 Farbe durch Chemie Heute lassen sich mit Hilfe der Chemie allerlei Farben herstellen! Schwarz, Rot und Gold, z.b. zum Färben der Haare für die Fußball WM Folie 32

33 Farbe durch Chemie Farbwechsel lassen sich durch chemische Reaktionen erreichen. In der Chemie werden häufig Elektronen ausgetauscht (Reduktion zusammen mit Oxidation Redoxreaktion) Folie 33

34 Farbe durch Chemie Farbwechsel lassen sich durch chemische Reaktionen erreichen. Wasser + Iod + Stärke Blaue Lösung Die Farbe der blauen Lösung verschwindet durch eine chemische Reaktion Blaue Lösung farblose Lösung Aber: Die Farbe kommt auch wieder zurück. Folie 34

35 Färbung durch reaktive Metalle Auch farbige Zaubertricks kann die Chemie Aus klarem Wasser Wodka Rosewein Whisky Rotwein Blue Curaçao Folie 35

36 Farbe durch Chemie Farbwechsel kommen auch in der Natur vor! Rosa Gelb Blau Rot z.b. in der Haut von Reptilien, wie dem Chamäleon, zur Tarnung Folie 36

37 Wie wird Coca-Cola hergestellt? Das Getränk für müde Köpfe aber nur durch jede Menge Chemie Coca-Cola enthält 1. Wasser 2. Zucker 3. Säure 4. Farbstoff Fertig ist das Kaltgetränk! Folie 37

38 Das war s! und nicht vergessen Licht benötigt man in allen Lebenslagen... Alle Folien zum Download unter Folie 38

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