De chemie van kleur omvat de manier waarop verschillende frequenties en golflengten van zichtbaar licht worden geabsorbeerd of gereflecteerd door moleculen die bekend staan als pigmenten. Deze pigmenten hebben specifieke samenstellingen en configuraties die overeenkomen met hun respectieve kleuren.
Van de variërende kleuren van herfstbladeren tot de kleurstoffen die in de kledingindustrie worden gebruikt, onze wereld is vol rijke en diverse kleuren. Maar hoe worden deze kleuren precies gevormd, en waarom? Lees verder voor meer informatie over de chemie en wetenschap van kleur.
De wetenschap van kleuren
Eenvoudig gezegd kan een stof kleurloos zijn of een kleur(en) hebben. Vaste objecten zijn meestal gekleurd, terwijl veel gassen transparant (kleurloos) zijn. De precieze kleur (of gebrek aan kleur) wordt op verschillende manieren bepaald, afhankelijk van de betrokken stof.
De kleur van eenvoudige anorganische stoffen, zoals bijvoorbeeld edelstenen, wordt bepaald door de aanwezigheid van bepaalde elementen. Robijnen zijn bijvoorbeeld rood vanwege de aanwezigheid van chroom, terwijl smaragden groen zijn omdat ze chroom, vanadium en ijzer bevatten.
In veel gevallen wordt de kleur (of de afwezigheid ervan) bepaald door de aanwezigheid van een bepaald atoom of molecuul dat een overeenkomstige heeft chromofoor(en)dit zijn structuren in moleculen die zichtbaar licht kunnen absorberen of reflecteren.
De kleuren van sommige objecten kunnen ook worden bepaald door de manier waarop microscopische componenten zijn gerangschikt. Dit geldt voor beide vlindervleugels en pauwenveren. In deze voorbeelden reflecteren de overlappende microscopische structuren licht op een manier die andere golflengten of frequenties van licht blokkeert, wat resulteert in een verscheidenheid aan glanzende tinten die onder verschillende hoeken worden weergegeven.
Hoe chemie onze wereld kleurt
Of je nu een film kijkt op je smartphone of een schilderij bewondert in het museum, de chemie van kleuren speelt een belangrijke rol. Op een LCD-scherm is elke pixel bijvoorbeeld een cel gevuld met gedraaide nematica vloeibare kristallen die van polariteit kan veranderen afhankelijk van de elektrische spanning die er doorheen gaat. Deze wijziging verandert ook de kleur en toon van het licht dat door elke pixel wordt geproduceerd.
In tegenstelling tot de vloeibare kristallen op flatscreen-tv’s of smartphones, zijn pigmenten in schilderijen niet dynamisch en veranderen ze niet onmiddellijk. Hoewel sommige pigmenten na verloop van tijd kunnen veranderen als gevolg van chemische afbraak, blijven de chromoforen in de pigmentmoleculen relatief stabiel.
Kleuren zijn ook terug te vinden in het voedsel dat we eten. Sommige van deze kleuren, zoals de geeloranje kleur van beta-caroteen, komen van nature voor, andere juist Briljantblauw FCFworden kunstmatig toegevoegd.
Chemie van het kleurenwiel
Het kleurenwiel in de chemie is gerelateerd aan spectrofotometrie (de meting van lichtabsorptie), waarbij elke kleur direct overeenkomt met de respectievelijke golflengte. De kleuren die we zien verwijzen echter naar de gereflecteerde golflengte van licht in tegenstelling tot de geabsorbeerde golflengte.
Over het algemeen kan het bereik van kleurgebieden en hun overeenkomstige golflengten als volgt worden getabelleerd:
| Kleur Regio | Golflengte in Nanometer |
|---|---|
| ROOD | 750 − 610 |
| ORANJE | 610 – 590 |
| GEEL | 590 − 570 |
| GROENTE | 570 − 500 |
| BLAUW | 500 – 450 |
| PAARS | 450 − 370 |
Het type stof bepaalt de kleur of kleuren die het absorbeert, terwijl de concentratie bepaalt hoeveel licht wordt geabsorbeerd. De kleur die we waarnemen is de complementaire of tegengestelde kleur van het geabsorbeerde licht.
Als we bijvoorbeeld waarnemen dat een object of substantie rood is, is het geabsorbeerde licht eigenlijk blauwgroen. U kunt het kleurenwiel raadplegen om de complementaire kleuren te bepalen.
Het bepalen van de kleur en hoeveelheid licht dat wordt geabsorbeerd, kan handig zijn bij het analyseren van compositie en concentratie. Chemische indicatoren kan vervolgens worden gebruikt om de zuurgraad of alkaliteit van een stof te bepalen. Bijvoorbeeld, fenolftaleïne is kleurloos in zure oplossingen maar wordt magenta in basische oplossingen, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding:
Een niveau chemie: kleurveranderingen
Als je scheikunde op A-niveau hebt gedaan, heb je waarschijnlijk geleerd dat een verandering in de kleur van een stof een indicator is van chemische verandering. Dit geldt voor chemische indicatoren die worden gebruikt in titratie experimentenbijvoorbeeld.
Het is ook algemeen waar voor velen chemische reactieszij het een ontleding reactie, combinatiereactie, enkele verdringingsreactie, dubbele verdringingsreactie, of verbranding. Tijdens een chemische reactie worden atomaire bindingen gecreëerd of verbroken (of beide), wat resulteert in een verandering in de structuur en samenstelling van de betrokken stoffen.
Kleurveranderende experimenten in de chemie
Als je wat je hebt geleerd in de praktijk wilt brengen, zijn hier enkele voorbeelden van scheikundige experimenten die verandering in kleuren tijdens reacties aantonen:
Koperoxide en zwavelzuur
Koperoxide is een zwarte vaste stof (poeder). zwavelzuur is een kleurloze vloeistof. Wanneer de twee met elkaar worden gemengd, produceren ze kopersulfaat en wateren de ooit kleurloze oplossing verandert in een cyaanblauwe kleur.
Sap van rode kool
Rodekoolsap kan als indicator gebruikt worden om te bepalen of er een oplossing is zuur of eenvoudig. De sapkleur verandert van rood naar groen als je een basisoplossing toevoegt. Het wordt rood wanneer u een zure oplossing toevoegt en wordt blauw wanneer de oplossing wordt geneutraliseerd.
Experiment met blauwe flessen
De experiment met een blauwe fles is een klassieke demonstratie van chemische verandering zoals aangegeven door de kleurverandering. Om dit experiment uit te voeren, moet je glucose, methyleenblauw en natriumhydroxide in een fles. Als je de kolf schudt en laat bezinken, verandert de oplossing van blauw in helder. Als de kolf nog een keer wordt rondgedraaid, wordt de vloeistof weer blauw.
Overzicht
De kleuren die we zien zijn het resultaat van de absorptie van licht van bepaalde golflengten door een stof. De chemie van kleur is essentieel voor verschillende industrieën, zoals de voedselbereiding en de kledingsector. Het is ook belangrijk bij chemische analyse als indicator van chemische verandering.
