Film und Kamera Belichten

Schwarz-Weiß-Fotografie

Experimentalvortrag Anorganische Chemie

(E. Muybridge, 1887)

Gliederung

1. Geschichte der Fotografie 2. Der fotografische Prozess

Film und Kamera Belichten

Entwickeln Fixieren

3. Lehrplan und Unterricht

1. Geschichte der Fotografie

• Voraussetzungen

• Die ersten Fotos

• Das erste praktische Verfahren

• Das erste Negativ

• Nassplatten und

1.1 Voraussetzungen

• Camera obscura

Aristoteles (384-322 v.Chr.)

Arab. Gelehrte (11. Jh.): fensterloser Raum

1.1 Voraussetzungen

• J.H. Schulze (1727)

AgCl wird unter Lichteinwirkung geschwärzt

• C.W. Scheele (1777)

geschwärztes AgCl löst sich nicht mehr in Ammoniak

V1: Lichtempfindlichkeit von Silberhalogeniden

• 3 Reagenzgläser (Rg) mit AgNO3-Lösung + KCl- bzw. KBr-Lösung

Ag⁺_(aq) + NO₃^-_(aq) + K⁺_(aq) + Hal^-_(aq)

AgHal _(s) + K⁺_(aq) + NO₃^-_(aq)

Zu V1:

Löslichkeitsprodukte

L_AgCl = [Ag⁺]•[Cl^-] = 10^-10 mol²/l² L_AgBr = [Ag⁺]•[Br^-] = 10^-13 mol²/l²

c_Ag⁺ • c_Cl^- = L_AgCl

AgCl_(s) Ag⁺_(aq) + Cl^-_(aq)

Zu V1:

• 2 Minuten Belichtung der AgHal-Niederschläge

Z.B.:

AgBr _(s) Ag _(s) + ½ Br_{2 (l)}

Ox: Br^- e^- + ½ Br_{2 (l)}

Red: Ag⁺ + e^- Ag_(s) ^(schwarz)

h • ν

+1 -1 0 0

V1.1: Wirkung verschiedener Lichtwellenbereiche auf AgBr

Wellenlänge: 400 nm 450 nm 700 nm

Verfärbung: geringwenig stark

Zu V1.1: Spektrale

Empfindlichkeit

1.2 Die ersten Fotos

• J.N. Niépce (1765-1833)

Heliographien

1816: nicht

lichtbeständige Bilder auf AgCl- Papier

1826: dauerhafte

Fixierung mit Asphalt

1.3 Das erste

praktische Verfahren

• Vertrag zwischen Niépce und Daguerre (1829)

Lichtempfindliche AgJ-Platten

• Daguerrotypie (1839)

AgJ-Platten mit Hg-Dämpfen entwickeln AgJ_(s) h • ν Ag_(s) + ½ J_{2 ( s)}

Ag _(s) + Hg _(l/g) AgHg_(s)

+1 -1 0 0

1.4 Das erste Negativ

• H.F. Talbot (1840): Kalotypie

• Negativ-Positiv-Verfahren

• AgJ-beschichtetes Papier

• Entwicklung mit AgNO₃, Essigsäure und Gallussäure

(3,4,5-Trihydroxybenzoesäure)

• Fixieren: Na₂S₂O₃-Lösung

Kalotypie

• Lichtempfindliches AgJ auf Papier

Ag⁺_(aq) + NO₃^-_(aq) + K⁺_(aq) + J^-_(aq) AgJ_(s) + K⁺_(aq) + NO₃^-_(aq)

• Belichtung: 2 bis 3 Stunden

• Fixieren mit Na

S

O

AgJ_(s) Ag_(s) + ½ J_2(s)

2 AgJ _(s) + S₂O₃^2-_(aq) Ag₂S₂O_{3 (s)} + 2 J^-_(aq)

Ag₂S₂O_{3 (s)} +5 S₂O₃^2-_(aq) 2 [Ag(S₂O₃)₃]^5-_(aq) h • ν

1.5 Nassplatten- und

Trockenplatten-Verfahren

• F.S. Archer (1851): Das „Nasse Collodiumverfahren“

• R.L. Maddox (1871): Trockenplatte mit AgBr- Gelatine Schicht

• H.W. Vogel (1873): spektrale Sensibilisierung der Filme

• G. Eastman (1882): Kombination aus Rollfilm und Kamera [Kodak]

...

Comics. Elliot Point, 1944

2. Der fotografische Prozess

2.1 Film und Kamera 2.2 Belichten

2.3 Entwickeln

2.4 Fixieren

2.1 Film und Kamera

• Bis heute: Prinzip Lochkamera

2.1 Film und Kamera

• Schematischer Aufbau eines Schwarzweiss-Films

Schutzschicht

Emulsionsschicht(en) Haftschicht

Trägermaterial

V2: Wirkung von Gelatine als Schutzkolloid

• 2 Rg mit dest. H2O + AgNO3-Lösung

• In Rg 1 dest. H2O, in Rg 2 Gelatine

• Zu beiden KBr-Lösung

2.1 Film und Kamera

• Spektrale Sensibilisierung

Farbstoffe (Polymethine und Cyanine) werden Kristallen oberflächlich angelagert

Wiedergabe von Rot- und Grüntönen Polymethine

Thiocyanin

2.1 Film und Kamera

• Sensibilisierung und Energie

DEMO: Herstellung eines

lichtempfindlichen Papiers

2.2 Belichten

AgBr _(s) h • ν Ag _(s) + ½ Br_{2 (l)}

+1 -1 0 0

NaCl-Struktur Reifekeim Ag₂

Zwischengitter-Ion e^-

h • ν

2.2 Belichten

• Abspaltung eines e

durch Licht

Br^- e^- + Br

• Reaktionen an einem Reifekeim

e^- + Ag_z+ + Ag₂ Ag₃

e^- + Ag_z+ + Ag₃ Ag₄ usw.

• Latentbildkeime an Oberfläche

h • ν

Belichten

2.3 Entwickeln

• Verstärkung des latenten Bildes um den Faktor 10

bis 10

• Reduktion aller Latentbildkeime

Ox: [Entw^-] [Entw-OxProdukt] + e^- Red: Ag⁺ + e^- Ag

Redoxreaktion:

2.3 Entwickeln

2.3 Entwickeln

• Entwicklersubstanz =

Reduktionsmittel

2.3 Entwickeln

• Hydrochinon: kontrastreich

• Metol: weichere Kontraste

• Kombination: Superadditivität

eine Substanz wird laufend durch die andere reduziert

• Hilfsstoffe:

basisch wirkende Substanzen,

Konservierungsmittel, Antischleiermittel

2.3 Entwickeln

• Hydrochinon: Deprotonierung und Entwicklung

2.3 Entwickeln

• Vorgänge an der Phasengrenze Latentbildkeim / Entwicklerlösung

Ag_n-Keim

V3.1: Na

CO

als Entwicklerzusatz

• 2 Bechergläser (Bg) mit Hydrochinon-Lösung

• In Bg 1 dest. H₂O, in Bg 2 Na₂CO₃-Lösung

• In beide Bg Streifen belichtetes Fotopapier

V3.1: Auswertung

CO_32-(aq) + H₂O OH^-_(aq) + HCO_3-(aq)

V3.2: Na

SO

als Entwicklerzusatz

• 2 Bg mit Hydrochinon-Lösung

• In Bg 1 dest. H₂O + Na₂CO₃-Lösung

• In Bg 2 Na2SO3-Lösung + Na2CO3-Lösung

• In beide Bg: Streifen belichtetes Fotopapier

V3.2: Auswertung

V3.2: Auswertung

Natriumsulfit fängt Luftsauerstoff ab:

2 SO_32-(aq) + O_2(aq) 2 SO_42-(aq) Wichtiger:

Hydrogensulfit + p-Benzochinon Hydrochinonsulfonat SO₃^2-_(aq) + H₂O HSO₃^-_(aq) + OH^-_(aq)

V4: Entwicklung des

belichteten Papiers

2.4 Fixieren

• Unbelichtete AgBr-Kristalle aus der fotografischen Schicht entfernen

• Überführung von Ag_+(aq) in leichtlösliche Komplexsalze

• Fixiersubstanz: Na₂S₂O₃

Leicht saurer Zusatz: NaHSO3

V5: Wirkung von Na

S

O

auf AgBr

• 2 Rg mit AgBr

• Rg 1 sofort dunkel, Rg 2 belichten

• Zu beiden Rg Hydrochinon- + Na2CO3- + Überschuss an Na2S2O3-Lösung

V5: Auswertung

2 AgBr _(s) + S2O_32-(aq)Ag₂S₂O_{3 (s)} + 2 Br_-(aq)

Ag₂S₂O_{3 (s)} + 2 Na_+(aq) + S₂O_32-(aq) 2 NaAgS₂O_{3 (s)}

NaAgS₂O_{3 (s)} + S₂O_32-(aq) Na_+(aq) + [Ag(S₂O₃)₂]_3-(aq)

[Ag(S₂O₃)₂]_3-(aq) + S₂O_32-(aq) [Ag(S₂O₃)₃]_5-(aq)

V6: Fixierung der

entwickelten „Fotos“

Cucurbita. Kürbisranken.

3. Lehrplan und

Unterricht

3.1 Fotografie und verbindliche Inhalte

• Chemische Reaktion

•lichtempfindliche Stoffe

• Chemisches Gleichgewicht

•pH-Wert, Redoxreaktionen

• Salze

•Kristalle, Fixiersalz

• Komplexbildung

• Farbstoffe

3.2 Unterrichtsformen

• Regelunterricht

• Projektunterricht

• Fächerverbindender Unterricht

• Wahlpflichtunterricht

• Nachmittags-AG