strukturelle Voraussetzungen von Lichtabsorption und Farbigkeit

Link-Ebene

a) delokalisierte Elektronensysteme

Überlegungen zur Umsetzung des Lehrplans

 

Grundlagen in den Lehrplänen der Jgst. 8-11

  • C 11.1 Aromatische Kohlenwasserstoffe: Mesomerie durch delokalisierte Elektronensysteme
  • B 9.1: Sinnesleistungen
  • Ph 10.3 Wellenlehre und Einblick in die Quantenphysik

 

Vorschläge zu Inhalten und Niveau

  • Wiederholung: Licht als elektromagnetische Welle
  • additive und subtraktive Farbmischverfahren (Hinweis auf menschliches Auge, Zapfen)
  • Vorstellung des Prinzips der Farbentstehung durch Absorption: Komplementärfarbe als Farbeindruck, z. B. Arbeiten mit dem Farbkreis
  • Auswertung von Absorptionsspektren: Einüben an Absorptionsspektren ausgewählter natürlicher und künstlicher Farbstoffe, Herleitung der sichtbaren Farbe bzw. absorbierten Farbe(n); nicht erforderlich sind Kenntnisse zum Bau eines Spektrometers.
  • Farbigkeit von Polyenen: Möglichkeit der Wiederholung zur Aufstellung mesomerer Grenzstrukturen
  • Entscheidend für die Absorptionswellenlänge ist zum einen die Größe des delokalisierten Systems und zum anderen die Güte der Delokalisierung. Die Größe kann sehr schön durch die verschiedenen Polyene gezeigt werden, die Güte durch den Vergleich von Polyenen und offenkettigen Cyaninen.

 

Basiskonzepte und Kompetenzorientierung

  • Auswertung von Absorptionsspektren (Kommunikation)

b) Einfluss von Substituenten

Überlegungen zur Umsetzung des Lehrplans

 

Grundlagen in den Lehrplänen der Jgst. 8-11

  • CNTG 9.3 und C 10.1 Molekülstruktur und Stoffeigenschaften: polare Atombindung, Elektronegativität
  • C 11.1 Aromatische Kohlenwasserstoffe: Mesomerie durch delokalisierte Elektronensysteme

 

Vorschläge zu Inhalten und Niveau

  • Erarbeitung des Donator-Akzeptor-Konzepts: mögliche Beispiele: Benzol, Toluol, Nitrobenzol, offenkettige Cyanine
  • Definitionen: auxochrome Gruppen = Elektronendonatoren (z. B. -NH2, -NR2, -OH), antiauxochrome Gruppen = Elektronenakzeptoren (z. B. -NO2, Carbonyl)

 

Basiskonzepte und Kompetenzorientierung

  • Einfluss von Änderungen der Farbstoffmolekülstruktur auf die Farbigkeit (Struktur-Eigenschafts-Konzept)
  • Substituenten als Elektronendonatoren und Elektronenakzeptoren (Donator-Akzeptor-Konzept)
Lehrplan Gymnasium: Link-Ebene