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Chemolumineszenz des Luminols
Vorsicht! Natronlauge und Wasserstoffperoxidlösungen sind ätzend! Schutzbrille tragen! Rotes Blutlaugensalz ist gesundheitsschädlich. Die Giftigkeit von Luminol ist nicht genau bekannt. Das Einatmen von Luminolstäuben kann zu Sensibilisierung führen.
Geräte: Waage, Spatel, 500ml Bechergläser, Flaschen aus Braunglas, Messzylinder, Pipetten, Peleusball, 2000ml Rundkolben, großer Glastrichter.
Chemikalien: Luminol, Natronlauge, rotes Blutlaugensalz, Wasserstoffperoxidlösung 35% Durchführung: Der folgende Versuch zeigt die klassische Variante der Chemolumineszenz, welche Luminol bei der alkalischen Oxidation mit Wasserstoffperoxid aussendet. Zuerst werden zwei Lösungen hergestellt: Lösung A: 1g Luminol und 50ml 10% NaOH in 450ml destilliertem Wasser. Lösung B: 15g Kaliumhexacyanoferrat(III) in 485ml destilliertem Wasser. Beide Lösungen werden in sauberen, dunklen und etikettierten Flaschen aufbewahrt. Aus eigenen Erfahrungen sei hier noch erwähnt, dass die Lösung von Kaliumhexacyanoferrat(III) in Wasser nur einige Monate lang haltbar ist. Bei der Verwendung einer zu alten Lösung, verkürzt sich die Leuchtdauer enorm. Sollte der Versuch nur selten durchgeführt werden, ist es ratsam für diese Reaktion immer eine frisch vorbereitete Lösung von etwa 4 Spatelspitzen Kaliumhexacyanoferrat(III) in 400ml destilliertem Wasser zu verwenden. Vorbereitung der Reaktion: Nun werden durch entsprechendes Verdünnen der oben angegebenen Stammlösungen die für den Versuch benötigten Ansätze hergestellt: Lösung C: 50ml der Lösung A in 350ml destilliertem Wasser. Lösung D: 50ml der Lösung B in 350ml destilliertem Wasser. Anschließend 10ml 30- 35% Wasserstoffperoxid hinzufügen.
Danach können die Lösungen C und D in einem verdunkelten Raum gleichzeitig über einen großen Trichter in einem Rundkolben vermischt werden. Im Rundkolben befinden sich noch einige Kristalle des orange-roten Kaliumhexacyanoferrat(III)-Komplexes. Es kommt zu einer beeindruckenden blau-grünen Chemolumineszenz. Nach etwa 30 Sekunden beginnt das Leuchten nachzulassen. Durch die Zugabe kleiner Mengen von 10% NaOH-Lösung lässt sich das Leuchten noch einige Male auffrischen. Zeigt die Natronlauge keine Wirkung mehr, können erneut noch einige Spatelspitzen Kaliumhexacyanoferrat(III) hinzugefügt werden. Von uns selbst durchgeführte Versuche zeigten, dass der hier beschriebene Ansatz sogar noch nach etwa 12 Stunden durch Zugabe des Komplexsalzes erneut zum Leuchten angeregt werden kann.
Entsorgung: Die Lösung wird auf etwa 100ml eingedampft und danach in den Sammelbehälter für Schwermetalle gegeben. Literatur: Roesky H. W., Möckel K.: Chemische Kabinettstücke; Spektakuläre Experimente und geistreiche Zitate Weinheim, New York, Basel, Cambridge, Tokyo:Wiley - VCH, 1996
Sensibilisierte Chemolumineszenz von Luminol
Vorsicht! Sicherheitsvorschriften beachten! Siehe vorhergehender Versuch! Die Giftigkeit der eingesetzten Farbstoffe ist nicht genau bekannt.
Geräte: Siehe vorhergehender Versuch!
Chemikalien: Lösungen A und B des vorhergehenden Versuches, Fluorescein, Rhodamin B, Eosin. Durchführung: Das Luminolsystem kann durch Zugabe geeigneter Farbstoffe sensibilisiert werden. Zur Durchführung einer derartigen Reaktion, bedient man sich erneut der Lösungen C und D aus dem vorhergehenden Versuch. Der Lösung C wird zusätzlich noch ein geeigneter Sensibilisator (Farbstoff) beigefügt (siehe Tabelle). Folgende Farbstoffe eignen sich laut unserer Erfahrung ganz besonders für eine derartige Reaktion:
Die Lösungen werden wiederum im Dunkeln vermischt. Es kommt zu einer prächtigen Chemolumineszenz in der entsprechenden Farbe.
Entsorgung: Siehe vorhergehender Versuch! Literatur: Roesky H. W., Möckel K.: Chemische Kabinettstücke; Spektakuläre Experimente und geistreiche Zitate Weinheim, New York, Basel, Cambridge, Tokyo:Wiley - VCH, 1996
Wöhrle, Dieter: Photochemie: Konzepte, Methoden, Experimente/ Dieter Wöhrle; Michael W. Tausch; Wolf Dieter Stohrer. Unter Mitarbeit von Herbert Brandl. Weinheim, New York, Chichester, Brisbane, Singapore, Toronto: Wiley - VCH, 1988
Chemolumineszenz von Luminol in einem aprotischen Lösungsmittel Vorsicht! Natronlauge ist ätzend! Dimethylsulfoxid wird leicht durch die Haut aufgenommen! Luminolstäube können sensibilisierend wirken.
Geräte: Erlenmeyerkolben 100ml, passender Gummistopfen, Spatel, Waage, Pipette, Peleusball.
Chemikalien: Luminol, Fluorescein, Dimethylsulfoxid (DMSO), festes Kaliumhydroxid. Durchführung: Der folgende Versuch beschreibt die Oxidation von Luminol mit Luftsauerstoff in einem aprotischen Lösungsmittel. Derartige Lösungsmittel haben gegenüber Wasser den Vorteil, keine Wasserstoffbrückenbindung mit den emittierenden Spezies eingehen zu können. Dadurch wird die Möglichkeit einer strahlungslosen Desaktivierung gemindert. Bei diesem Versuch erreicht man mit ein wenig Ausdauer eine sehr helle Chemolumineszenz von faszinierend brillanter Farbe. Dazu werden in einem 100ml Erlenmeyerkolben 7g festes Kaliumhydroxid mit 6ml Dimethylsulfoxid (DMSO) gemischt. Anschließend wird der Raum verdunkelt und eine Spatelspitze Luminol hinzugefügt. Der Glaskolben wird mit einem Gummistopfen verschlossen und sehr kräftig geschüttelt. Das Anfangs recht schwache Leuchten wird nach wenigen Minuten beeindruckend hell. Das relativ langanhaltende Leuchten reicht aus, um problemlos im Dunkeln lesen zu können. Bei diesem Versuch fungiert der Luftsauerstoff als Oxidationsmittel. Eine Sensibilisierung dieser Luminolreaktion ist nur bedingt mit Fluoreszein durchführbar. Andere Farbstoffe wie zum Beispiel Rhodamin B werden bereits nach kürzester Zeit durch Oxidation zerstört.
Entsorgung:
Das Lösungsmittel wird abdekantiert und in den Behälter für wasserlösliche organische Lösungsmittel gefüllt. Die Kalilauge wird in Wasser gelöst mit dem Abwasser entsorgt. Literatur: Wöhrle, Dieter: Photochemie: Konzepte, Methoden, Experimente/ Dieter Wöhrle; Michael W. Tausch; Wolf Dieter Stohrer. Unter Mitarbeit von Herbert Brandl. Weinheim, New York, Chichester, Brisbane, Singapore, Toronto: Wiley - VCH, 1988
Der „Luminol-Springbrunnen“
Vorsicht! Die verwendeten Chemikalien sind zum Teil ätzend, reizend oder gesundheitsschädlich. Schutzhandschuhe und Schutzbrille tragen!
Geräte: 2000ml Rundkolben (Vakuumfest), passender, einfach durchbohrter Gummistopfen, Y-Verbindungsstück, Glasrohr, Braunglasflaschen 1000ml, Stativmaterial, Glashahn, Wasserstrahlpumpe, Vakuumschlauch, Bechergläser, Waage, Spatel, Messzylinder.
Chemikalien: Luminol, Kupfersulfat, Wasserstoffperoxid, Natriumhydrogencarbonat, Ammoniumcarbonat, Natriumcarbonat. Durchführung: Die hier beschriebene Variante eines chemolumineszierenden Springbrunnens stellt eine besonders attraktive Variante dar eine chemische Lichtreaktion vorzuführen. Diesmal wird auf das bewährte Kaliumhexacyanoferrat(III) als Katalysator verzichtet. Stattdessen wird ein aus Kupfersulfat und verschiedenen Ammoniumsalzen dargestellter Kupfertetraamminkomplex eingesetzt. Für die Durchführung dieses Versuches braucht man eine aus Stativ, Rundkolben, Gummistopfen, Glasrohr, Vakuumschlauch, Glashahn und Y-Verbindungsstück bestehende Apparatur. Die verwendeten Reaktionslösungen müssen immer frisch hergestellt werden: Lösung A: In einer braunen ein Liter Glasflasche werden nacheinander 4g wasserfreies Natriumcarbonat, 0,2 g Luminol, 24g Natriumhydrogencarbonat, 0,5g Ammoniumcarbonat und 0,4g Kupfersulfat-Pentahydrat in 500ml destilliertem Wasser gelöst. Anschließend wird mit destilliertem Wasser auf einen Liter aufgefüllt. Die Bildung des Kupfertetraamminkomplexes macht sich durch eine bläuliche Verfärbung und gelegentliches Ausflocken bemerkbar.
Lösung B: 10ml 30-35% Wasserstoffperoxid in einem Liter destilliertem Wasser lösen und in einer braunen Glasflasche aufbewahren.
Der Rundkolben wird mit Hilfe einer Wasserstrahlpumpe evakuiert und mit einem Stativring befestigt. Anschließend werden die beiden Ansaugschläuche in jeweils eine Reaktionslösung (braune Flasche) getaucht. Nach dem Verdunkeln des Raumes kann der Hahn geöffnet werden. Sofort schießt eine schön blau leuchtende Fontäne in den Rundkolben.
Auch diese Luminolreaktion lässt sich durch Zugabe von geringen Mengen eines geeigneten Farbstoffes zur Lösung A sensibilisieren. Allerdings verringert sich hierbei die Lichtintensität. Aus eigenen Erfahrungen lässt sich sagen, dass nur die oben genannten Reaktionslösungen für ein derartiges Experiment verwendbar sind. Mit den klassischen Reaktionsansätzen lässt sich kein zufrieden stellendes Ergebnis erzielen. Entsorgung: Die Lösung wird auf 100ml eingedampft und in den Behälter für Schwermetalle gefüllt. Literatur: Wöhrle, Dieter: Photochemie: Konzepte, Methoden, Experimente/ Dieter Wöhrle; Michael W. Tausch; Wolf Dieter Stohrer. Unter Mitarbeit von Herbert Brandl. Weinheim, New York, Chichester, Brisbane, Singapore, Toronto: Wiley - VCH, 1988
Forensischer Nachweis von Blutspuren mit Hilfe der Hämoglobin sensibilisierten Luminolreaktion Vorsicht! Die verwendeten Chemikalien sind zum Teil ätzend, reizend, brandfördernd oder gesundheitsschädlich. Schutzhandschuhe und Schutzbrille tragen!
Geräte: Bechergläser, Spatel, Waage, Sprühflasche, schwarzer Stoff, Messzylinder.
Chemikalien: Natriumperoxid, Luminol, Rinderblut. Durchführung: Der folgende Versuch soll die praktische Anwendung der Luminolreaktion in der Kriminalistik veranschaulichen. Dabei werden unsichtbare Blutspuren auf schwarzem Stoff mit Hilfe eines Luminol - Sprays sichtbar gemacht: Für den Versuch werden in einem 250ml Becherglas 1g Natriumperoxid und 0,2g Luminol in 100ml destilliertem Wasser aufgelöst. Die fertige Reaktionslösung wird in eine Sprühflasche abgefüllt. Nun wird ein Stück schwarzen Stoffs mit einigen Tropfen Rinderblut benetzt. Nach dem Eintrocknen sind die Blutspuren verschwunden und für das Auge unsichtbar. Besprüht man den Stoff im Dunkeln mit der vorbereiteten Reaktionslösung, so beginnen die Blutspuren geheimnisvoll blau zu funkeln. Dieser Blutnachweis ist äußerst empfindlich und zeigt kleinste Spuren von Blut zuverlässig an. Selbst Blut, das bereits über Monate hinweg eingetrocknet ist und vielleicht sogar weggewaschen wurde, lässt sich problemlos nachweisen.
Entsorgung:
Die Lösung kann über das Abwassernetz entsorgt werden. Der benetzte Stoff kann erneut verwendet werden.
Literatur:
http://www.experimentalchemie.de
Oszillierende Luminolreaktion
Vorsicht! Die verwendeten Chemikalien sind zum Teil ätzend, reizend oder gesundheitsschädlich. Schutzhandschuhe und Schutzbrille tragen!
Geräte: Bechergläser, Spatel, Waage, heizbarer Magnetrührer, Messzylinder.
Chemikalien: Luminol, Kupfersulfat, Natronlauge, Kaliumrhodanid, Wasserstoffperoxid.
Durchführung:
Im Folgenden soll nun eine ganz besonders interessante Chemolumineszenzreaktion beschrieben werden. Es handelt sich um eine sogenannte oszillierende Reaktion, dass heißt das Reaktionsgemisch zeigt einen mehrmaligen Wechsel zwischen Dunkel- und Leuchtphasen. Dies ist eine besonders attraktive Form der klassischen Luminolreaktion. Für die Durchführung müssen zuerst vier Lösungen vorbereitet werden:
Lösung A: 10ml 30-35% Wasserstoffperoxid werden in 90ml destilliertem Wasser gelöst.
Lösung B: 1,46g Kaliumthiocyanat (Kaliumrhodanid) werden in 100ml destilliertem Wasser gelöst.
Lösung C: 0,4g festes Natriumhydroxid werden in 100ml destilliertem Wasser gelöst. Anschließend fügt man noch 0,07g Luminol hinzu.
Lösung D: 0,01g Kupfersulfat-Pentahydrat werden in 100ml destilliertem Wasser gelöst.
Nun werden die Lösungen A, B und D in einem 500ml Becherglas gemischt. Die Lösung sollte gelblichbraun sein. Anschließend fügt man noch 10ml der Lösung C hinzu und verdunkelt den Raum. Das Reaktionsgemisch leuchtet hellblau auf. Nach dem Abklingen der Reaktion stellt man das Becherglas auf einen Heizrührer und erhitzt es unter Rühren langsam auf ungefähr 80-100°C. Nach einer kurzen Anlaufzeit beginnt die Oszillation zwischen einer Hell- und Dunkelphase. Dabei wird die Dunkelphase immer kürzer und das Leuchten intensiver.
Entsorgung:
Die Lösung wird auf 100ml eingedampft und in den Behälter für Schwermetalle gefüllt.
Literatur:
http://www.spreewald.de/schulen/gymln/schmidt/
Chemolumineszenz von Luminol durch katalytische Zersetzung mit pflanzlichen Peroxidasen
Vorsicht! Die verwendeten Chemikalien sind zum Teil ätzend, reizend oder gesundheitsschädlich. Schutzhandschuhe und Schutzbrille tragen!
Geräte: Bechergläser, Spatel, Waage, Messzylinder.
Chemikalien: Luminol, Natronlauge, Wasserstoffperoxid, versch. Arten von Gemüse.
Durchführung:
Der Versuch soll die außerordentlich gute katalytische Wirkung verschiedener pflanzlicher Peroxidasen auf die Chemolumineszenz des Luminols zeigen. Hierfür werden verschiedene Arten von Gemüse wie zum Beispiel Radieschen, Kren, Petersilie und Petersilwurzel zerkleinert und in Bechergläsern mit etwa 10% Natronlauge übergossen. Anschließend fügt man etwas Luminol und 30-35% Wasserstoffperoxidlösung hinzu. Sofort tritt ein blau-grünes Leuchten auf. Eigene Untersuchungen zeigten, dass zerkleinerter Kren die beste katalytische Wirkung aufweist.
Des weiteren entdeckten wir durch eigene Nachforschungen ein besonders faszinierendes Phänomen, welches derzeit noch in keiner Literatur aufgeführt ist. Zerkleinerte Radieschen ergeben anfangs eine blutrote Chemolumineszenz, welche dann in ein sehr helles Blau umschlägt. Eigene Nachforschungen ergaben, dass das rote Leuchten durch den in der Radieschenschale enthaltenen Farbstoff hervorgerufen wird. Dabei scheint das Luminol seine Energie auf diesen Farbstoff zu übertragen, welcher dann in seiner charakteristischen Farbe chemoluminesziert. Es handelt sich also um eine sensibilisierte Chemolumineszenz. Ist der Farbstoff vollständig zersetzt, kann das blaue Leuchten des durch die Peroxidasen katalysierten Luminols wahrgenommen werden.
Entsorgung:
Die Lösungen werden über das Abwassernetz entsorgt. Gemüsereste können über den Hausmüll entsorgt werden.
Literatur:
Wöhrle, Dieter: Photochemie: Konzepte, Methoden, Experimente/ Dieter Wöhrle; Michael W. Tausch; Wolf Dieter Stohrer. Unter Mitarbeit von Herbert Brandl. Weinheim, New York, Chichester, Brisbane, Singapore, Toronto: Wiley - VCH, 1988
© Faszination Kaltes Licht 2004 |
