Fotografie - ein chemischer Überblick

Unter Fotografie versteht man die Herstellung dauerhafter Abbildungen durch die Einwirkung von Licht auf Materialien, die dadurch verändert werden. Das Wort Fotografie stammt von den griechischen Wörtern phos (= Licht) und graphein (= schreiben) ab und würde übersetzt soviel bedeuten wie: "mit Licht zeichnen".

Die älteste und bekannteste Art der Fotografie ist die Silberfotografie, deren Anfänge bis ins 18. Jahrhundert zurückreichen. Sie bestimmt bis heute die Welt der Fotografie, weil sie einfach anzuwenden und für jedermann erschwinglich ist.

Abriss über die Geschichte

Als erster Punkt erwähnenswert ist hier die Entdeckung der Camera Obscura (ital. "dunkle Kammer") im 10. Jahrhundert. Im einfachsten Fall besteht sie aus einem schwarzen Kasten mit einem winzigen Loch in der einen Seite. Deshalb wird sie auch häufig Lochkamera genannt.

Sie wurde hauptsächlich als Zeichenhilfe genutzt. Die Rückwand der Kamera wurde mit Leinwand bespannt, so daß der Künstler nur noch die Umrisse des darauffallenden (umgekehrten) Bildes nachzeichnen mußte. Um ein scharfes Bild zu erhalten, muß das Loch sehr klein sein. Dann fällt jedoch nur wenig Licht in das Innere der Kamera, so daß das Bild sehr dunkel ist. Die Kunst bestand also darin, diejenige Lochgröße zu finden, bei der das Bild möglichst scharf und hell erscheint.

Im Laufe der Geschichte wurden z. B. Sammellinsen in das Loch der Kamera eingesetzt, wodurch man schärfere und hellere Bilder erzielte. Um aufrechte Bilder zu erhalten, baute man zusätzlich Spiegel und Prismen in die Kamera ein, so konnte die moderne Kamera aus dieser Camera Obscura entstehen.

Doch zurück zur Geschichte:

Im 18. Jh. entdeckte der Arzt Johann Heinrich Schulze (1687 - 1744) die Lichtempfindlichkeit von Silbersalzen.

Die erste Fotografie allerdings gelang 1826 Nicéphore Niépce (1765 - 1833) noch nicht mit Silber, sondern mit Kupferplatten, die mit flüssigem Asphalt bestrichen waren. Dieser besondere Asphalt wurde mindestens 8 Stunden belichtet, wobei er sich an den Stellen, wo viel Licht auf die Platte fiel, verfestigte. Nach der Belichtung wusch Niépce die Platte mit einer Mischung aus Lavendelöl und Terpentin aus, um den noch flüssigen Asphalt zu entfernen und das Bild damit haltbar zu machen.

Zur Verbesserung dieses Verfahrens schloss er 1829 einen Vertrag mit Louis-Jacques Mandé Daguerre (1787 - 1851) ab, der daraus die Daguerreotypie (1839) entwickelte. Er verwendete eine mit Silber beschichtete Kupferplatte, die er mit Ioddämpfen lichtempfindlich machte. Bei der Belichtung entstanden Silberkeime, die durch Quecksilberdampf "entwickelt" wurden. Dabei reagierte das Silber mit dem Quecksilber zu weißem Silberamalgam. So war es möglich, dass die Daguerreotypie eine positive Abbildung der Wirklichkeit war, bei der die hellen Flächen durch das Silberamalgam und die dunklen Flächen durch die polierte Platte wiedergegeben wurden. Die Belichtungszeit verkürzte sich dabei auf 20 Minuten. Um das Bild haltbar zu machen, wurde es in warmer Kochsalzlösung gebadet.

Im Gegensatz zu Niépce und Daguerre entwickelte William Henry Fox Talbot (1800 - 1877) bis 1840 ein Verfahren, das eine Vervielfältigung des jeweiligen Fotos erlaubte. Mit Silberiodid beschichtetes Papier belichtete er für eine Minute und entwickelte es dann mit einer Lösung aus Gallussäure (3,4,5-Trihydroxybenzoesäure), Silbernitrat und Essigsäure. Nach dem Fixieren mit Natriumthiosulfatlösung erhielt er ein Negativ, legte dieses auf ein weiteres lichtempfindliches Papier und belichtete es. So erhielt er nach dem Entwickeln und Fixieren ein positives Bild. Sein Verfahren, das es als erstes ermöglichte, beliebig viele Kopien von einem Bild herzustellen, nannte er Kalotypie (griech. "schöner Druck").

Der Engländer Frederick Scott Archer entwickelte 1851 das "Nasse Collodiumverfahren", das bis 1880 weitverbreitet war. Collodium (in Diethylether gelöste Baumwolle) wurde verwendet, um die Silberhalogenide auf eine Glasplatte aufzutragen. Die Platten mussten unmittelbar vor der Belichtung hergestellt und sofort nach der Belichtung entwickelt werden. (Labor musste immer mitgeführt werden!)

Die Trennung von Aufnahme und Entwicklung des Bildes gelang durch die Gelatine-Trockenplatten, die 1871 von Richard Leach Maddox vorgestellt wurden. Der Fotograf konnte jetzt beliebig viele Platten herstellen und sie dann eine bestimmte Zeit aufbewahren. Außerdem war es nicht mehr notwendig, die Platten sofort nach der Aufnahme zu entwickeln.

Das Verfahren wurde 1873 durch H. W. Vogel deutlich verbessert, der die spektrale Sensibilisierung von Schwarzweiß-Filmen entdeckte. Während unsensibilisierte Silberhalogenide für rotes und grünes Licht unempfindlich sind, machten die spektralen Sensibilatoren den Schwarzweiß-Film für alle Lichtfarben empfindlich und ermöglichten später auch die Entwicklung der Farbfotografie.

Nichtsdestotrotz war das Fotografieren immernoch sehr aufwendig.
Das änderte sich erst, als George Eastman 1882 den Rollfilm in Kombination mit einer einfach zu bedienenden Kamera entwickelte. War der Film voll, wurde er mitsamt der Kamera an Eastmans Firma (Kodak) gesandt und dort entwickelt.

Eine andere bekannte Firma in diesem Bereich, Agfa, wurde übrigens ca. 1860 von C. Martius und P. Mendelssohn-Bartholdy, dem Sohn des bekannten Musikers, als anfangs reine Farbenfabrik gegründet. Über Sensibilisierungsfarbstoffe für fotografische Platten kam Agfa allerdings zu einer fast rein fotografischen Produktpalette.

Lumière stellte 1907 sein additives Kornraster-Verfahren vor, das erste erfolgreiche Verfahren der Farbfotografie, das noch auf dem Prinzip der additiven Farbmischung beruhte.
1935/36 wurde von den beiden Forschergruppen Mannes/Godowsky und Wilmanns/Schneider das Verfahren der chromogenen Entwicklung vorgestellt. Diesem Verfahren liegt die subtraktive Farbmischung zugrunde, auf der auch unsere heutigen Farbfilme basieren.

Darauf folgend wurde überwiegend die Qualität der Fotopapiere und Filme verbessert.

E. H. Land (Polaroid) gelang 1947 das erste Schwarzweiß-Sofortbild und 1963 das erste Farb-Sofortbild.

Später (ca. 1980 bis heute) wurden teilweise silberfreie Aufnahmeverfahren entwickelt, das einzige wirklich erwähnenswerte davon ist allerdings die digitale Fotografie, die mit elektronischen Photozellen und Speichern arbeitet.

Silber

Silber gehört zur Gruppe der Edelmetalle und ist gegen die meisten äußeren Einflüsse sehr beständig. Sein chemisches Symbol Ag geht auf das lateinische Wort "argentum" zurück. Es kommt in der Natur gediegen (noch seltener als Gold) und vor allem in Form sulfidischer Erze vor, von denen der Silberglanz (Ag₂S) wohl das bekannteste ist.
Die Silber-Erze treten fast immer in Gesellschaft von Blei-, Kupfer- oder Zink-Erzen auf, so dass Silber bei der Gewinnung dieser Metalle als Nebenprodukt anfällt.

Silber ist weißglänzend, sein Schmelzpunkt liegt bei 961,9 °C, sein Siedepunkt bei 2215°C.
Unter allen Metallen ist Silber der beste elektrische und Wärmeleiter, seine Verbindungen sind in höheren Konzentrationen keimtötend.

Alle Silberverbindungen sind lichtempfindlich. Bis auf Silberfluorid sind seine Halogenide schwerlöslich, Silberionen sind leicht reduzierbar und Silberhalogenide sind durch Komplexbildner in Lösung zu bringen.

Silber verbindet sich leicht mit Schwefel (z.B. Spuren v. H₂S in Luft) zu schwarzem Silbersulfid, das Silbergegenstände mit der Zeit unansehnlich macht.

Feinverteiltes Silber (wie z. B. bei Schwarzweiß-Fotos) liegt nicht in geordneter Form vor, sondern amorph.
Es hat eine rauhe Oberfläche an der das Licht gestreut und diffus reflektiert wird. So erscheint diese Form des Silbers schwarz und matt.

Der Schwarzweiß-Fotoprozess

Aufbau des Films

Die Rollfilme bestanden zunächst aus Kunststoffen wie z. B. dem Celluloid. Diese Nitrocellulose ist sehr feuergefährlich, daher mussten z.B. in Kinos die Projektionsapparate vom Publikum getrennt werden.
Heute ist der Schichtträger Acetylcellulose. Diese ist nicht brennbar, weshalb man auch von "Sicherheitsfilmen" spricht.

Der Schwarzweiß-Film besteht aus mehreren Schichten:

• Eine Schutzschicht (Gelatine) bewahrt die Emulsion vor mechanischen Verletzungen.
• Die Emulsion (Gelatine und Silberbromid) enthält die lichtempfindlichen Partikel.
• Ein Schichtträger aus Acetylcellulose trägt die Emulsion.
• Der Lichthofschutz (eingefärbte Gelatine) verhindert die Reflexion des auffallenden Lichtes.

Die Emulsion als lichtempfindliche Schicht besteht aus Silberhalogenid-Mikrokristallen (Oktaederstruktur), die in Gelatine eingebunden sind.

Herstellung: Silbernitratlösung und Alkalihalogenid-Lösungen werden in einer Gelatinelösung zusammengegeben. Dabei fallen die Silberhalogenide (heute überwiegend AgBr mit 2-8% AgI ) aus und bilden Mikrokristalle.
(AgNO₃ + KBr AgBr + KNO₃)

Die Gelatine verhindert das Zusammenklumpen der Kristalle und sorgt so für eine gleichmäßige Verteilung (sog. Schutzkolloid).

Zusätzlich zu der Halogenid-Zusammensetzung beeinflussen auch die sogenannten Reifungsprozesse die Eigenschaften der Emulsion. Sie laufen im Anschluss an die Fällung ab und sind unter anderem für die Kristallgröße (Zusammenballung kleiner Kristalle oder Umlösung kleiner, instabiler Kristalle zu größeren Kristallen) und das Einbringen von Reifekeimen (einige Ag₂ an der Oberfläche der Kristalle) verantwortlich. So können die Empfindlichkeit (größere Kristalle) und das Auflösungsvermögen des Filmes variiert werden.

Außerdem werden die Mikrokistalle seit dem späten 19. Jahrhundert (Vogel 1873) spektral sensibilisert.

Da Silberhalogenide nur im ultratravioletten bis blauen Spektralbereich (100 - 500 nm) absorbieren (e^- muss aus Valenzband in Leitungsband gehoben werden), erfolgt zusätzlich eine spektrale Sensibilisierung mit speziellen Farbstoffen, z. B. aus der Gruppe der Polymethinfarbstoffe. Diese Farbstoffmoleküle werden an der Kristalloberfläche adsorbiert und absorbieren auch längerwelliges Licht als AgBr, da sie eine geringere Anregungsenergie benötigen.

Die Sensibilisierung hat aber auch praktische Nachteile: So muss der voll sensibilisierte Film in absoluter Dunkelheit aus der Kamera genommen und entwickelt werden.

Das Positivpapier dagegen ist nicht sensibilisiert, da man sonst nicht den Ablauf der Positiventwicklung beobachten und steuern könnte. Deshalb kann in der Dunkelkammer mit gelber oder roter Beleuchtung gearbeitet werden.

Belichtung des Filmes - latentes Bild

Und damit sind wir schon beim spannenden Punkt der Belichtung.
Aufgrund ihres geringeren Ionencharakters kann ein Teil der Silberionen im Kristall seinen Gitterplatz verlassen und über Zwischengitterplätze durch den Kristall wandern (Zwischengittersilberionen Ag_i⁺ - "Frenkel-Defekte"). Absorbiert ein solcher Silberhalogenidkristall ein Photon, wird ein e^- vom Valenzband in das Leitungsband des Kristalls angeregt, wo es sich frei bewegen kann (Photoelektron). Die Photoelektronen können mit Zwischengittersilberionen zu elementarem Silber reagieren, das jedoch sehr schnell in der Umkehrung der Bildungsreaktion wieder zerfällt. An den stabilen Reifekeimen können allerdings größere Cluster aufgebaut werden:

Cluster mit vier oder mehr Silberatomen wirken als Latentbildkeime. Diese Latentbildkeime spielen die zentrale Rolle bei der Entwicklung des belichteten Materials.

Im belichteten Bereich liegen jetzt also Latentbildkeime vor, diese kleinen Moleküle sind aber nicht sichtbar. Man spricht von einem latenten (verborgenen) Bild.

Entwicklung des Bildes

Um das latente Bild sichtbar zu machen, wird es entwickelt. Hierbei handelt es sich um eine Redoxreaktion, bei der Silberionen reduziert werden und der Entwickler oxidiert wird. Diese Redoxreaktion wird durch Silber katalysiert. Da sich während der Redoxreaktion ständig mehr Silber bildet, handelt es sich hierbei um eine Autokatalyse.

Zur Entwicklung wird eine Entwicklerlösung verwendet, die neben der Entwicklersubstanz eine schwache Base, ein Konservierungsmittel und ein Antischleiermittel enthält.

Die Entwicklung findet an der Grenzfläche zwischen Silberhalogenidkristall und Latentbildkeim statt.

Silberionen, die sich auf Zwischengitterplätzen befinden, werden durch die Entwicklersubstanz reduziert und scheiden sich fadenförmig an den Latentbildkeimen ab.

Die Entwicklersubstanzen sind Reduktionsmittel, grundsätzlich können sowohl anorganische (haupts. Fe(II)-Salze, heute wegen schneller Erschöpfung kaum mehr verwendet), als auch organische Substanzen (überwiegen heute, sehr gut sind Hydroxy- und Aminoderivate des Benzols) als Entwicklersubstanzen dienen.

Heute werden meist Hydrochinon (1,4-Dihydroxybenzol), Metol (p-Metolaminophenol), Rodinal (p-Aminophenol) und Phenidon (1-Phenyl-pyrazolidon-3) für Schwarzweißfilme, sowie p-Phenylendiamin für Farbfilme verwendet.

Um z.B. die Polymerisation von p-Benzochinons (Oxidationsprodukt v. Hydrochinon) zu Huminsäuren (färben Bild braun) zu verhindern, wird ein Konservierungsmittel (z.B. Natriumsulfit Na₂SO₃) beigesetzt. Außerdem wird dadurch verhindert, dass der Luftsauerstoff als Oxidationsmittel in die Reaktion eingreift.

Während des Entwickelns werden ständig Hydroxidionen verbraucht, so daß der pH-Wert und damit das Entwicklungsvermögen der Entwicklersubstanz allmählich sinkt. Daher setzt man eine schwache Base mit Pufferwirkung zu (häufig Soda Na₂CO₃).

Der Entwicklungsprozess im Detail:

An der Phasengrenze des Latentbildkeimes zur Entwicklerlösung wird der Entwickler oxidiert und überträgt e^- auf den Silberkeim.

Das überschüssige e^- im Silberkeim neutralisiert nun an der Phasengrenze AgBr/Ag ein Zwischengittersilberion. Das dabei frei werdende Br^--Ion verlässt den Kristall, löst sich also im Entwicklerbad.

Das so entwickelte Silber schiebt sich als "Faden" aus dem Kristall heraus, außerdem verlässt für jedes entladene Zwischengittersilberion ein Halogenidion den Kristall, der so insgesamt abgebaut wird.

Wenn man die Nernstschen Gleichungen für beide Prozesse betrachtet, stellt man fest, dass das Potential der Entwickleroxidation pH-abhängig ist (siehe Puffer!), bei der Silbernetralisierung ist es alleine von der Bromid-Konzentration abhängig. Dadurch kann man durch Zusatz von Bromidionen (Antischleiermittel, häufig KBr) das Potential so weit verringern, dass unbelichtete Kristalle nicht entwickelt werden und das Bild "verschleiern".

Damit der Entwickler nicht bei weiterem Fortschreiten trotzdem auch AgBr-Kristalle ohne Latentbildkeim angreift, wird die Entwicklung, die nur im basischen Milieu (pH 9-11) funktioniert, rechtzeitig durch ein saures Stoppbad beendet (oft verd. Essigsäure, pH 4-6) - meist reicht dafür aber auch das Fixierbad (pH ca. 5).

Fixierung, Schlusswässerung, Trocken

Nach der Entwicklung ist das Bild zwar sichtbar, es befinden sich aber noch viele unentwickelte oder teilweise entwickelte AgBr-Kristalle in der Emulsion. Diese würden im Licht "nachdunkeln" und das Bild würde verschwinden. Daher wird das Bild "fixiert", d. h. das restliche AgBr wird aus der fotografischen Schicht entfernt.

Heute verwendet man dazu eine Natriumthiosulfatlösung (Na₂S₂O_{3 (aq.)}).

Während des Fixierens wird das AgBr über mehrere Zwischenschritte in wasserlösliche Komplexe überführt:

1. 2 AgBr _(s.) + Na₂S₂O_{3 (aq.)} Ag₂S₂O₃ (unlöslich) + 2 NaBr
2. Ag₂S₂O₃ + Na₂S₂O₃ 2 NaAgS₂O₃ (schwer löslich)
3. NaAgS₂O₃ + Na₂S₂O₃ Na₃[Ag(S₂O₃)₂] (leicht löslich)
4. Na₃[Ag(S₂O₃)₂] + Na₂S₂O₃ Na₅[Ag(S₂O₃)₃] (leicht löslich)

Bei nicht ausreichender Fixierung können unlösliche oder schwerlösliche Verbindungen im Bild zurückbleiben, die im Laufe der Zeit mit dem Bildsilber zu Silbersulfid reagieren. Das Bild würde so zerstört, daher müssen vom Hersteller angegebene Fixierzeiten gut eingehalten werden und die Fixierlösung darf nicht erschöpft sein.

Durch die Schlusswässerung müssen alle von Fixieren verbleibenden Verbindungen, insbesonde Thiosulfat-Ionen (würden mit der Zeit mit H⁺ zerfallen und entstehender S würde das Bild vergilben), gründlich ausgewaschen werden.

Nach anschließendem Trocknen sind die erhaltenen Negativbilder dauerhaft beständig.

Vom Negativ zum Positiv

Um aus diesem Negativbild ein Positivbild zu erhalten, wird durch das Negativ ein Fotopapier belichtet - im einfachsten Fall (wie bei Talbot's abgebildeten Kalographien von 1840) wird das Negativ dabei direkt auf das zu belichtende Papier gelegt, heute wird es allerdings meist über eine Optik projeziert und vergrößert.

Durch die hellen Stellen im Negativ dringt am meisten Licht, das das Fotopapier schwärzt, durch die dunklen Stellen fast gar keines und das Papier bleibt dort weiß.

Dias - Schwarzweiß-Umkehrverfahren

Um Dias, also Positive am Film, zu erhalten, werden nach dem Entwickeln zusätzliche Schritte eingefügt:

Bei einem sog. "Bleichen" wird das gerade erst entwickelte Silber - meist durch Hexacyanoferrat(III) - oxidiert und aus dem Film gelöst, das Bild verschwindet, die unbelichteten AgBr-Kristalle bleiben im Film zurück.

Bei einer Zweitbelichtung mit weißem Licht werden dann diese Kristalle belichtet, dann entwickelt und dieses Bild fixiert. Die ursprünglich nicht belichteten Bereiche bleiben jetzt als schwarzes Silber zurück, die ursprünglich belichteten Teile wurden schon beim Bleichen ausgewaschen und sind jetzt weiß - ein Positivbild!

Farbfotografie

Farbmischung

Zur Erinnerung ein kleiner Blick auf die im Fotobereich verwendete subtraktive Farbmischung:

Die Mischfarben der subtraktiven Grundfarben (YCM - yellow, cyan, magenta) sind immer dunkler als die Ausgangsfarben, weil die verwendeten Farbpartikel dem weißen Licht einen bestimmten Anteil entziehen.

Die Mischung aller subtraktiven Grundfarben ergibt schwarz!

Mischt man allerdings zwei subtraktive Grundfarben zu gleichen Teil, erhält man immer eine additive Grundfarbe (RGB - rot, grün, blau):

Der Name "subtraktive" Farbmischung stammt übrigens daher, dass man mit yellow, cyan und magenta einen Teil des weißen Lichtes subtrahieren kann. Durch yellow wird der BLAUanteil aus dem Spektrum subtrahiert, durch cyan ROT und durch magenta GRÜN. Durch verschieden starke Mischung kann jeder Zwischenton erzielt werden.

Aufbau des Farbfilms

Wie schon beim Schwarzweiß-Film erwähnt, gibt es auch beim Farbfilm Schutzschicht, Schichtträger und Lichthofschutz, aber die Emulsion zwischen Schutzschicht und Träger wird in mehrere Schichten geteilt, und zwar mindestens 4 Schichten, wobei auch hier AgBr-Kristalle die lichtempfindlichen Moleküle bleiben:

• Blauempfindliche Schicht: für blaues Licht (400-500 nm) empfindlich; enthält Farbkuppler, die mit Entwickler zu gelbem Farbstoff reagieren
• Gelbfilterschicht: verhindert, dass blaues Licht in tiefere Schichten gelangt (kolloidales Silber, das sich bei Verarbeitung wieder entfärbt und so Farben des Fotos nicht stört)
• Grünempfindliche Schicht: f. grünes Licht (500-600 nm) empfindlich; enthält Farbkuppler, die mit Entwickler zu Magenta-Farbstoff reagieren
• Rotempfindliche Schicht: für rotes Licht (600-700 nm) empfindlich; enthält Farbkuppler, die mit Entwickler zu Cyan-Farbstoff reagieren

Der Aufbau kann aber auch noch komplexer sein:

• Schutzschichten, die die Kratzfestigkeit des Materials erhöhen
• BLAUempfindliche Schichten, die zwar keinen Sensibilisator enthalten müssen, da Silberbromid selbst BLAUempfindlich ist, aber einen Kuppler, der mit dem Oxidationsprodukt des Entwicklers zu einem yellow-Farbstoff reagiert
• Gelbfilterschicht, die "überschüssiges" BLAUes Licht weitgehend daran hindert, in tiefere Schichten vorzudringen und außerdem die Diffusion von oxidiertem Entwickler aus einer Farbeinheit in eine andere verhindern soll
• GRÜNempfindliche Schichten mit GRÜN-Sensibilisator und einem Kuppler, der der mit dem Oxidationsprodukt des Entwicklers zu einem magenta-Farbstoff reagiert
• Eine Rotfilterschicht, die GRÜNes und BLAUes Licht weitgehend daran hindert, in tiefere Schichten vorzudringen und außerdem die Diffusion von oxidiertem Entwickler aus einer Farbeinheit in eine andere verhindern soll
• ROTempfindliche Schichten mit ROT-Sensibilisator und einem Kuppler, der der mit dem Oxidationsprodukt des Entwicklers zu einem cyan-Farbstoff reagiert
• Eine sog. Antihaloschicht, die verhindert, dass eventuell noch unabsorbiertes Licht am Trägermaterial reflektiert wird (sonst Schärfeverlust)
• Trägermaterial (z.B. Cellulosetriacetat)

Der Farb-Fotoprozess

Da auch im Farbfilm die Silberbromid-Kristalle ausschlaggebend sind, finden beim Belichten und Entwickeln vorerst die gleichen Prozesse wie beim Schwarzweiß-Prozess statt. Beim Entwickeln reagiert allerdings das Entwickleroxidationsprodukt mit den Farbkupplern, die sich in den jeweiligen Schichten des Films befinden, zu einem farblosen Leukofarbstoff (organische Moleküle mit aromatischen Strukturen, oft weitere Ringe und/oder konjugierte Doppelbindungen).

Dieser Leukofarbstoff wird erst danach zum Farbstoff oxidiert.

Nach dem Entwickeln liegt elementares Silber neben diesem gekuppeltem Farbstoff vor. Im Unterschied zur Schwarzweiß-Fotografie findet nun ein Bleichschritt statt, in dem das Silber wieder zu AgBr oxidiert wird.

Dann erst wird fixiert und so das AgBr aus dem Film entfernt, die Farbstoffe bleiben auch nach dem Wässern zurück und ein Farbnegativ ist entstanden.

	Entwicklung
Bleichen	Fixieren

chromogen, chromolytisch, Farbdiffusion

Das hier beschriebene und auch häufigste subtraktive fotografische Verfahren, bei dem Farbstoffe erst gebildet werden, heißt chromogenes Verfahren.

Beim chromolytischen Verfahren werden dagegen die Farbstoffe abgebaut, bei der Farbstoffdiffusion diffundieren bereits vorhandene Farbstoffe.

Farbdias im Farbumkehrverfahren

Das Farbumkehrverfahren ist die Anwendung des schon besprochenen Schwarzweißumkehrverfahrens auf die Farbfotografie, allerdings wird zuerst nur eine Schwarzweißentwicklung durchgeführt, dann zweitbelichtet, und erst dann findet die Farbentwicklung statt.

Polaroid^®-Sofortbilder

Dieses Farbstoffdiffusions-Sofortbild-Verfahren wurde 1963 entwickelt.

Das Fotomaterial für ein farbiges Sofortbild ist ähnlich aufgebaut wie ein Farbfilm (siehe nebenstehendes Schema), allerdings müssen Farbstoffe und Prozess-lösung schon im Medium mitgeführt werden, da alle Reaktionen direkt vor Ort stattfinden müssen.

Die Reaktionen zur Entstehung eines farbigen Sofortbildes sind relativ komplex, trotzdem kann man den Ablauf der Entstehung eines solchen Bildes ganz gut skizzieren:

Bei der Belichtung des Fotomaterials entsteht ein latentes Bild. Dabei werden die Silberhalogenidkristalle in den einzelnen Negativschichten entsprechend der Farbe des Gegenstandes geschwärzt (links, vgl. Farbfotografie).

Beim Herausziehen des Fotos aus der Kamera wird die Prozesslösung durch die Druckwalzen freigesetzt (Mitte).

Der Entwickler reduziert die belichteten Silberionen zu Silber (rechts).

Bei der Diffusion (links) können die Farbstoffmoleküle an den unbelichteten Stellen des Negativs in die Positivschicht wandern. An den belichteten Stellen des Negativs wird der Farbstoff durch das Entwickleroxidationsprodukt oxidiert. In dieser Form kann er nicht mehr in die Positivschicht wandern.

Die Reaktion wird durch die Bildung einer Sperrschicht (rechts) beendet. Sie ist weiß und undurchsichtig, so dass man bei der Betrachtung des Bildes nur das Positiv sieht.

Quellen:

(alle angegebenen Internet-Adressen waren am 25. 11. 2001 erreichbar und mit den genannten Inhalten bestückt.)

"Fotografie", Dunja Zimmermann und Rüdiger Blume, Fakultät für Chemie, DC2, Universität Bielefeld, Deutschland, letzte Überarbeitung: 15. 12. 1999, http://dc2.uni-bielefeld.de/dc2/foto/
(für Schüler geschrieben, eher einfache Sprache, sehr viele Experimente zu einzelnen Teilvorgängen!)

"Farbfotografie - Vortrag von Petra Ring im Rahmen der 'Übungen im Vortragen mit Demonstrationen - Physikalische Chemie' SS 2000", Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth, Deutschland, Stand: 26. 01. 2001, http://www.uni-bayreuth.de/departments/didaktikchemie/umat/farbfotografie/farbfoto.htm
(für Chemiker/Chemiestudenten geschrieben, wissenschaftlichere Sprache, präzise, teilweise eher kurz gefasst)

"7000 Jahre Chemie", Otto Krätz, Verlag D. W. Callway, München, 1990
(behandelt ausführlich die Geschichte der Chemie, hier wenig Material verwendet)

Web-Tipps zu Chemie / Chemieunterricht:

"education Highway - Chemie", http://www.eduhi.at/gegenstand/chemie

"Education Highway - Chemie", http://schulen.eduhi.at/chemie/

"Der DC2-Medienserver", http://dc2.uni-bielefeld.de/

"Didaktik der Chemie - Universität Bayreuth", http://www.uni-bayreuth.de/departments/didaktikchemie/

"Periodensystem der Elemente - ChemGlobe", http://www.vcs.ethz.ch/chemglobe/ptoe/index_de.html

"Austria Chemie Netz", http://www.chemie.at/

"Verband der Chemielehrer Österreichs - Chemie und Schule", http://www.chemie-und-schule.at/