Chemie der Farbmittel

In der Malerei

Ingo Klöckl

• Verlag: De Gruyter
• Jahr: 2015
• ISBN:
  9783110386240
• Auflage: 1
• Thema: Physical Sciences
• Thema: Physical & Theoretical Chemistry

Dieses Buch ist Teil unserer neuen Datenbank Anorganik Online.

"Der Autor beschreibt nicht nur die verwirrende Vielfalt der heute verfügbaren Farbstoffe, sondern gibt uns auch detaillierte Information darüber, wie sie hergestellt, kategorisiert und miteinander verglichen werden können. Dieses Buch ist ein Meisterwerk, ein wahres magnum opus, das uns in jedem Kapitel ein neues Wunder aus der Welt der Farben offenbart."
Dr. Gottfried Schatz, Basel

Chemie der Farbmittel behandelt die chemischen Strukturen von Farben, Pigmenten,
Farbstoffen, Bindemitteln und Hilfsstoffen.
Der Schwerpunkt liegt auf Farben des Kunstmalers und Kunsthandwerkers. Von den naturwissenschaftlichen Prinzipien, auf denen Farbigkeit beruht,
über die Vorstellung von molekularen Zusammensetzungen gängiger Farben und Tinten
bis hin zur historischen Betrachtung der Farbchemie wird dem Leser
hiermit ein umfassender Überblick über das Gebiet der Farbchemie geboten.

• Ergänzt wird das Buch um eine umfassende Bibliographie mit Verweisen auf Standardwerke, Monographien und Originalarbeiten.
  
• Erläutert die chemische und physikalische Erzeugung von Farbe in Malsystemen und der Einfluss der physikalisch-geometrischen Pigmentparameter auf den Farbton
• Darstellung der Zusammensetzung von historischen und modernen Pigmenten, Farbstoffen und Bindemitteln, sowie deren Wirkungsweise
• Der Aufbau von Öl-, Aquarell-, Acryl- und Keramikfarben, Schreib- und Drucktinten, Tuschen, Kopier- und Lasertoner und weiteren Mal- und Zeichensystemen wird ausführlich definiert
  

1 Vorwort und Danksagung

Vorwort

Nichts zeigt uns die Schönheit dieser Welt so eindringlich wie ihre Farben. Für unsere fernen biologischen Vorfahren waren es vorwiegend Gerüche, doch irgendwann hatten wir auf unserem langen Entwicklung zum modernen Menschen den Mut, das dumpfe Zauberreich der Düfte gegen die helle Präzision unsere Augen zu vertauschen. Und dennoch sind auch Farben ein Zauberreich, das so manches Geheimnis birgt. Im Gegensatz zu Form, Dichte oder Oberflächentextur ist Farbe keine inhärente Eigenschaft eines Objekts, sondern nur unsere persönliche Wahrnehmung, wie das Objekt sichtbares Licht reflektiert oder verschluckt. Noch dazu zeigen uns unsere Augen nur einen winzigen Ausschnitt aus dem immensen Spektrum elektromagnetischer Strahlung, die unser Universum erfüllt. Die Wellenlängen, und damit auch die Frequenzen dieses Spektrums umfassen 16 Größenordnungen – von den 10 bis 20 km langen Radiowellen einiger Militärsender bis hin zu den nur ein Tausendstel Nanometer kurzen Gammastrahlen implodierender Galaxien. Das Leben auf unserer Erde registriert hauptsächlich Wellenlängen zwischen 300 und 1000 Nanometern. Dieser Bereich umfasst das Ultraviolett mit Wellenlängen unter 400 Nanometern, das wir, im Gegensatz zu vielen Insekten, nicht sehen können; den Bereich von Blau über Grün bis Rot, also von 400 bis ungefähr 750 Nanometern, der für uns Licht bedeutet; und schließlich infrarote Strahlen mit Wellenlängen von über 800 Nanometern, die einige Tiere als Licht, wir jedoch nur als Wärme wahrnehmen.

Ultraviolett war wahrscheinlich die erste Farbe die das Leben auf unserem Planeten sah. Dieser spektrale Teil des Sonnenlichts bedeutete Gefahr, da er viele biologische Bausteine zerstört. Um diese gefährlichen Strahlen zu meiden, entwickelten Zellen einen Sensor für Ultraviolett- und Blaulicht, der die Rotationsrichtung ihrer Geisseln steuerte. Da diese Geisseln als Antriebspropeller wirken, konnten die Zellen nun das schädliche kurzwellige Licht nicht nur sehen, sondern auch meiden. Ein Abkömmling dieses Blaulicht-Sensors findet sich noch heute in vielen urtümlichen Einzellern.

Dieser geniale Blaulichtsensor diente den Zellen wahrscheinlich auch als Bauanleitung für einen Sonnenkollektor, dank dem sie sich von der Energie des Sonnenlichts ernähren konnten. Dazu verschoben die Zellen die Absorption des Blausensors nach Gelborange, um möglichst viel von der Energie des Sonnenlichts zu erhaschen. Diesen Sonnenkollektor koppelten die Zellen an ein System, das die eingefangene Lichtenergie in chemische Energie umwandelt. Mit deren Hilfe konnten die Zellen nun energiehungrige Prozesse wie Wachstum, Zellteilung und Bewegung oder die Synthese von Fett, Zucker und Proteinen antreiben. Diese primitive Fotosynthese findet sich noch heute in einigen Einzellern, die in den salzreichen Rändern des Toten Meeres oder in verdorbenen gepökelten Fischen gedeihen. Letztlich erwies sich diese Form der Fotosynthese jedoch als Sackgasse, weil sie das Licht der Sonne nicht effizient genug in chemische Energie verwandelt. Als dann spätere Zellen Chlorophyll als Sonnenkollektor einsetzten und mit ihm die moderne Fotosynthese einläuteten, blieb die aus dem Blaulichtsensor entwickelte Fotosynthese auf einige primitive Einzeller beschränkt.

Das Leben lernte also schon sehr früh, die Welt in zwei Farben zu sehen – in Blau und in Gelborange. Und da es nun einmal Farbe gesehen hatte, wollte es auf diese nicht mehr verzichten. Die komplexen modernen Zellen mit ihrem großen und informationsreichen Erbmaterial schufen aus dem urtümlichen Blaulichtsensor drei, vier oder gar fünf verschiedene Varianten, die ihnen ein riesiges und differenziertes Farbspektrum eröffneten. Ja mehr noch, diese modernen Zellen konnten die Signale dieser verschiedenen Farbsensoren getrennt voneinander an immer komplexere Nervensysteme koppeln.

Unsere Augen sind mit fünf verschiedenen Lichtsensoren bestückt, die alle chemisch eng miteinander verwandt sind und wahrscheinlich von dem bereits erwähnten urtümlichen Blaulicht-Sensor abstammen. Einer dieser Sensoren dient nicht dem Sehen, sondern dem täglichen Eineichen unserer „circadianen“ Körperuhr. Ein weiterer Sensor findet sich in den Stäbchenzellen unserer Netzhaut. Dieser Sensor ist sehr lichtempfindlich und deshalb verwenden wir ihn bei schwachem Licht. Diese hohe Lichtempfindlichkeit hat aber ihren Preis, denn unsere Netzhautstäbchen erkennen weder Farbe noch feine Details. Bei hellem Licht verwenden wir die drei Farbsensoren in den Zapfenzellen unserer Netzhaut – einen für Blau, einen für Grün, und einen für Rot. Diese Sensoren sind zwar nicht sehr lichtempfindlich, zeigen uns dafür aber feines Detail – und Farbe. Da jeder dieser drei Farbsensoren etwa hundert verschiedene Farbintensitäten erkennen kann und unser Gehirn die Signale der drei Sensoren miteinander vergleicht, können wir nicht nur drei, sondern ein bis zwei Millionen Farben sehen. Ältere Tierformen wie zum Beispiel Insekten und Vögel haben bis zu fünf verschiedene Farbsensoren und können daher nicht nur viel mehr Farben als wir Menschen unterscheiden, sondern zum Teil auch ultraviolettes oder infrarotes Licht sehen, für das wir blind sind. Als sich die ersten Säugetiere entwickelten, jagten sie meist in der Nacht und liessen einige ihrer Farbsensoren verkümmerten, sodass nur zwei von ihnen übrig blieben. Fast alle Säugetiere – wie Hunde, Pferde, Katzen und Kühe – sehen deshalb nur etwa 10 000 verschiedene Farben – etwa gleich viel wie „farbblinde“ Menschen. Erst als intelligente Menschenaffen reife von unreifen Früchten gegen den Hintergrund vielfarbiger Blätter unterscheiden wollten, entwickelten sie wieder einen dritten Farbsensor, der ihnen die Welt in neuer Farbenpracht erstrahlen liess. Wir Menschen und die uns nahe verwandten Menschenaffen sind also die einzigen Säugetiere, die Millionen von Farben sehen können.

In diesem eindrücklichen Buch beschreibt uns Ingo Klöckl das Zauberreich der Farben aus der Sicht eines Chemikers. Die Synthese moderner Farbstoffe mit berauschender Farbtiefe und eindrücklicher Stabilität war einer der großen Triumphe der Chemie des 19. und 20. Jhd. und die Entwicklung wiederbeschreibbarer digitaler Datenträger oder Katalysatoren für lichtgetriebene Wasserspaltung lassen vermuten, dass die Zeit der Farbenchemie noch lange nicht vorbei ist. Ingo Klöckl beschreibt nicht nur die verwirrende Vielfalt der heute verfügbaren Farbstoffe, sondern gibt uns auch detaillierte Information darüber, wie sie hergestellt, kategorisiert und miteinander verglichen werden können. Dieses Buch ist ein Meisterwerk, ein wahres magnum opus, das uns in jedem Kapitel ein neues Wunder aus der Welt der Farben offenbart. Die Fülle an Information, die es uns vermittelt, ist schier unfassbar und dennoch ist es für jeden, dem Chemie kein Fremdland ist, eine spannende Lektüre. Das Buch schlägt auch eine hoch willkommene Brücke zwischen Naturwissenschaft und Kunst, die sich in den letzten Jahrhunderten immer weiter voneinander entfernten und dabei auf ihre gemeinsamen Wurzeln vergaßen. Mögen nicht nur Naturwissenschaftler, sondern auch Maler und Kunstwissenschaftler dieses Buch in die Hand nehmen und sich im Zauberreich der Farben verlieren.

 

Dr. Gottfried Schatz, Basel, Januar 2015

Danksagung

Mein erster und wichtigster Dank gilt meiner Frau Claudia, die nicht nur einen großen Teil ihrer Zeit nicht mit mir, sondern einem gedankenabwesenden Autor verbringen mußte, sondern mich durch beständiges sanftes Drängen dazu gebracht hat, den Ausbrütevorgang des Buches zu beenden. Nur dadurch war die Veröffentlichung überhaupt möglich.

Weiterhin möchte ich mich bedanken bei Herrn D. Widmer für wichtige Buchempfehlungen, Herrn Dr. S. Hunklinger für eine engagierte Diskussion zur Farbe von Halbleitern, den Herren Dr. T. Vilgis, Dr. B. Schneppe und G. Bosse für eine Diskussion des Themas Eiklar-Bindemittel und clarea, Herrn Dr. W. Müller für seine Rückmeldung zur Zusammensetzung von Acrylfarben, Frau E. Bachinger für ihre Auskünfte zu Künstlerpapieren, Herrn Dr. G. Kremer für viele wertvolle Anregungen, Verbesserungen und Auskünfte aus der Praxis eines Farbenherstellers, sowie Herrn Dr. G. Schatz für die Zusendung weiteren Materials. Besonders bedanken möchte ich mich über die positive Beurteilung des Manuskripts bei den Dres. Kremer und Schatz, die – einmal als praktischer Farbenchemiker, einmal als vielseitig interessierter Naturwissenschaftler – mich bestärkt haben, die Zielrichtung des Buches weiterzuverfolgen.

Ich möchte mich auch bei den Künstlern – Frau S. Steinbacher und Herrn H. Karlhuber – bedanken, bei denen ich altmeisterliche und zeitgenössische Malpraxis erlernen konnte und die dadurch „Frage-Lieferanten“ waren.

Schliesslich möchte ich mich bei Frau Dr. K. Butsch vom De Gruyter-Verlag bedanken, die mir durch ihre spontane freundliche Rückmeldung das Gefühl gegeben hat, einen guten Publikationspartner zu haben, sowie Frau J. Lauterbach, Frau M. Pfleghar und das Produktionsteam, die sehr freundlich das Projekt bis zur Publikationsreife gebracht haben.

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2 Einführung

Wieso ein Buch über ein so spezielles Thema wie die Chemie der Malerei? Da ich selber male, war die Frage nach der Natur der verwendeten Materialien für mich naheliegend, und mit Enthusiasmus begann ich mit den Nachforschungen. Ich stellte jedoch rasch fest, daß die meisten bekannten Bücher sich mehr mit der Technik der Malerei befaßten und weniger mit der Natur der Stoffe, die nur angerissen wurde. Die Frage „Was ist in der Tube mit gelber Ölfarbe enthalten“ wurde durch „Warum ist der gelbe Ocker oder das Chromgelb gelb?“ ersetzt. Und es kamen weitere Fragen hinzu: warum bildet das Leinöl in der Tube einen klaren Film? Und wieso ist das Chromgelb reiner und intensiver als der gelbe Ocker?

Was ich haben wollte, war ein Buch nicht über Malerei, sondern über die Chemie der Malerei, gebraucht habe ich letzten Endes eine ganze physikalisch-chemische Fachbibliothek, ergänzt um Abteilungen über Milchwirtschaft, Klebstoffe und professionelles Kuchenbacken.

Für mich besonders spannend war dabei nicht nur, tiefere Einsicht in die Natur meiner Malmaterialien zu erhalten, sondern auch die große Fülle an Fachgebieten zu erleben, die notwendig ist, um die stofflichen Grundlagen der Malerei zu erklären: der Reigen reicht von Quantenmechanik, Festkörper- und Halbleiterphysik über Anorganik und Organik bis zu Naturstoff-, Bio- und Kolloidchemie. Ich habe Bücher über die Technologie von Milchprodukten ebenso lesen müssen wie Fachartikel über siedendes Öl in Frittenbuden oder die Problematik der Verfärbung von Oliven und Äpfeln beim Zerteilen mit eisernen Messern. Ich kenne nun den Kamares-Stil minoischer Vasen ebenso wie die Druckabhängigkeit der s-Orbitale von Blei in bestimmten Mineralen in den Tiefen der Erde. Einige Bücher haben mich ins Jahr 1831 geführt, andere Informationen wurden erst 2010 gewonnen. Ich habe gesehen, daß manche Ergebnisse erst mit modernsten Analysemethoden möglich sind, und daß andere Fragen bislang überhaupt nicht abschließend geklärt sind. Auch überraschendes Wissen habe ich erhalten: nach Durchsicht einiger mittelalterlicher Farbenrezepte erfuhr ich, wie ich mir Basilisken verschaffen könnte, wäre ich ihrer bedürftig… Ebenfalls überraschend war die hohe Zahl an Artikeln, die sich darum dreht, mit moderner Analytik die Zusammensetzung von modernen Künstlermaterialien zu bestimmen, deren Ursprung nicht gerade im Dunkel der Vergangenheit liegt. Wie Sie bei Themen wie Acrylfarben oder modernen Tinten feststellen werden, werden wir oft überraschend vage Aussagen wie „ein anionisches Acrylat“ oder „auf Leinölbasis“ erhalten, wenn es um Produkte geht, die Firmen- oder Produktionsgeheimnissen unterliegen. Selbst Restauratoren müssen dann zu einem Analytiklabor gehen, um zu erfahren, wie sie ihre Schätze wahrscheinlich am besten behandeln.

Mein Anliegen bei diesem Buch ist es, das weit verstreute Wissen zusammenzufassen, um kunstinteressierte Naturwissenschaftler und materialinteressierte Kunstli...

Inhaltsverzeichnis

• Weitere empfehlenswerte Titel
• Titel
• Impressum
• Widmung
• Inhaltsverzeichnis
• 1 Vorwort und Danksagung
• 2 Einführung
• 3 Die Chemie der Farbe
• 4 Anorganische Pigmente
• 5 Organische Farbmittel
• 6 Farbstoffe für Schrift, Malerei und Zeichnung
• 7 Struktur von Malsystemen
• 8 Malsysteme in der Kunst
• 9 Tinten
• Literatur
• Stichwortverzeichnis