1c: Papierchromatografie von bunten Filzstiftfarben (Teil 2)

Willkommen zurück!

Hast du den Versuch mit den bunten Filzstiftfarben durchgeführt? Dann kannst du jetzt sicher die Fragen in unserem Rätsel beantworten.

Falls du den Versuch nicht gemacht hast, kannst du dir den Film zur Farbwanderung von Filzstiftfarben ansehen und die Fragen trotzdem beantworten.

Was kannst du in diesem Video von unserem Versuch beobachten? Gab es Unterschiede in der Auftrennung zwischen den verschiedenen Filzstiftfarben? Aus welchen Farben sind die Filzstiftfarben zusammengesetzt? Welche Farbe ist am schnellsten gewandert, welche am langsamsten?

Wenn du den Versuch gemacht hast: Hast du ähnliche oder andere Beobachtungen gemacht? In welche Farben haben sich deine verschiedenen Filzstiftfarben aufgetrennt? Welche von deinen Filzstiftfarben ist am schnellsten gewandert? Du kannst auch gern Filzstiftfarben von verschiedenen Marken miteinander vergleichen. Schreib uns im Blog.

Im Video kannst du sehen, dass die Striche der Filzstiftfarben auf dem Filterpapier sich verändert haben: Wenn man mit Filzstift auf ein Filterpapier malt und dieses mit einem Ende in eine Flüssigkeit stellt, wandert die Flüssigkeit durch Kapillarkräfte durch das Papier und zieht die Farbstoffe aus dem Filzstift teilweise mit sich. (Das funktioniert übrigens auch ohne Papierrolle als Docht, indem nur ein Papierstreifen mit Farbtupfern in die Flüssigkeit gehängt wird.)

Dabei lässt sich Folgendes feststellen:

Blau, gelb und rot sind Grundfarben (sog. Primärfarben im Farbkreis), deshalb werden sie gar nicht aufgetrennt, sind also Reinstoffe (Dies gilt vor allem für rot und gelb). Obwohl blau auch zu den Grundfarben zählt, sind manche blauen Filzstiftfarben Stoffgemische, wie im Video zu sehen ist, und werden deshalb in ihre Bestandteile aufgetrennt.

Schwarz und grün zum Beispiel sind Mischfarben (sog. Sekundärfarben im Farbkreis), also Stoffgemische aus vielen verschiedenen Farbbestandteilen – sie sind aus den Primärfarben Blau, Gelb und Rot zusammengesetzt.

Warum kann man die einzelnen Farbstoffe nach der Chromatografie wieder getrennt erkennen?

Die Farben, die wir sehen, sind die Anteile des Lichtspektrums, die von einem Stoff reflektiert (zurückgestrahlt), also nicht absorbiert (aufgenommen) werden. Die sogenannte subtraktive Farbmischung entsteht, wenn vom Lichtspektrum bestimmte Anteile entfernt, also subtrahiert werden, weil sie nicht reflektiert werden. Als schwarz zum Beispiel erscheint uns etwas, das fast alle Farben absorbiert und (fast) keine Farben reflektiert. 

Die Grundfarbstoffe (Reinstoffe) werden beim Mischen nicht zu einem neuen Farbstoff umgewandelt, sondern überlagern sich in der gemischten Farbe (im Stoffgemisch), sodass man die Mischfarbe sieht. Bei der Papierchromatografie zeigt sich, dass die Farbpartikel unterschiedlich starke Wechselwirkungen mit der stationären Phase eingehen, weshalb sie an verschiedenen Stellen an dem Filterpapier hängen (haften) bleiben. Deswegen kann man die Farbstoffgemische danach wieder in die Grundfarben (Reinstoffe) auftrennen.

Welche Arten der Farbmischung gibt es?

Farben können entstehen, indem man zu einer Farbe eine weitere dazumischt. Bei Fernseher- oder Computerbildschirmen werden Farben von farbig leuchtenden Lichtpunkten oder Lichtquellen erzeugt, die es nur in rot, blau und grün gibt. Diese Lichtquellen verstärken sich gegenseitig, wenn sie aufeinandertreffen, d.h. die Intensität der Lichtpunkte addiert sich. Dies nennt man additive Farbmischung. Blau und Grün zusammen ergeben Cyan, rotes und blaues Licht zusammen ergibt Magenta und Rot und Grün zusammen ergeben Gelb. Werden alle drei Farben addiert, ergibt dies Weiß. Mit der additiven Farbmischung können je nach Mischungsverhältnis unterschiedliche Farben erzeugt werden.

Bei Druckern, Farbstiften oder Tuschkästen werden die Farben aus Farbpigmenten erzeugt, die nicht selbst leuchten. Auch hier können beim Mischen von Magenta, Cyan und Gelb unterschiedliche Farben erzeugt werden, die aber nicht intensiver, sondern dunkler werden. D.h. die Intensität wird schwächer, wenn man sie mischt. Dies nennt man subtraktive Farbmischung: Bei der subtraktiven Farbmischung werden Teile des Lichts absorbiert und dadurch vom ursprünglich vorhandenen Licht abgezogen (= subtrahiert). Das übrig gebliebene Licht bildet bei Überlagerung eine Mischfarbe aus den Primärfarben Magenta, Cyan und Gelb. Aus Magenta und Gelb wird Rot, aus Cyan und Gelb wird Grün und aus Magenta und Cyan wird Blau. Werden alle drei Farben gemischt, ergibt dies Schwarz. (Bei Druckern wird Schwarz aber meist separat hinzugefügt, weil die Mischung aus den drei Farben nicht stark genug ist.)

Wie kommt denn die Trennung zustande?

Die Auftrennung der Filzstiftfarben funktioniert mit Wasser sehr gut, mit Öl aber nicht. Dies hängt mit der Wasserlöslichkeit der Filzstiftfarben und mit der Polarität des Laufmittels und der Stoffgemische (Mischfarben) zusammen. Die Farbstoffe treten mit dem Laufmittel Wasser (oder Öl) und der stationären Phase, dem Papier, in Wechselwirkung.

Das Laufmittel Wasser hat eine sehr hohe Polarität. Die Farben, die ebenfalls eine höhere Polarität aufweisen, lösen sich gemäß dem Grundsatz „Gleiches löst sich in Gleichem“ gut im polaren Wasser. Die stärkere Polarität führt also dazu, dass die einzelnen Farbbestandteile (Moleküle) weiter mit dem Laufmittel Wasser transportiert werden. Farbmoleküle mit einer geringeren Polarität wandern nicht so weit und haften stärker an der stationären Phase, dem Filterpapier. Dadurch ergibt sich die Auftrennung in Farbstreifen.

Als Beispiel können wir die grüne Filzstiftfarbe betrachten: Gelb hat eine geringere Polarität als blau, löst sich deshalb schlechter in Wasser als blau und wandert nicht so weit: Die gelben Farbanteile der grünen Filzstiftfarbe befinden sich auf dem Chromatogramm näher an der Mitte, die blauen Farbanteile sind weiter an den Rand gewandert. Somit können wir die grüne Filzstiftfarbe in ihre Bestandteile auftrennen, da die einzelnen Bestandteile unterschiedliche Polaritäten haben.

Im Gegensatz zum stark polaren Wasser ist das Laufmittel Öl unpolar. Die polaren Moleküle der wasserlöslichen Filzstiftfarben lösen sich deshalb nicht in Öl, wie du im oben stehenden Video sehen kannst.

Hast du alles verstanden? Dann kannst du sicher die passenden Wörter in die Lücken ziehen!

Viel Erfolg!