zobacz slajdy z wykładu oraz opis wykonywanych ćwiczeń

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+ + 3S2- As2S3

Hg2+ + S2- HgS

Pb2+ + CO32- PbCO3

BARWNE ZWIĄZKI TRUDNO ROZPUSZCZALNE

Pb2+ + 2I-

Hg2+ + 2I-

PbI2

HgI2

Technika powstawania fresku

CO2

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 1s22s22p63s23p64s23d1 0 30Zn2+ 1s22s22p63s23p63d1 0

21Sc3+ 30Zn2+

Konfiguracje elektronowe kationów barwnych soli • 26Fe 1s22s22p63s23p64s23d6

26Fe3+ 1s22s22p63s23p63d5

• 29Cu 1s22s22p63s23p64s13d1 0 29Cu2+ 1s22s22p63s23p63d9

26Fe3+ 29Cu2+

Kompleksy bezbarwne Kompleksy barwne

21Sc3+

30Zn2+

26Fe3+

29Cu2+

↑↓ ↑

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑

↑↓ ↑↓ ↑↓

↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑

Cu2+

Cu2+(aq) ΔE

Rozszczepienie pola krystalicznego w zależności od

rodzaju ligandu

Fe(H2O)63+

FeCl4- Fe(SCN)6

3-

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

CuCl42- Cu(H2O)4

2+ 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)

4Fe3++ 3[FeII(CN)6]4− → FeIII[FeIIIFeII(CN)6]3

4Fe3++ 3[Fe(CN)6]4− → Fe4[Fe(CN)6]3

FeCl3+ K4[Fe(CN)6] →

Błękit Thénarda - Co(AlO2)2 – glinian kobaltu

Louis Jacques Thénard (1777)

Pierre-Auguste Renoir (1879)

Ultramaryna

Naturalna (Lapis Lazuri) Syntetyczna (Na8-10Al6Si6O24S2-4) (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

Pb3O4

La Gioconda Leonardo da Vinci 1503–1506

Luwr, Leonardo Prado, pracownia Leonarda