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Ingo Klöckl
i.kloeckl@2k-software.de

Bevor die physikalische Ursache der Farbigkeit von Substanzen und ihre chemische Anwendung zur Herstellung und Analyse von Farbmitteln ausführlich zur Sprache kommt, soll hier ein kleiner Streifzug durch unsere schon früh bekannten Farbmittel erfolgen und einen ersten Eindruck von der Verschiedenartigkeit dieser Farbmittel vermitteln, die bereits seit der Steinzeit zur Anfertigung von Gemälden und zum Färben von Stoffen und Gebrauchsgegenständen verwendet wurden.

Die Farbmittel sind größtenteils natürlichen Ursprungs und häufig als Pigmente anzusprechen, da sie oftmals wasser- und auch fettunlöslich sind und so direkt zum Malen verwendet werden können. Viele andere Farbmittel, gerade die tierischen und pflanzlichen, sind wasser- oder fettlöslich und daher als Farbstoff anzusprechen, entsprechend wurden sie bereits im Altertum zum Färben eingesetzt.

Es darf nicht übersehen werden, daß die Menschen schon früh lernten, einige Farbmittel halbsynthetisch, durch chemische Umwandlungen aus natürlichen Quellen in andere Formen umzuwandeln, zum Beispiel durch Verlackung aus Farbstoffen halbsynthetische Pigmente zu fertigen.

Äußerliche Einteilung der Farbmittel

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, das weite Feld der Farbmittel einzuteilen, zum Beispiel nach Farben, was für den Künstler sehr wichtig ist, aber den Chemiker nicht befriedigt, da die Natur der Farbmittel und ihre Zugehörigkeit zu bestimmten Verbindungsklassen dabei nicht berücksichtigt wird. (Dies war früher teilweise auch für den Künstler wichtig zu wissen, da sich bestimmte Farbstoffkombinationen nicht miteinander vertragen und zu chemischen Reaktionen Anlaß geben, die sich zum Teil in Schwärzungen äßern. Beispiele wären hier Bleifarben wie Chromgelb, die sich mit Sulfiden zum schwarzen Bleisulfid verbinden können.)

Da die Chemie der Farbmittel in der Pigmentliste sowie hier, hier und hier detailliert zur Sprache kommen wird, orientiert sich die nachfolgende Liste an der Zugehörigkeit zu bestimmten äußerlich erkennbaren Gruppen (Minerale, Pflanzen, Tiere) und spricht und somit mehr den praktisch arbeitenden Maler an. Gleichzeitig wird damit allerdings bereits eine gewisse Einteilung nach chemischen Gesichtspunkten vorgenommen, da eine ähnliche Herkunft von Farbmitteln oftmals mit ähnlicher Chemie einhergeht. Es ist auch zu vermuten, daß diese Gruppierung mit der Verwendung der Farbmittel im Laufe der Geschichte korreliert ist, da einige Farbmittel wie Erd- und Mineralpigmente bereits fertig vorliegen und somit bereits den steinzeitlichen Künstlern zur Verfügung standen, andere wie die pflanzlichen und tierischen Farbmittel erst aus den Ausgangsstoffen gewonnen werden müssen. Diese mußten später Eingang in die Malpraxis finden, zum Beispiel in der Antike oder gar erst in den letzten dreihundert Jahren.

Die natürliche Farbmittel, die von der Natur mehr oder minder fertig geliefert werden, kein wissenschaftliches Wissen zur Entdeckung erfordern und daher bereits in der Steinzeit von Malern benutzt wurden und die ihre Bedeutung bis in unser Jahrhundert hinein bewahren konnten, entstammen verschiedenen Quellen:

  • Erdfarben sind wohl die ersten Farbmittel, die dem Menschen aufgefallen sein müssen: der Sand und der feine Schlamm der Flüsse besitzt zwar wechselnde, aber über gewisse Gebiete hinweg einheitliche Farben, meist rot, braun, beige, ocker, grau. Felsgrus in Grauschattierungen bis hin zum Weiß wechselt mit zum Teil außerordentlich intensiven Ocker-Rot-Braun- bis hin zu Grüntönen. Auch Kohle mag dieser Gruppe zugerechnet werden.
    Von großem Vorteil dieser Farbmittel ist ihre Stabilität: da es sich meist um Oxide von Elementen wie Eisen, Blei oder Quecksilber handelt, sind sie chemisch gesehen nicht an einer Reaktion mit der normalen Umwelt interessiert und auch lichtstabil.

  • Eine Ergänzung zu Erdfarben waren schon früh die Mineralfarben, die aus intensiv gefärbten und gemahlenen Mineralien stammen, etwa das Lapislazuli (Ultramarin). Im Gegensatz zu Erdfarben mit ihrer eher im Braunbereich angesiedelten Palette können Mineralfarben auch die lange Zeit sehr seltenen und daher kostbaren Spektralfarben (Gelb, Rot, Blau, Grün) liefern. Auch diese Farbmittel sind sehr stabil und dauerhaft, zum Teil jedoch giftig, da sie, ähnlich den Erdfarben, Verbindungen der Elemente darstellen. Im Gegensatz zu diesen decken sie jedoch einen weiteren Bereich ab: es treten auch Barium, Kupfer, Zinn, Zink, Titan usf. hinzu, neben den Oxiden bilden sie auch Chromate oder Manganate.

  • Pflanzen haben gewiß schon in früher Zeit durch ihre intensiven Blütenfarben die Aufmerksamkeit der Künstler auf sich gezogen, da sie eine willkommene Bereicherung der Palette bringen: Gelb, Rot, Grün, Blau, Violett sind die aus Pflanzen gewinnbaren Farben. Wann diese Farbmittel erstmals hergestellt werden konnten, wann man entdeckte, daß nicht nur aus den Blüten, sondern oftmals viel eher aus Ringen und Wurzeln brauchbare Farbmittel gewonnen werden können, ist für viele Pflanzen nicht feststellbar, es finden sich aber schon im Altertum zahlreiche mit Pflanzenfarbstoffen gefärbte Stoffe, sodaß die Kunst der Färberei mit Pflanzenfarbstoffen und ihre Gewinnung sehr alt ist.

    Den Nachteil der pflanzlichen Farbmittel sieht man sofort auf Bildern zum Beispiel der alten deutschen Meister: sie sind sehr instabil gegenüber Licht und häufig auch gegenüber chemischen Einflüssen wie Säuren oder Laugen. Der Blaustich der alten Gemälde rührt vom Zerfall der gelben Pflanzenfarbstoffe her.

  • Tierfarbmittel bilden eine kleine Gruppe, die auch regional stark begrenzt ist. Zu ihr zählt die Purpurschnecke (Purpurrot) sowie einige Läusearten (Karminrot). Die gewonnenen Farben gehören zu den Spektralfarben und sind daher lange Zeit beliebt gewesen. Da auch ihre Gewinnung oder Herstellung ähnlich wie die der Pflanzenfarbmittel etwas Geschick erfordert, fanden Tierfarbmittel wohl auch erst im Altertum Verwendung.

  • Durch chemische Reaktionen gewonnene Farbmittel. Diese entstehen erst durch Anwendung von chemischen Reaktionen auf einfache Grundstoffe. Bei ihnen stand meist keine Erkenntnis des wahren Sachverhaltes Pate, sondern die Beobachtung der Umwandlung, die durch zufälliges Zusammentreffen aller nötigen Faktoren eintrat. Hierzu zählen Grünspan, der auf kupfergedeckten Dächern entsteht, und Bleiweiß. Wurden die zur Umwandlung erforderlichen Faktoren erkannt, machte man sie sich zunutze und führte eine planmäßige Umwandlung der Grundstoffe in die Pigmente durch. Diese stellen dann frühe (halb-)synthetische Farbmittel dar.

Die in der Liste auftretenden Farbmittel sind großteils anorganischer Natur. Von ihnen konnten sich viele, zum Beispiel die Erdfarben und einige Mineralfarben, bis in die Neuzeit hinein behaupten, werden jedoch nun künstlich hergestellt, um die Variationen der Naturprodukte zugunsten einer gleichbleibenden Qualität und Farbe auszuschalten. Andere sind weitgehend von der Palette verschwunden, da ihr hoher Preis, mangelnde Beständigkeit oder hohe Giftigkeit eine Verwendung nicht ratsam erscheinen lassen. Für diese wurden billigere, haltbarere und ungiftige Ersatzstoffe gefunden.

Anders schaut dies bei den organische Farbmitteln aus, die heute fast ausschließlich aus dem Labor stammen und bis auf ihren grundsätzlichen Bau, wenn überhaupt, nur noch selten etwas mit ihren natürlichen Vorfahren zu tun haben. (Eine Ausnahme ist hier bei kurzlebigen Farbmitteln zum Beispiel für die Lebensmittelindustrie zu sehen, wofür Naturfarbstoffe teilweise sehr gerne verwendet werden.)

Mineralische Farben, Erdpigmente

Bei den Erdfarben, die man als Pigmente einsetzt, handelt es sich hauptsächlich um Oxide des Eisens, die in diversen Braunschattierungen auftreten, die vom lichten Ocker über Braun und intensives (Rost-)Rot bis zu grünen "schlammigen" Tönen reichen. Als Oxide sind diese Pigmente außerordentlich stabil gegenüber Licht und Luft und ungiftig, weswegen sie bedenkenlos verwendet werden können. Gemälde mit Erdfarben sind uns aus der frühen Steinzeit erhalten geblieben. Dies nicht zuletzt, weil ihre Gewinnung keinerlei technisches oder gar chemisches Wissen erfordert: ein einfaches Sieben von gefärbter Erde, Grus oder Flußschlamm liefert die nötigen feinen Farbstäube, im einfachsten Falle kann man durch bloßes Abreiben eines Stückes unbearbeitetes Mineral wie mit Kreide zeichnen.

Noch heute werden zahlreiche Erdpigmente aus natürlichen Quellen gewonnen. Einige der Farben wie Ocker sind weitverbreitet, je nach Herkunftsort sind auch spezielle Farbtöne gewinnbar, die auch zum Namensgeber einer Malerfarbe geworden sind, wie das Englischrot, Siena oder Terra di Pozzuoli.

Beispiele: Ocker (lichter, normaler, Goldocker aus England, Polen, Rumänien, Italien), Umbra natur, Umbra grünlich, Englischrot, Englischgrün, Terra di Siena natur, Grüne Erde (Eisensilikat), Veroneser Grüne Erde, Kasslerbraun (manganhältige Braunkohle), Kreide.

Durch Brennen der Erdfarben kann der Farbton zu tieferen rötlicheren Schattierungen hin verändert werden. Beispiele: gebrannte Siena, Umbra gebrannt, Pompejanischrot (Siena gebrannt).

Mineralfarben sind chemisch meist Carbonate und Mischungen aus Oxiden/Hydroxiden und Hydraten von Schwermetallen, die farbige Ionen ausbilden. Sie werden ebenfalls als Pigmente eingesetzt, da sie in den gängigen Lösungsmitteln wie Wasser und Öl unlöslich sind. Ein typischer Vertreter ist das Kupfer, das in Form von Lapislazuli und Malachiten zahlreiche Schattierungen von Himmelblau bis Grün liefert. Entsprechend dem Vorkommen sind diese Farben zwar begehrt, weil sie die Lücke der Spektralfarben schließen, die als Erdfarbe nicht auftreten, aber teilweise auch sehr kostbar. Ihre Stabilität ist teilweise hoch, teilweise sind sie auch labil gegenüber bestimmten chemischen Einflüssen (Feuchtigkeit, Säuren, Basen, bestimmte Ionen wie Sulfid), die in der Umwelt meistens nicht auftreten oder durch den Firniß abgewendet werden müssen. Ihre Lichbeständigkeit ist hoch.

Typische Vertreter sind Ultramarin (Lapislazuli, blau) und Kupfer-, Berggrün (Malachit, grün). Das Ägyptischblau (Calciumkupfersilicat, blau) ist auf künstlichem Wege seit der Antike hergestellt worden. Ein wichtiges Pigment war seit der Antike das Auripigment (Arsen(III)sulfid, leuchtendgelb), wenn auch stark giftig. Das wichtigste blaue Pigment seit dem Mittelalter war das Berg-, Azurblau (Azurit, ein basisches Kupferkarbonat).

Einige mineralische Pigmente wurden bereits nach dem Mittelalter künstlich hergestellt, so das Kupfergrün (Grünspan). Im Mittelalter wurden Kupferspäne mit Weinessig im Holzgefäß in Pferdemist eingegraben. Nach einigen Monaten konnte das Pigment vom Kupfer gekratzt werden.

In gewisser Weise können auch gefärbte Glasflüsse zu dieser Gruppe gezählt werden. Sie bestehen aus gemahlenem Glas, das durch Beigabe verschiedener Metalloxide gefärbt wurde. Durch Variation des Metalls kann eine große Bandbreite an Farben erzielt werden: TiO2 (Rutil) ergab milchig gefärbte Glasflüsse, Kupfer rötliche, Uran organgefarbene, Kobalt tiefblaue (Kobaltglas), Gold tiefrote (Goldrubinglas).
Da in der Frühzeit der Malgeschichte nur wenige Metalle bekannt waren, war damals die Palette jedoch eingeschränkter als später. Dies muß jedoch auch regional betrachtet werden, denn zum Beispiel die Kelten kannten bereits Verfahren, um eine große Bandbreite an Glasfärbungen hervorzurufen, wenn sie auch das zugrundeliegende Metall nicht in allen Fällen isoliert haben.
Ein Beispiel für Glasflussfarben ist Smalte (Königsblau, blau).

Pflanzenfarbstoffe

Pflanzliche Farbmittel können, hauptsächlich bedingt durch den Zwang, sie erst entdecken und isolieren zu müssen, erst im Altertum aufgefunden werden. Frühe Spuren ihrer Anwendung sind jedoch aufgrund ihrer im allgemeinen mäßigen bis schlechten Beständigkeit nicht langfristig haltbar.

Ein sehr bekanntes Pflanzenpigment ist Indigo (auch Waid oder Stahlblau genannt). Bereits im ersten nachchristlichen Jahrhundert ist Indigo auf römischen Malereien zu finden, danach in Gemälden jeder Zeit. Der erste Fund datiert jedoch aus 3000 v.Chr.!

Er wurde zunächst natürlich gewonnen, wobei die Ausgangspflanzen weit verbreitet sind. Die Namensgeberin ist Indigofera tinctoria aus Indien, im Kaukasus und China wurde der Färberknöterich eingesetzt, in Europa der Färberwaid. Chemisch entsteht der Indigo in Form des farblosen Indoxyl in den Blättern der blühenden Pflanzen durch Gärung aus der Vorstufe Indican. Das Indoxyl wird durch Oxidation mit Luftsauerstoff in Indigo überführt.

Da Indigo sowohl in Wasser wie auch in Alkoholen unlöslich ist, kann er direkt als Pigment zum Malen verwendet werden. Zum Textilfärben muß zunächst durch Reduktion der lösliche Leukoindigo gebildet werden, der sich an die Fasern anlagert. Durch Trocknen an der Luft wandelt sich der Indigo zurück (Oxidation). Dies nennt man "Küpen". (Nett: hieraus resultiert die Wendung "blau machen", wenn die Färber eine Pause eingelegt haben.)

Das Blauholz kann mit Wasser ausgekocht werden oder unter Druck mit Dampf behandelt werden (liefert Beimengungen von Harzen und Gerbstoffen, aber größere Ausbeute). Man kann beim Extraktionsverfahren den klaren Überstand abseihen und eindicken, um die Qualität des Extraktes zu erhöhen.
Zugabe von Schwermetallsalzen liefert Lacke (mit Eisen schwarz, unbeständig; mit Chrom beständiger; mit Tonerde/Chromsäure/Zinnsalz rötlichschwarz mit Metallglanz "Bronzelack").

Der Krapplack wird aus den Wurzeln der Färberröte gewonnen. Die getrocknete und gemahlene Wurzel wird mit Wasserdampf und Säuren behandelt und dann mit Aluminium- oder Zinnsalzen der Farblack ausgefällt. Man erhält orange bis dunkelrote Lacke, die aus (Pseudeo)Purpurin bestehen. Die Lichtechtheit ist sehr hoch. Als das synthetische Alizarin hergestellt werden konnte, wurde der echte Krapplack vom Markt verdrängt.

Eine Reihe von vor allem gelben Farbstoffen läßt sich aus verschiedenen Pflanzen gewinnen: das Schüttgelb (Stil de grain) aus der Kreuzbeere (lat. Rhamnus) mit Rhamnetin als färbendem Prinzip, aus der Rinde der Färbereiche (lat. Quercus tinctoria) das Quercetin aus dem Gelbholz oder Färbermaulbeerbaum (lat. Morus tinctoria) das Morin aus der Färberreseda (lat. Reseda luteola) das Luteolin. Diese Farbstoffe sind größtenteils nicht lichtecht, wurden aber zum Beispiel zur Buchmalerei gerne benutzt. Das Schüttgelb wurde durch Verlackung zu einem Pigment umgewandelt. Wie man anhand der Formeln unschwer erahnen kann, gehören diese Farbstoffe zu einer Familie, den sog. Flavonen, die häufig als gelbe (Blüten-)farbstoffe in der Natur anzutreffen sind.

Rhamnetin Quercetin Morin Luteolin

Im Prinzip ließen sich alle Pflanzen(-teile), die Flavone und deren Derivate enthalten (also eine große Anzahl), mehr oder minder erfolgreich zur Farbstoffgewinnung heranziehen, die genannten Pflanzen enthalten jedoch eine ausreichend große Menge an Farbstoffen, um praktisch verwertbar zu sein.

Weitere Pflanzenfarbstoffe, die sich nicht von den Flavonen ableiten, sondern teilweise von den Carotinen, sind aus der heimischen Küche wohlbekannt: Safran (warmes Gelb), Paprika (rot), Rote Beete (dunkles Pink), Holler (dunkles Violett), japanische Blaualge (Cölinblau), Färberdistel (ocker), Brennessel (ähnlich Grüne Erde), Blattgrün (Spinatgrün).

Tierfarbstoffe

Ähnlich wie die pflanzlichen Farbmittel erfordern auch die tierischen Farbmittel etwas Wissen um ihr Vorkommen und ihre Gewinnung. Sie sind uns seit dem Altertum vertraut.

Der Königspurpur wurde im Altertum aus der Purpurschnecke gewonnen und war außerordentlich teuer, da etwa 10000 Schnecken für 1 g Farbstoff benötigt werden.

Das Karminrot wird aus einem heißen wäßrigen Auszug aus Cochenille (eine Lausart), der die Carminsäure enthält, mit eisenfreiem Alaun ausgefällt (Verlackung). Man erhält ein dunkelrotes Pulver (Aluminium- oder Aluminium-Calcium-Lack). Durch Zugabe von Zusatzstoffen wie Barytweiß oder Kaolin erhält man hellere Töne. Mit Zinnsalzen resultiert eine scharlachrote Fällung (Cochenillescharlach). Das Karminviolett ist der Bleilack der Carminsäure Karminlacke sind im Gegensatz zur Carminsäure wasserunlöslich. Sie sind nicht besonders lichtbeständig.

Das schöne warmgoldene Indischgelb (Magnesiumsalz der Euxanthinsäure) wird durch Verdampfen von Urin von indischen Rindern hergestellt, die mit Mangoblättern gefüttert wurden. Der Farbstoff wurde in Europa erst ab dem 18. Jahrhundert verwendet, in Indien seit dem 15. Jahrhundert.