SRO om lys og farver | Fysik B og Kemi B

Side 1

LYS OG FARVER

SRO – Fysik B og kemi B

STX 2.g

Side 2

SRO

2

Abstract

This paper examines lights and colors. What are light and color? and why are we able to see these colors? That is the questions that will be the main focus in the paper. Under this topic there will be given an account of why some substances have colors and different ideas and theories will be ex-pounded. There will be focused on organic substances’ colors and light as particles or waves. It includes two experiments; an experiment where we find a value of the Planck constant and an ex-periment to find the transition point for an indicator. The knowledge in the paper will be obtained through scholarly books, websites and notes from classes. It is concluded that the reason to the ap-pearance of color is that the human brain perceives some light from the electromagnetic spectrum as colors, that light has both particle- and wave properties, but never both at the same time, and that organic substances’ colors depends on the number of conjugated double bonds.

Side 3

SRO

3

Indholdsfortegnelse

Abstract 2

Indledning 4

Lys – Bølger eller partikler? 5

Lys som bølger 5

Refleksion og transmission 5

Lys som partikler 6

Fotoelektrisk effekt og Plancks konstant 6

Hvad er farver? 7

Absorption og emission. 7

Atomorbitaler, molekyleorbitaler og Hybridisering 9

Atomorbitaler 9

Molekylorbitaler 9

Hybridisering og dekokaliserede elektroner 9

Organiske farvestoffer 10

Konjugerede dobbeltbindinger 10

Chromofore og auxochrome grupper 11

Indikator – Bromthymolblå 11

Plancks konstant med dioder 12

Omslagspunkt for en indikator 13

Diskussion 15

Perspektivering 15

Konklusion 16

Litteraturliste 16

Bilag 18

Bilag 1 - Plancks konstant med fotoelektrisk konstant 18

Bilag 2 – Omslagspunkt for indikator 19

Bilag 3 – Omslagspunkt for en indikator 19

Side 4

SRO

4

Indledning

I løbet af en dag oplever man et utalligt antal af farver og man kunne ikke rigtig forestille sig at gå rundt i en verden uden farver. Men hvorfor er der farver?

Det spørgsmål kan give en underen om, hvad farver er og hvor disse farver egentlig kommer fra.

Farver kan forklares ud fra både fysik og kemi. I denne opgave vil jeg komme ind på lys og farver og se hvornår organiske stoffer er farvede. Jeg vil lave forsøg, hvor jeg bestemmer en værdi for Plancks konstant samt et forsøg for omslangpunktet for en indikator, hvor jeg ud fra dataerne vil opstille et bjerrumdiagram og bestemme en pKs-værdi.

For at kunne forstå hvad lys og farve egentlig er, er der nogle væsentlige begreber, man er nødt til at forstå og have styr på, dem vil jeg også gøre rede for.

Side 5

SRO

5

Lys – Bølger eller partikler?

Spørgsmålet, om lys er bølger eller partikler, har generet mange forskere i årevis, og man har været nødt til at acceptere begge teorier, da lys både har bølge- og partikel egenskaber. Dog har man kun kunnet påvise at lys enten opfører som en partikel eller som en bølge og aldrig begge dele på præcis samme tid.

Debatten går helt tilbage til Newton, som mente, at lys bestod af partikler. Dette forklarede Albert Einstein ud fra den fotoelektriske effekt, som jeg kommer ind på senere.

Teorien om at lys har bølgeegenskaber stammer helt tilbage til 1600-tallet, hvor hollænderen Chri-

stiaan Huygens var den første til at komme op med den ide^{1}

Lys som bølger

Fænomener hvori lys opfører sig som bølger kan b.la. være transmission og refleksion.

Refleksion og transmission^{2}

Transmission kan nemmest forklares ved at se gennem vand. Her opfører lys sig som bølger; hvis vi antager at der ikke sker en vekselvirkning mellem lys og stof og at vi befinder os i det synlige spek-trum. Refleksion kan derimod nemmest forklares ved at se ind i et spejl.

Refleksion:

Hvis vi lyser ind på en spejlende overflade, vil der blive dannet en indfaldsvinkel, i. Da et spejl er en spejlende overflade vil størstedelen af lyset blive reflekteret tilbage med en udfaldsvinkel, u.

Dette ses på billedet til højre for.

Refleksionsloven siger at i=u

Transmission:

Hvis lyset bevæger sig fra et område til et andet område med en anden hastighed, fx fra luft til vand, så vil bølgen blive brudt, den bliver transmitteret. Dette ses på billedet til højre. Lyset som kommer ind med en indfaldsvinkel i, bliver transmitteret med samme vinkel som den kom ind med.

                                sin (𝑖) 𝑣1
For brydning gælder en brydningslov : = Hvor v1 er er hastigheden i det første materiale
                               sin (𝑏) 𝑣2

og v2 hastigheden i det andet.

1

Orbit AB side 509

2

Orbit C side 73

Side 6

SRO

6

Lys som partikler

Fotoelektrisk effekt og Plancks konstant er bygget ud fra teorien om at lys er partikler.

Fotoelektrisk effekt og Plancks konstant

Som tidligere sagt kan lys både opføre sig som bølger og som partikler. Et af de fænomener der viser lysets partikelegenskaber kaldes fotoelektrisk effekt; her sker en vekselvirkning mellem lys og stof. Fotoelektrisk effekt blev i 1905 forklaret af Albert Einstein, som også modtog en nobelpris for sin opdagelse.

Hvad Einstein opdagede, kan forklares på følgende måde:

Man forestiller sig at man har et stykke metal, som belyses. Hvis fotonen har lige præcis den rigtige mængde energi, så vil der, når lyset rammer metallet, blive frigivet en elektron fra de frie elektro-ner, der er i metallet. Denne elektron vil forlade metalpladen. Den elektron der har forladt metallet har noget kinetisk energi, E kin

. Men det kræver også noget energi , noget arbejde, at løsrive elek-tronen fra de atomer, som er i metallet, den energi kaldes løsrivelses arbejdet, A. Hvis man ligger løs løsrivelsesarbejdet sammen med den energi der er tilbage og ender som kinetisk energi i elektronen, så har vi i alt den samlede mængde energi, som fotonen skal bruge. Altså gælder følgende:

E_kin + A_løs = E_foton^{3}

Fotonen kommer med en vis mængde energi, og noget af energien går til at løsrive elektronen fra metaloverfladen. Resten af energien går til at tildele elektronen noget bevægelses energi, kinetisk energi.

Det der ovenover er beskrevet, er det som kaldes den fotoelektriske effekt, altså en effekt, hvor man kan løsrive elektroner fra en metaloverflade ved at belyse den. Men for at elektronen kan løsrives,

så skal fotonen have en ganske bestemt frekvens. Da energien af et foton = h*f

h er en naturkonstant, nærmere omtalt som Plancks konstant og har størrelsen:

h= 6.63*10^{-34} J*s^{4}

3

Larsem, Jim: Fotoelektrisk effekt emission absorption

https://www.youtube.com/watch?v=kDOm8Gq5cWk

4

Orbit C side 142

Side 7

SRO

7

Denne konstant blev opdaget af kvantefysikeren Marx Planck, der opdagede, at lysets energi er kvantiseret, hvilket vil sige, at man må opfatte lyset som bestående af partikler, fotoner.

Hvad er farver?

5

Farver er den del af det elektromagnetiske spektrum, som vores øjne og hjerne ser og opfatter som farver. Hele det elektromagnetiske spektrum ses på billedet til højre. Her ses det, hvor lille del af det, der er synligt lys, som er det, vi er i stand til at se.

Hvidt lys er en blanding af lys med forskellige farver. Lys har en bølgelængde, λ, som måles i nm.

Et stof får en farve, hvis det absorberer lys i synlige spektrum, som er i intervallet fra en bølge-længde ca. 380 nm til en bølgelængde på 760 nm. Absorption af farver vil jeg komme ind på i næste afsnit.

Absorption og emission.

Som sagt tidligere får et stof farve, hvis det absorberer dele af det synlige lys. Hvis et stof fx absor-berer gult lys, vil man se de farver som reflekteres, derfor vil stoffets farve blive lilla.

For at få et overblik over stoffers absorption af farve, kan man benytte farvecirklen, som ses til høj-re. Farverne der sidder overfor hinanden kaldes komplementærfarver. Absorberer et stof en bestemt farve, vil stoffet blive den absorberede farves komplementærfarve. Hvis et stof fx absorberer gult lys, vil man se de farver som reflekteres, derfor vil stoffets farve blive lilla.

For at få et overblik over stoffers absorption af farve, kan man benytte farvecirklen. Farverne, der sidder overfor hinanden, kaldes komplementærfarver. Absorberer et stof en bestemt farve, vil stof-fet blive den absorberede farves komplementærfarve.

I fysik er absorption optagelse af lys. Når et atom rammes med den helt rigtige mængde energi, vil fotonen blive absorberet, og atomet vil blive exciteret, hvilket vil sige, at den opnår en tilstand med en højere energi. Atomet kan altså, ved at absorbere en foton, gå fra en energi, E til en anden, E.

m, n

For at dette er muligt, skal energien af den absorberede foton lige netop være h*f=E -E

n m.

Omvendt er emission når et atom stifter fra energien E n m.

til en tilstand med en mindre energi, E

Den overskydende energi vil så udsendes som en foton med energien h*f=E -E^{6}

n m

5

http://soapbubble.dk/dansk/videnskab/lys-og-saebebobler/saebeboblernes-farver-del-2/

6

Orbit C side 144

Side 8

SRO

8

At et stof fremtræder med en farve, skyldes at dets elektroner kan springe mellem forskellige ener-giniveauer.

Et eksempel på absorption og emission kan vises ud fra Balmerserien med hydrogenatomet^{7}: (sort

               8
på billedet til højre )

Et hydrogenatom vil udsende synligt lys, når en elektron springer til bane 2, fra 3,4,5 eller 6.

En elektron kan af sig selv kun springe ind mod kernen, emission. Hvis elektronen skal springes udad, skal der tilføres energi i form af lys, absorption.

Springer elektronen udad, så er det komplementærfarven til den udsendte bølgelængde der ses, springer den indad er det den opnåede bølgelængde der ses.

Hvis elektronen springer fra 5. til 2. skal vil springet være på 434 nm, ud fra nedenstående skema kan farven aflæses til at være blå. Hvis der sker et spring fra 2. til 2 skal vil den komme til at mang-le denne bølgelængde og stoffet vil fremtræde som komplementærfarven som i dette tilfælde er

grøn/blå.

9

I kemi kan man måle absorbans. En farvet opløsning indeholder molekyler eller ioner, som absorbe-rer lys i det synlige spektrum. Når man laver en måling af absorbans kan man bl.a. bruge det til at opstille et bjerrumdiagram, som er gjort senere i opgaven.

Absorption måles i Aborbans, som er et udtryk for den lysintensitet et stof har absorberet. Absor-bansen afhænger af lysets bølgelængde samt af koncentrationen og tykkelsen af stoffet og udtrykkes

ved Lambert-Beers lov som siger at abs= [A]*l*ℇ.^{10}

Dette princip bruges i et spektrofometer, som vi har benyttet os af i forsøget med omslagspunktet for en indikator. Spektrofometeret sender lys med en bestemt intensitet gennem stoffet, der ønskes at findes absorbansen af. Det spektrofometeret gør, er at den måler intensiteten af det lys, der kommer gennem kuvetten, og derudfra så absorbansen.

7

Orbit C side 146

8

http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_spectral_series

9

ISIS kemi B side 166

10

Basiskemi side 186

Side 9

SRO

9

Atomorbitaler, molekyleorbitaler og Hybridisering

Senere i opgaven vil jeg komme ind på, hvorfor organiske stoffer er farvede. Det skyldes en bestemt bindingstype, som gør det muligt for de organiske stoffer at absorbere farver.

Jeg vil herunder kort redegøre for nogle begreber, der ligger til baggrund for denne bindings-type.

Atomorbitaler^{11}

Elektroner bevæger sig omkring kernen i det vi betegner som ”elektronskaller”. De forskellige elektronskaller kan siges at være forskellige energiniveauer, jo længere væk fra kernen, jo højere energi, men jo mindre energiforskel mellem hver skal.

Atomorbital er en betegnelse for det område omkring atomkernen, hvor der er størst sand-synlighed for, at man finder elektronerne.

Elektronerne vil så vidt muligt fordele sig ligeligt i det antal orbitaler, der er i hver skal, og søge efter at være det sted, hvor de skal bruge mindst muligt energi.

              12
Molekylorbitaler

Ved en overlapning af atomorbitaler , bliver der dannet molekylorbitaler, som også angiver et område for, hvor elektronerne burde befinde sig. Ved blanding af disse bliver der dannet både bindende og antibindende molekyleorbitaler, disse bindinger kaldes for sigma- og pi-bindinger. Farvede forbindelsers energispring sker typisk mellem bindende- og antibindende molekylorbitaler.

                                    13
Hybridisering og dekokaliserede elektroner

Hybridisering er en betegnelse for når S- og P-obitalerne blandes, således at bindingerne placeres med den rigtige bindingsvinkel mellem dem. Organiske molekyler har en bestemt opbygning om-kring c-atomerne. For at denne opbygning i virkelighedes kan realiseres bliver orbitalerne blandet sammen, så der er lige stor afstand mellem orbitalerne.

Ved hybridisering kan elektronerne ikke finde ud af, hvor de skal placeres, derfor kaldes de deloka-liserede elektroner. Et eksempel er i en benzenring. Her kan elektronerne ikke finde ud af hvor de skal lave pi-bindinger, derfor bliver alle bindingerne til halvanden bindinger, frem for at hver anden er hhv. enkelt og dobbeltbinding.

11

ISIS kemi B side 170-171

12

ISIS kemi B side 172-173

13

ISIS kemi B side 174-175

Side 10

SRO

10

Det er grundet disse delokaliserede elektroner, at det er nemmere at påvirket stoffet med lys.

                   14
Organiske farvestoffer

Organiske stoffer har også farve. I denne opgave vil jeg ligge størst vægt på konjugerede dob-beltbindingers betydning for det organiske stofs farve, men også kort redegøre for chromofo-re og auxochrome grupper, som også har betydning for stoffernes farve

Konjugerede dobbeltbindinger

Når et stof indeholder flere dobbeltbindinger, kan de være placeret på tre forskellige måder. Der findes konjugerede dobbeltbindinger, isolerede dobbeltbindinger og kumulerede dobbeltbindinger.

Men med emnet lys og farver vil de kun være relevant at kigge på de konjugerede dobbeltbindinger.

Billedet under viser konjugerede dobbeltbindinger. Dobbeltbindingerne kaldes konjugerede dob-beltbindinger, når der er én enkelt binding imellem dobbeltbindingerne.

Konjugerede dobbeltbindinger sænker energispringet mellem de bindende og de antibindende orbi-taler, hvilket medfører at absorptionen bliver rykket mod større bølgelængder. Da energispringet bliver mindre, bliver det muligt for elektronerne at foretage spring, de ellers ikke ville have taget.

Dette spring gør, at der bliver udsendt en foton med en bestemt bølgelængde, som medfører at der kommer en farve. Som udgangspunkt siger man at organiske stoffer med flere end 8 konjugerede dobbeltbindinger vil have en farve. Jo flere konjugerede dobbeltbindinger der er, jo laverere ener-gi(større bølgelængde) behøver fotonen for at kunne absorberes. Så jo flere konjugerede dobbelt-bindinger jo nemmere har stoffet ved at absorbere. Dette er også illustreret på billedet under.

14

ISIS kemi B side 176-177

Side 11

SRO

11

Chromofore og auxochrome grupper

De chromofore grupper indeholder altid et eller to ledige elektronpar, som har den betydning, at de også indgår i gruppen af dekolaliserede elektroner, sammen med de konjugerede dobbeltbindingers elektroner. Et molekyle, der indeholder minimum én chromofore gruppe, kan godt have en farve, selvom der er færre end otte konjugerede dobbeltbindinger. De chromofore grupper opstår, hvis der er dobbeltbindinger fra carbon til oxygen eller nitrogen, det er disse bindinger tæller som mere end én konjugeret dobbeltbinding.

Er der derimod enkeltbindinger fra de konjugerede dobbeltbindinger til oxygen eller nitrogen, så vil farveintensiteten blive forstærket, uden at farvens nuance ændres. Disse grupper kaldes auxochrome grupper. Grunden til at farvens nuance ikke ændres, er at de indeholder frie elektronpar, hvis elek-troner indgår uden at ændre energiniveauerne.

Indikator – Bromthymolblå

                                                                            15
En indikator er et stof, som anvendes ved bestemmelse af et omslagspunkt i en kemisk reaktion .

Et forsøg med omslagspunkt for en indikator vil jeg komme ind på senere i opgaven. Der findes forskellige indikatorer, alt efter hvilken reaktion der er tale om. I forsøget, som jeg senere vil kom-me ind på, er der brugt Bromthymolblåt, der er en syre-base indikator med et omslagspunkt ved pH på 6.0-7.6.

16

15

http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Kemi/Analytisk_kemi/indikat

or

16

http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/11/aac/vorlesung/kap_10/vlu/indik

Side 12

SRO

12

På nedenstående billede ses strukturformlem for bromthymolblå. Det er grundet antallet af konjuge-rede dobbeltbindinger at stoffet har den farve det har. På Strukturformlen ses at der, efter omskiftet til blå, kommer en cromofore gruppe, nemlig en dobbeltbinding til O.

Plancks konstant med dioder

Ved forsøget med dioder sendes der en elektron gennem et kredsløb, hvor strømmens retning er ensrettet.

En diode er et eksempel på en halvleder, som kan omsætte en mindre spændingsforskel til lys, og ved at kende bølgelængden af de forskellige farver dioder kan diodeforsøget benyttet til at bestem-me Plancks konstant.

Spændingsforskellen kan defineres som energi pr. ladning , så jo flere volt jo mere energi.

Når elektronen har fået nok energi, vil en diode begynde at lyse. Hvilken af dioderne der lyser af-hænger af, hvor meget energi elektronen har. Fx har den blå farve en mindre bølgelængde end den røde farve, og skal derfor bruge mere energi for at kunne lyse.

Der skal en vis spænding over en diode, før det overhovedet er muligt for strømmen at blive ledt gennem.

Ved at notere volten og bølgelængden på den diode der lyser og derefter udregne frekvensen(f=v*λ)
kan man opstille en lineær sammenhæng mellem frekvens og energien, som er U*e . På vores graf

                                                     -15
har vi kun U op ad y-aksen, derfor skal hældningstallet, 5.948*10 , ganges med elektronens lad-

ning, 1.602*10^{-19}, for at få Plancks konstant:

                      -15         -19        -34
Plancks konstant: 5.948*10 * 1.602*10 = 9.529*10

ato-

ren_darst.vlu/Page/vsc/de/ch/11/aac/praktikum/indikatoren/bromthymolblau.vscml.html

Side 13

SRO

13

I dette forsøg er der en del fejlkilder. Man ville have fået et bedre resultat, hvis man havde målt karakteristikker i stedet for bare at have lavet to målinger for hver. Derudover var det også svært at stille spændingen til præcis hvor dioden lyste, og det var svært at se, hvornår dioden lyste, som den skulle. Derfor var vi fået et resultat, som er lidt fra den rigtige Plancks konstant.

Udover dette forsøg har vi lavet en andet forsøg, der også bestemmer en værdi Plancks konstant.

Dette forsøg bygger på teorien fotoelektrisk effekt og kan findes i bilag 1.

Omslagspunkt for en indikator

For at kunne opstille et Bjerrumdiagram skal man have pH-værdien ud af x-aksen og Xs-værdien på af y-aksen. pH-værdien har vi allerede da vi målte den sammen med ab-sorbansen.

For at finde frem til Xs-værdierne må vi starte med at regne

                                  𝐴
Xb-værdierne ud. Det gøres ved at sige: , hvor A er
                                𝐴
                                 𝑠𝑙𝑢𝑡

absorbansen ved de forskellige pH-værdier og A er den slut sidst målte absorbans. For at få Xs-værdierne siger man

Xb-1 = Xs

De målte værdier for pH og absorbans og de udregnede værdier for Xb og Xs kan ses i tabellen til højre herfor.

Da jeg nu har mine pH-værdier og Xs-værdier kan jeg op-stille bjerrumdiagrammet:

Side 14

SRO

14

Ud fra mit bjerrumdiagram kan jeg aflæse pKs, som er det punkt hvor stofmængdekoncentrationer-ne af syreformen og baseformen er lige store. Jeg aflæser min pKs værdi på bjerrumdiagrammet til at være ca. 7, hvilket passer med tabelværdien for pKs hos Hin, som er på 7.1.

Omslagspunktet i vores forsøg ligger ved en pH på 6.20-7.65^{17} hvilket passer godt for bromthymol-

blåt, som har et omslagsområde der er angivet til 6.0-7.1. Omslagsområdet ligger ikke helt symme-trisk omkring pKs-værdien, da det er nemmere at se den blå farve. Da den blå farve skinner mere igennem den gule farve, så vil den blå farve kunne ses så snart der begynder at komme mere base i opløsningen.

Da vi starter forsøget laver vi en opløsning af KH2PO4 i vand. I starten af forsøget måler vi pH i opløsningen til at være 4.55. For at tjekke om denne måling passer, kan man lave en udregning af hvad pH burde være.

                                       𝐾
                                       𝑠
pH kan beregnes ud fra formlen: 𝑝𝐻 =−log (− + +𝑘   ∗𝑐 )
                                                 𝑠   𝑠
                                       2    4

√^{𝐾_{𝑠}^{2}}

For at kunne bruge denne formel skal der først udregnes værdier for Ks og Cs.

Ks kan regnes ud fra formlen: pKs = -log(ks), da tabelværdien pKs kan slås op. Denne er 7.2.

Cs kan jeg finde ud fra formlen C=n/V
V er volumen i liter: v= 0.155
N er stofmængden af 0.1 M KH2PO4 som findes ved at sige m/M. N= 0,1/136.09 = 0.000735

Cs= 0.000735/0.155 = 0.004741

Nu kan pH udregnes:

Vores pH værdi passer meget godt til den beregnede. Den er ikke helt den samme, og det vil skyl-des nogle forskellige forsøgsusikkerheder.

Når der tilsættes OH til opløsningen, vil det reagere og der vil blive dannet den korresponderende

base HOP42- + H2O da H2po4- vil afgive et H.

17

Se bilag 2 for uddybning af dette omslagspunkt .

Side 15

SRO

15

H2PO4- er meget velegnet når der skal måles i dette pH-interval. Det skyldes, at det er en pufferop-løsning. En pufferopløsningen har omkring sin pKs en stor pufferkapacitet, derfor er det svær for den af slå om, hvilket gør at man bedre kan følge og iagttage ændringerne.

For en uddybning af teorien bag, se bilag 3.

Diskussion

Det kan være lidt svært at finde en sammenhæng mellem lys og farver i fysik og kemi, da fagene er vidt forskellige, men det kan dog stadig diskuteres, hvor disse sammenhænge findes.

Hvis man kigger på forsøgene i de to fag: Forsøget for at finde Plancks konstant og forsøget hvor der findes et omslagspunkt for en indikator, kan man finde en lille sammenhæng. Der er en bestemt energi, der skal optages i de organiske stoffer, for at de kan optage en farve. Denne energi kan be-stemmes ved hjælp af Plancks konstant, h, som vi bestemmer en værdi af i forsøgene.

Energien af foton er som tidligere nævnt E=h*f
f er frekvensen og bestemmes ud fra f=c*lambda. c er lysets hastighed og har en værdi på 3,00 · 10^{8}
m/s. Lambda, som er bølgelængden, kan bestemmes ved at se på spektret fra blåmethylblå. Ved

toppen af kurven bliver elektronen exciteret, og det er der, bølgelængden skal aflæses.

Kort er sammenhængen altså, at Plancks konstant kan bruges til at beregne, hvor meget energi der skal til for at excitere de organiske molekyler.

Perspektivering

Farver er noget der opstår i vores hjerne, derfor har jeg valgt at perspektivere til et tidligere forsøg vi har lavet i fysik hvor vi kiggede på falske farver.

Ud fra alt det ovenstående forklarede kan det godt virke til, at der er bestemte retningslinjer for, hvor og hvornår der opstår og hvilke farver der opstår. Sådan er det dog ikke helt. Indimellem kan hjernen sanse farver, som egentlig slet ikke er der.

                     18
Det illustrerer dette forsøg :

De to lamper lyser ind på en genstand med henholdsvis rødt og hvidt lys. Bag genstanden kommer to skygger, en rød og en cyan. Den røde skygge kommer fra det hvide lys, som belyses af den røde lampe. Men hvordan er den cyan skygge opstået?. Forklaringen på dette er, at hjernen spiller en

18

Orbit C side 130

Side 16

SRO

16 stor rolle, når det kommer til sansning af farver. Det røde lys vil, når det blandes med det hvide, få skærmen til at se rosa ud. Hjernen forventer dog samtidig at den hvide skærm stadig er hvid. Hjer-nen korrigerer derfor den rosa farvesansning med at tilføje så meget af røds komplementærfarve cyan, at skærmen opfattes som hvid.

Det eneste sted der ikke er rødt lys er ved B. Da hjernen benytter cyan til at fremkalde farvesans-ningen hvid på hele den øvrige skærm, fremtræder denne skygge som cyan.

Konklusion

Det er svært at komme med en klar konklusion over, hvad lys og farver er. Noget man godt kan konkludere er, at nogle fænomener omkring lys bedst kan forklares ud fra bølgeegenskaber og an-dre fænomener kan bedst forklares ud fra partikelegenskaber. Når man kigger på organiske moleky-ler, er det antallet af konjugerede dobbeltbindinger, der bestemmer stoffets farve.

I forhold til forsøget med Plancks konstant kom jeg frem til, at det måske ikke var det bedste for-søg, da der var en del fejlkilder at forholde sig til, men taget det i betragtning, fandt vi en værdi der

kun var 2.8987^{-34} til forskel fra den egentlige værdi.

Ud fra forsøget med omslagspunktet for en indikator, kan jeg konkludere, at det er muligt at komme meget tæt på den beregnede pH-værdi, ved at lave et forsøg som dette. Derudover at H2PO4- er god at bruge, når der skal måles i dette interval, da det på grund af dets pufferegenskaber medvir-ker til et langsomt farveskift, så det bliver muligt at måle.

Sidst kan det konkulderes at der er en sammenhæng mellem de to fag.

Litteraturliste

Bøger:

• Kim Bruun, Hans Birger Jensen og Systime a/s, ISIS kemi B, 2007, 2. udgave, Nørhaven

Book.

• Helge Mygind, Ole Vesterlund Nielsen og Vibeke Axelsen, Basiskemi B, 2013, Haase og

Søns Forlag as.

Side 17

SRO

17

• Morten Brydensholt, Tommy Gjøe, Claus Jessen, Ole keller, Jan Møller, Jens Vaaben og

Systime a/s, Orbit BA, 2006, Nørhaven Book

• Morten Brydensholt, Tommy Gjøe, Claus Jessen, Ole keller, Jan Møller, Jens Vaaben og

Systime a/s, Orbit C, 2013, 2.udgave, Specialtrykkeriet Viborg

Internetsider:

• Larsem, Jim: Fotoelektrisk effekt emission absorption:

https://www.youtube.com/watch?v=kDOm8Gq5cWk

• Indikatorere:

http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Kemi/Analytisk_kemi/indikat

or

• Emission og absorption, billede: https://2011yfysik.wikispaces.com/Gruppe9
• Balmarserie, billede: http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_spectral_series
• Fotoelektrisk effekt, billede: http://xiblog.se/bilder-och-figurer/atom-karn-och-
kvantfysik/2000px-photoelectric_effect-svg-0/

• Bromethylblå, billeder:

http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/11/aac/vorlesung/kap_10/vlu/indikatren
_darst.vlu/Page/vsc/de/ch/11/aac/praktikum/indikatoren/bromthymolblau.vscml.html

Side 18

SRO

18

Bilag

Bilag 1 - Plancks konstant med fotoelektrisk konstant

Dette forsøg bygger på teorien med fotoelektrisk effekt. Og kan forklares ud fra billedet til venstre.

Vi lyser ind på en katode (lilla pil forestiller lyset). Foran katoden har vi et filter med en bestemt farve og derved en bestemt bølgelængde. Lyset udsender fotoner.

Vi en modspænding ved at sætte spændingen til 0 ampere. Når elektronen med fart så rammer der, vil der blive startet en kreds af en meget meget svag strøm og den stopper vi.

Vi kan ikke på nogen fornuftig måde måle strømstyrken i ampere da det er et alt for lille tal, men vi kan tilnærmelsesvis bestemme amperen til at være 0, men det vil stadig være usikkert da det er eks-trem små strømstyrker vi har med at gøre. Alt afhængig af farven på filteret. Fx vil det blå lys give mere energi til elektronerne end det røde lys. Der skal altså mindre energi til at stoppe røde fotoner der rammer en katode end blå elektroner der rammer en katode.

Vi aflæser spændingen når volten er på 0

En elektron har ladningen 1.602*10^-19

Elektronens energi er så elementarladningen gange spændingen da spænding er energi pr. ladning.

                                                  -15
Plancks konstant fås ved at gange hældningstallet, 2.55674*10 , med elektronens ladning,

1.602*10^{-19}
Plancks konstant: 55674*10^{-15} *1.602*10^{-19} = 4.0959*10^{-34}

Side 19

SRO

19

Bilag 2 – Omslagspunkt for indikator

På denne tabel kan man se hvor omslagspunktet for vores indikatorforsøg ligger. Omslagspunktet er i det interval hvor opløsningen går fra at være gul til blå.

Omslaget begynder ved pH på 6.20 da farven her skifter til lys grøn. Ved en pH på 7.65 er opløs-ningen slået om, da farven nu er blå.

Bilag 3 – Omslagspunkt for en indikator

Her vil jeg forklare om teorien bag forsøget.

Formålet med forsøget er at opstille et Bjerrumdiagram for syre-base indikatoren bromthymolblåt.

En syrebaseindikator er et korresponderede syre-basepar. Det som kendetegner dette syre-basepar er at syren og basen har forskellige farver.

I dette forsøg har vi syren HIn, som er gult, og In-,som er blå.

Grunden til at disse har forskellig farve er at Hin og In- absorbere lys med forskellig bølgelængde.

HIn omkring 400 nm og In- omkring 600 nm.

Før forsøgsopstart skal der laves en opløsning af bromthymålblåt. Under forsøget tilsættes der drå-bevis 1.0 M NaOH. Her sker reaktionen:

HIn+OH^{−} → In^{−} +H_{2} O

Hver gang der tilsættes en dråbe af NaOH, måles pH-værdien. Udover det anvendes et spektrofo-meter til at måle opløsningens absorption. Spektrofometeret indstilles med en bølgelængde på 615 nm, hvor det kun er In- der absorbere. Dette vil sige at opløsningens absorbans er proportional med koncentrationen af In-.

Side 20

SRO

20

Ud fra absorptionen og pH-værdien opstilles et bjerrumdiagram.