Chemie der Farben

Schon in frühester Zeit haben die Menschen Farbstoffe benutzt, wie die Höhlenmalereien von Altamira (Spanien) und Lascaux (Frankreich), in Italien, im Ural sowie im östlichen Sibirien und in Australien belegen. Als Rohstoffe dienten jahrtausendelang natürlich vorkommende Materialien, und man war ständig bemüht, sowohl die Qualität der Farben zu verbessern als auch ihre Gewinnung zu vereinfachen. Synthetische Farbstoffe herzustellen gelang dagegen erst im 19. Jahrhundert. Die Zusammensetzung von Farbstoffen
Die verschiedenen Verfahren zur Gewinnung von Farbstoffen aus Tieren und Pflanzen waren schon früh bekannt, erst mit dem 19. Jahrhundert kam aber auch das Wissen um ihre Zusammensetzung. Damals erkannte man, dass es sich bei den Farbstoffen um komplexe chemische Verbindungen handelt, die im Gegensatz zu den gröberen, einen Oberflächenfilm bildenden Pigmenten direkt mit tierischen oder pflanzlichen Fasern verbunden sind, und dass der Farbton davon abhängt, welche Wellenlänge das von Pigment oder Farbstoff absorbierte Licht hat. Bei Ölgemälden werden die Pigmente in dünner, ölhaltiger Schicht aufgetragen, nach deren Trocknen verschiedene Farbwirkungen auftreten. Im Altertum wurden vor allem pflanzliche und tierische Pigmente verwendet – das Sepiabraun des Tintenfischs, das Elfenbeinschwarz aus gebranntem Elfenbein oder das Indigoblau aus tropischen Pflanzen -, obwohl diese Farbstoffe meist nicht so haltbar waren wie die anorganischen Pigmente aus Mineralien. Auch Letztere sind heute nur noch wenig in Gebrauch, die meisten Farbstoffe sind jetzt synthetische organische Verbindungen. Die Einteilung der Farbstoffe
Die Farbstoffe lassen sich entweder nach der Art ihrer Verwendung oder nach ihrer Zusammensetzung einteilen. Hauptklassen sind: Küpenfarbstoffe, Substitutionsfarbstoffe, Beizenfarbstoffe, Schwefelfarbstoffe und Wollfarbstoffe. Küpenfarbstoffe wie Indigo sind unlöslich in Wasser und werden mit Hilfe eines löslichen Derivats auf die Faser aufgetragen, wo sich der ursprüngliche Farbstoff beim Trocknen wieder entwickelt. Substitutionsfarbstoffe färben ein Gewebe direkt, während Beizenfarbstoffe durch sogenannte Beizmittel wie Alaun aus der Lösung auf die Faser niedergeschlagen werden. Schwefelfarbstoffe eignen sich vor allem zum direkten Färben von Baumwolle. Bei den Wollfarbstoffen handelt es sich meist um unlösliche Azofarbstoffe, die mit Hilfe geeigneter Verbindungen direkt auf dem Gewebe erzeugt werden. Mit dem 19. Jahrhundert kam auch das Ende der Naturfarbstoffherstellung: 1856 gewann der britische Chemiker Sir William Henry Perkin (1838-1907) den ersten synthetischen Farbstoff (Anilinpurpur). Bald darauf wurde der Farbstoff Magenta entdeckt, und dem Lehrer Perkins, August Wilhelm von Hofmann (1818-92), gelang dann der Nachweis, dass sich Magenta in Violettfarbstoffe umwandeln lässt – damit war die Klasse der heutigen Rosaniline entdeckt. Etwa um dieselbe Zeit setzte der deutsche Chemiker Johann Peter Griess (1829-88) mit der Entdeckung der Diazoreaktion einen Meilenstein bei der Entwicklung synthetischer Farbstoffe. Das Erkennen der Ringstruktur des Benzols durch August Kekule von Stradonitz (1829-96) und andere Entdeckungen auf dem Gebiet der Chemie ermöglichten es, die farbgebenden Bestandteile eines Moleküls aufzudecken und Wege zu ihrer künstlichen Gewinnung zu weisen. So entstand rasch eine Farbstoffindustrie, die ihre Farbstoffe vor allem aus den Bestandteilen des Steinkohlenteers herstellte. Die moderne Farbenindustrie
Seit dem 19. Jahrhundert hat sich die Gewinnung von Farbstoffen und Pigmenten völlig gewandelt. Die meisten Farbstoffe sind nunmehr künstlicher Art und werden mit komplizierten Techniken aus Rohöl oder Steinkohlenteer gewonnen. Als Folge verschiedener Weiterverarbeitungs- und Umwandlungsprozesse steht heute eine fast unerschöpfliche Palette an verschiedenen Farbtönen zur Auswahl. Azofarbstoffe lassen sich in vielen Schattierungen herstellen und finden für die verschiedensten Materialien Verwendung, z. B. zum Einfärben von Druckfarben und Kunststoffen. Die Anthrachinone ergeben rötlichblaue Farbpigmente, die sich sowohl zum Färben von Metallen, Emaillen, Cremes, Seifen, Kunststoffen und Geweben als auch für Anstrichfarben eignen. Die Klasse der Triphenylmethane mit ihren kräftigen grünen, blauen und violetten Tönen wird in der Papier-, Druckfarben-, Kosmetik-, Zeichenstift- und Lebensmittelindustrie verwendet. Kupferphthalocyanine dienen zur Herstellung von Druckfarben, Lacken, Emulsionsfarben und zum Färben von Autolacken und Kunststoffen. Auch die meist blauen oder grünen Phthalocyanine sind begehrte Farbstoffe. Weitere bedeutende Farbstoffgruppen bilden die Indigofarbstoffe (blaue und rote Farbtöne) und die Phthalsäurefarbstoffe (gelbe Farbtöne). Farbstoffe und Pigmente lassen sich heute ihrem jeweiligen Verwendungszweck anpassen. Während Farbstoffe überwiegend zum Färben von Geweben eingesetzt werden, eignen sich Pigmente vor allem für Druckfarben, Malfarben und für Kunststoffe. Bei Kunststoffen wird das fein gemahlene Pigment der Kunststoffmasse vor dem Spritzgießen zugesetzt. Durch die Behandlung mit speziellen Salzen lassen sich aus Farbstoffen auch Pigmente gewinnen, wobei diese in Form fester Bestandteile ausfallen. Es existieren heute bereits Tausende verschiedener Farbtöne – und täglich werden neue synthetisiert.