CPK-Farbschema

August Wilhelm von Hofmann war offenbar der erste, der Molekülmodelle in der organischen Chemie verwendete, nachdem August Kekulé 1858 die chemische Strukturtheorie und Alexander Crum Brown 1861 die gedruckten Strukturformeln eingeführt hatten. Bei einem Freitagabendvortrag in der Londoner Royal Institution am 7. April 1865 zeigte er Molekülmodelle einfacher organischer Substanzen wie Methan, Ethan und Methylchlorid, die er aus verschiedenfarbigen Tischkrocketbällen konstruiert hatte, die mit dünnen Messingröhrchen miteinander verbunden waren.^[1] Das ursprüngliche Farbschema von Hofmann (Kohlenstoff = schwarz, Wasserstoff = weiß, Stickstoff = blau, Sauerstoff = rot, Chlor = grün und Schwefel = gelb) hat sich zu den späteren Farbschemata weiterentwickelt.^[2]

Im Jahr 1952 veröffentlichten Robert B. Corey und Linus Pauling eine Beschreibung von raumfüllenden Modellen (auch bekannt als Kalottenmodelle) von Proteinen und anderen Biomolekülen, die sie am Caltech entwickelt hatten.^[3] Ihre Modelle stellten Atome durch facettierte Hartholzkugeln dar, die in verschiedenen leuchtenden Farben bemalt waren, um die jeweiligen chemischen Elemente zu kennzeichnen. Ihr Farbschema umfasste:

• Weiß für Wasserstoff
• Schwarz für Kohlenstoff
• Himmelblau für Stickstoff
• Rot für Sauerstoff

Sie bauten auch kleinere Modelle mit Plastikkugeln nach dem gleichen Farbschema.

1965 patentierte Koltun eine verbesserte Version der Modellierungstechnik von Corey und Pauling.^[4]

In seinem Patent erwähnte er die folgenden Farben:

• Weiß für Wasserstoff
• Schwarz für Kohlenstoff
• Blau für Stickstoff
• Rot für Sauerstoff
• Tiefgelb für Schwefel
• Violett für Phosphor
• Hell-, mittel-, mittel-dunkel- und dunkelgrün für die Halogene (Fluor, Chlor, Brom, Iod)
• Silber für Metalle (Cobalt, Eisen, Nickel, Kupfer)

Typische CPK Farbschemen beinhalten:^[5]

Mehrere der CPK-Farben beziehen sich mnemotechnisch auf die Farben der reinen Elemente oder bemerkenswerten Verbindungen. Zum Beispiel ist Wasserstoff ein farbloses Gas, Kohlenstoff in Form von Holzkohle, Graphit oder Koks ist schwarz, Octaschwefel^[6] ist gelb, Chlor ist ein grünliches Gas, Brom ist eine dunkelrote Flüssigkeit, Jod in Ether ist violett, allotroper Phosphor ist rot, Rost ist dunkelorange-rot usw. Bei einigen Farben, wie z. B. den Farben von Sauerstoff und Stickstoff, ist die Inspiration weniger klar. Vielleicht ist die Farbe Rot für Sauerstoff dadurch inspiriert, dass Sauerstoff normalerweise für die Verbrennung benötigt wird oder dass die sauerstoffhaltige Chemikalie im Blut, das Hämoglobin, leuchtend rot ist, und die Farbe Blau für Stickstoff dadurch, dass Stickstoff der Hauptbestandteil der Erdatmosphäre ist, die dem menschlichen Auge himmelblau erscheint.^[7]

Es ist wahrscheinlich, dass die CPK-Farben durch Modelle aus dem neunzehnten Jahrhundert inspiriert wurden. 1865 verwendete August Wilhelm von Hofmann in einem Vortrag an der Royal Institution in London Modelle aus Krocketbällen zur Veranschaulichung der Valenz, also die ihm zur Verfügung stehenden farbigen Bälle. (Zu dieser Zeit war Krocket der beliebteste Sport in England, so dass die Bälle reichlich vorhanden waren). In dem Aufsatz „On the Combining Power of Atoms“ im 12. Band der Chemical News heißt es, dass „Hofmann bei einem Vortrag an der Royal Institution im April 1865 Krocketbälle in verschiedenen Farben benutzte, um verschiedene Arten von Atomen darzustellen (z. B. Kohlenstoff schwarz, Wasserstoff weiß, Chlor grün, „feuriges“ Sauerstoff rot, Stickstoff blau)“.^[8][9]

Die folgende Tabelle zeigt die Farben, die den einzelnen Elementen von einigen gängigen Softwareprodukten zugewiesen werden.

• Die Spalte Corey ist die ursprüngliche Zuordnung von Corey und Pauling.^[3]
• Die Spalte Koltun ist die des Koltun-Patents.^[4]
• Die Spalte Jmol ist das Farbschema, das der Molekülvisualisierer Jmol verwendet.^[10]
• Die Spalte Rasmol ist das von RasMol verwendete Schema; wenn zwei Farben angezeigt werden, gilt die zweite für die Versionen 2.7.3 und später.^[10][11]
• Die Spalte PubChem enthält die Farben in der PubChem-Datenbank, die vom United States National Institutes of Health verwaltet wird.

Alle Farben sind ungefähre Angaben und können von der Display-Hardware und den Betrachtungsbedingungen abhängen.

• Physical Molecular Models (Memento vom 21. März 2007 im Internet Archive)