pH-Wertänderung von Kristallviolett - Helmholtz Gymnasium Bonn

Versuchsprotokoll: Eigenschaften <strong>von</strong> <strong>Kristallviolett</strong> bei <strong>pH</strong>-Wert – Änderungen (http://www.bautschweb.de/chemie/kristallviolett/kristallviolett.htm)<br />

Durchführung:<br />

20 Milligramm <strong>Kristallviolett</strong> werden in 500ml einer einmolaren Salzsäure gelöst. Je 100ml da<strong>von</strong> werden mit 1m Natronlauge bis zu den <strong>pH</strong>-Werten 1, 1,35, 2,2, ca. 11 und 13 titriert. Die Mischung ist<br />

wieder auf 100ml mit Wasser aufzufüllen. In einem 6. Becherglas löst man eine große Spatelspitze (ca. 100mg) <strong>Kristallviolett</strong> direkt in 100ml 15%iger Salzsäure. Das Milieu wird mit einem <strong>pH</strong>-Meter<br />

bestimmt. Die Farbe wird vor einer Milchglasscheibe mit Halogenlampen-Hintergrund und nach erfolgtem Weißabgleich mit einer DSLR-Kamera dokumentiert. Ein digitales Spektralfotometer ermittelt<br />

die Extinktionskurve.<br />

Achtung: Die konzentrierten Säuren und Laugen sind sehr ätzend!<br />

Beobachtungen bei Zugabe <strong>von</strong> Natronlauge<br />

Kolben: I II III IV V VI<br />

Konzentration: ca. 2,5 mmol/l 0,1 mmol/l 0,1 mmol/l 0,1 mmol/l 0,1 mmol/l 0,1 mmol/l<br />

Milieu: extrem sauer stark sauer<br />

schwach sauer bis schwach<br />

basisch<br />

stark basisch<br />

gemess. <strong>pH</strong>: -1,10 1,00 1,35 2,20 11,7 13<br />

Foto<br />

sichtbare<br />

Farbe<br />

orange<br />

(bei 0,1mmol / und <strong>pH</strong> 0: gelb!)<br />

grün blaugrün blau violett farblos<br />

VIS<br />

Spektrum<br />

Messwerte<br />

hier als<br />

Excel-File<br />

Maxima<br />

im Fotometer<br />

Absorbierte<br />

Farbe<br />

Deutung:<br />

420 425 + 625 590<br />

violett (+ blau) rot + violett rot (+ violett) gelb gelbgrün UV-Bereich

---

Struktur der<br />

Teilchen:<br />

gleichwertige<br />

Grenzstrukturbereiche<br />

sind gelb<br />

hinterlegt<br />

Gemisch<br />

Gemisch<br />

Effekte: Bathochromie ===========================================><br />

Ergebnis:<br />

Alle drei Auxochome sind durch die<br />

Protonierung deaktiviert. Die<br />

Mesomerie begrenzt sich auf das<br />

zentrale C-Atom und die<br />

Phenylringe. Das Gelb hat ein breites<br />

Absorptionsband und wirkt bei hoher<br />

Konzentration durch Hyperchromie<br />

orange!<br />

Gemisch aus Struktur<br />

I und III<br />

Der pKs-Wert liegt<br />

laut Literatur* bei 0,8<br />

Die tiefste, denkbare Farbe wird <strong>von</strong><br />

diesem, relativ kleinen Molekül<br />

erzeugt.<br />

Zwei gleichwertige Grenzstrukturen<br />

(ein T-Chromophor) und ein kaum<br />

vom unteren Phenylring<br />

beeinflusstes, zentrales C-Atom<br />

bilden eine besonders geringe<br />

Differenz zwischen bindenden<br />

(HOMO) und antibindenden<br />

(LUMO) Pi-Orbitalen.<br />

Hypsochromie<br />

===========================================><br />

Gemisch aus Struktur<br />

III und IV<br />

Der pKs-Wert liegt<br />

laut Literatur* bei 2,6<br />

das zentrale C-Atom ein<br />

Das System enthält noch ein weiteres,<br />

Hydroxidion addiert hat<br />

wirksames Auxochrom, die NN-<br />

(Carbinolbase). Die sp3-<br />

Dimethylaminogruppe unten (ein Y-<br />

Hybridisierung hier<br />

Chromophor). Trotzdem steigt die<br />

verhindert den Verbund<br />

Farbe wieder an. Das wird mit der<br />

Elektronendichtewirkung des unteren<br />

Systems auf das zentrale C-Atom<br />

gedeutet.<br />

Die Delokalisation der Pi-<br />

Elektronen ist jetzt auf die<br />

Benzolringe beschränkt, da<br />

der delokalisierten Pi-<br />

Elektronensysteme. Die<br />

Absorption<br />

elektromagnetischer<br />

Wellen liegt außerhalb des<br />

sichtbaren Bereichs im<br />

UV.<br />

<strong>Kristallviolett</strong> zeigt bei der Protolyse ein Kaleidoskop <strong>von</strong> Farben. Ursache sind drei Auxochrome Gruppen, die das delokalisierte Pi-Elektronensystem in seinem Energieniveau<br />

beeinflussen. Gibt das Trikation ein Proton ab kommt eine farbvertiefende Gruppe mit positiv-mesomeren Effekt dazu, entsteht ein sehr energiearmes blaugrünes System. Wird durch<br />

erneute Deprotonierung ein weiteres Auxochrom aktiviert, ergibt sich eine intensive, violette Farbe. Im stark basischen Bereich zerstört die Anlagerung <strong>von</strong> Hydroxidionen die<br />

Wechselwirkung mit sichtbarem Licht.