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Farbfotografie

Dies ist eine Ausarbeitung einer GFS, die ich an meiner Schule im Fach Chemie gehalten habe. Ich hoffe alle interessierten Leser sind am Ende dieses Artikels zufrieden und haben verstanden wie die Farbfotografie von “damals” funktioniert.

Ziel der Fotografie

Für was benötigen wir Fotografie? Ziel der Fotografie ist es also Lichtinformationen, d.h. die verschiedenen Wellenlängen des Lichts zu speichern und festzuhalten - so wie das die Maler früher auch gemacht haben. Nur funktioniert das mit der Fotografie wesentlich schneller. Darüber welches der beiden Verfahren einfacher ist lässt sich wohl streiten.

Aufbau des Films

Wie ein “altmodischer” Film aussieht wissen Sie sicher alle. Doch wie funktioniert das eigentlich und was befindet sich auf dem Film, damit später ein Bild entstehen kann? Ein Film ist grundlegend folgendermaßen aufgebaut: Der Film besteht also aus einem Kunststoffträger, der nur der Stabilität dient und einer Gelatineschicht, auf der die nötigen Chemikalien adsorbiert sind. Wenn man die Gelatineschicht genauer betrachtet, kann man folgendes erkennen (Querschnitt): Man kann gut vier Schichten unterscheiden. Eine blauempfindliche, eine rotempfindliche und eine grünempfindliche Schicht. Sie sind jeweils in der Komplementärfarbe gefärbt. Warum das so ist ergibt sich aus folgendem Aspekt: Wir wollen als Endprodukt ein Negativ unseres Bildes erhalten. Daher müssen wir auch die Komplementärfarben “speichern”. Zwischen der blauempfindlichen Schicht und den weiteren Schichten befindet sich eine Schutzschicht, die blaues und ultraviolettes Licht absorbiert. Dieses Licht ist so aggressiv, dass es auch die anderen Schichten anregen würde, obwohl es nicht rot oder grün ist. Das würde zu Farbverfälschungen führen, die so vermieden werden. Die Komplementärfarbe können wir im Farabkreis ablesen. Sie ist die Farbe, die gegenüber der “Echtfarbe” liegt. Man sieht deutlich, dass Grün gegenüber von Magenta liegt. Daher ist Grün die Komplementärfarbe zu Magenta. Das Gleiche gilt auch für Blau und Gelb. Es ergeben sich folgende Komplementärfarben:

Belichtung

Die Gelatineschicht enthält vor allem die für die Belichtung wichtigen Silberbromid-Kristalle (AgBr). Falls nun Licht auftrifft, spalten sich Elektronen von den Bromionen ab. Es entstehen Bromradikale. Diese “klauen” sich wieder das Elektron eines benachbarten Bromions. So wandert das sogenannte “Defektelektron” durch die Gelatineschicht, bis es irgendwann von Inhaltsstoffen der Gelatineschicht absorbiert wird. Das zuvor abgespaltene Elektron verbindet sich mit einem Silberion zu einem sogenannten Latentbildkeim. Dies ist ein Silberfaden, der die Information speichert, dass an dieser Stelle Licht aufgetroffen ist. Der Latentbildkeim vergrößert sich, je mehr Licht auftrifft und je mehr Elektronen für die Silberionen zur Verfügung stehen, damit diese sich am Silberfaden anlagern können. Dieser Prozess ist auch elementar für die Schwarz-Weiß Fotografie. Wie wir zur Farbe gelangen, wird im weiteren Verlauf erklärt. Im ersten Bild ist der Fall dargestellt, dass Licht auf das Silberhalogenid trifft. Falls dabei ein Brom-Ion getroffen wird entstehen Photoelektronen (e-) und Defektelektronen (d+). Die Fotoelektronen verbinden sich nun mit den Silber-Ionen zu elementarem Silber - ein Latentbildkeim entsteht. Durch Elektronentransfer wandert nun das Defektelektron durch die Gelatineschicht (siehe zweites Bild) und wird nach einiger Zeit durch Puffer in der Gelatineschicht absorbiert. Die elementare Reaktion hierbei ist Folgende:

Farbsensibilisierung

AgBr ist ohne Sensibilisierung nur für ultraviolettes Licht empfindlich. Daher sind sogenannte Spektrale Sensibilatoren nötig. Sie werden auch durch Licht geringerer Wellenlänge angeregt und regen so die AgBr-Kristalle dazu an Elektronen abzuspalten. (SEHR VEREINFACHT!) Diese Sensibilatoren haben sehr genau definierte Anregungsbereiche. Damit können Farben exakt voneinander unterschieden werden. Sie befinden sich in den Schichten des Filmes, so voneinander getrennt, wie es bei Aufbau des Filmes beschrieben wurde. Die Sensibilatoren gehören in die Klasse der Farbstoffe.

Entwicklung

Vermehrung der Latentbildkeime

Beim Entwickeln werden die bei der Belichtung entstandenden Latentbildkeime ausgenutzt, um durch Reduzierung weiterer Silberionen durch einen Entwickler weitere Silberatome daran anzulagern. Somit werden die zuvor belichteten Stellen stärker ausgeprägt. Dieser Vorgang wird auch in der Schwarz-Weiß Fotografie verwendet. Quelle: Folienserie des Fonds der Chemischen Industrie Zugehörige Reaktionsgleichung: Quelle: Folienserie des Fonds der Chemischen Industrie

Chromogene Kupplung

Nun sind wir bei dem Punkt der Entwicklung angelangt, bei dem wirklich Farbe entsteht. Wir benutzen einen Entwickler, der zwar die Latentbildkeime vermehrt, aber zusätzlich, in reduzierter Forum, noch mit einem in der Gelatineschicht vorliegenden Farbkuppler reagiert und so zum Leukofarbstoff wird. Dieser Leukofarbstoff kann nun wieder als Entwickler dienen - in seiner reduzierten Form ist er allerdings ein Farbstoff. Quelle: Folienserie des Fonds der Chemischen Industrie Für jede Farbe gibt es einen spezifischen Farbkuppler, die sich in der entsprechenden (Farb-)Schicht in der Gelatineschicht befinden: Quelle: Folienserie des Fonds der Chemischen Industrie

Stoppen, Bleichen, Fixieren

Stoppen

Beim Stoppen geht es darum den Entwicklungsvorgang zu unterbrechen, damit nicht zu viele Silberatome entstehen und so das ganze Bild schwarz wird. Dies kann man erreichen, indem man die Tatsache ausnutzt, dass das Entwicklerbad alkalisch ist (muss alkalisch sein, damit die Reaktion ablaufen kann). Wir neutralisieren also mit einer Säure die Lauge und stoppen damit den Entwicklungsvorgang.

Bleichen

Das Bleichen beseitigt die entstandenen Silberatome wieder, da sie zu einer Schwarzfärbung des Bildes führen (Farbentwicklung hat schon stattgefunden). Dies geschieht, indem man das Silber wieder oxidiert. Die entstehenden Silberionen bilden mit den Bomionen dann wieder einen Silberbromidkristall (wie zu Beginn). Als Bleichmittel (ox) fungieren z. B. Fe(III)- Salze wie Fe4[EDTA]3 oder Persulfat. Reaktionsgleichung:

Fixieren

Beim Fixieren geht es darum den Film lichtunempfindlich zu machen. Dafür muss das Silberbromid aus der Gelatineschicht entfernt werden. Da Silberbromid nicht wasserlöslich ist, wird es zunächst zu einem Salz umgewandelt. Salze bestehen bekanntlich aus Ionen und lösen sich daher gut im polaren Wasser.

Der Weg zum Positiv

Durch die vorhergehenden Prozesse haben wir nur ein Bildnegativ erhalten. Das Positiv erhält man nun, indem man das Negativ mit weißem Licht belichtet, wieder entwickelt, bleicht und fixiert.

Gesamtprozess - Übersicht

Quellen

  • Folienserie des Fonds der Chemischen Industrie (26 Textheft Farbfotografie) http://stud3.tuwien.ac.at/~e0325258/files/labor3_photographie.pdf Link leider kaputt
  • Ausarbeitung zum Experimentalvortrag Die Chemie der Farbstoffe im SS 2006 (Leitung Dr. P. Reiß vorgelegt von Julia Böcher)
  • Bildung und Zerfall von Silberclustern bei Mikrokristallen fotografischer AgCl-Emulsionen nach der Blichtung un Abhängigkeit von Kristalleigenschaften und äußeren Fakrtoren; Dissertation zur Erlangung der Soktorgrades der Naturwissenschaften; vorgelegt beim Fachberech 9 - Chemie der Bergischen Universität - Gesamthochschule Wuppertal; von Maria Nietgen (Juni 2001)
  • http://www.oih.rwth-aachen.de/AGs/FOTOAG/entwickeln.html
  • Artikel über Farbfotografie; verfasst von Kathrin Utzni
  • Laborbericht Schwarz-Weiss-Photographie; Bianca Theus und Anna Senn; Dezember 2004
  • Chemie heute für den Sekundarbereich II, Schroedel Verlag