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Chemolumineszenz mit Lucigenin

Details: Veröffentlicht am Mittwoch, 08. Juni 2011 00:00; Geschrieben von Manfred Seidl

Versuchsbeschreibung:

Eine Lucigenin-Lösung und eine Natriumhydroxid/Wasserstoffperoxid-Lösung werden in einem abgedunkelten Raum in ein großes Reaktionsgefäß gegossen.

Verwendete Chemikalien:

Chemikalie	Symbole	EUH- / H- / P-Sätze	Menge
N,N'-Dimethyl-9,9'-biacridiniumdinitrat, C₂₈H₂₂N₄O₆ Synonyme: Lucigenin, 9,9´-Bis-(N-methylacridiniumnitrat) M: 510.50 g/mol CAS-Nr.: 2315-97-1 EG-Nr.: 219-023-4 WGK: 3		-	0.02g
Natriumhydroxid, NaOH Synonyme: Ätznatron M: 40.00 g/mol CAS-Nr.: 1310-73-2 EG-Nr.: 215-185-5 WGK: 1	Gefahr	H290: Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. P280: Schutzhandschuhe/ Schutzkleidung/ Augenschutz/ Gesichtsschutz tragen. P301 + P330 + P331: BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen. P305 + P351 + P338: BEI BERÜHRUNG MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen.	0.8g
Wasserstoffperoxid 30%, H₂O₂ Synonyme: Perhydrol, Wasserstoffsuperoxid M: 34.01 g/mol CAS-Nr.: 7722-84-1 EG-Nr.: 231-765-0 WGK: 1	Gefahr	H302: Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H318: Verursacht schwere Augenschäden. P280: Schutzhandschuhe/ Schutzkleidung/ Augenschutz/ Gesichtsschutz tragen. P305 + P351 + P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.	5mL
Ethanol 96% vergällt, C₂H₆O Synonyme: Alkohol, Weingeist, Ethylalkohol, Sprit M: 46.07 g/mol CAS-Nr.: 64-17-5 EG-Nr.: 200-578-6 WGK: 1	Gefahr	H225: Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar. P210: Von Hitze/Funken/offener Flamme/heißen Oberflächen fernhalten. Nicht rauchen.	30mL

Verwendete Geräte, Versuchsaufbau:

Drei 300mL Erlenmeyerkolben, Glasstäbe, Spatel, 100mL Meßzylinder

Reaktionsgleichung:

Reaktion von Lucigenin mit Natronlauge zum Dihydroxy-Derivat:

Reaktionsgleichung Reaktion von Lucigenin mit Natronlauge zum Dihydroxy-Derivat

Reaktion des Dihydroxy-Derivats mit Wasserstoffperoxid zu einem Dioxetan:

Reaktionsgleichung Reaktion des Dihydroxy-Derivats mit Wasserstoffperoxid zu einem Dioxetan

Zerfall des Dioxetans zu N-Methylacridon im angeregten Zustand:

Reaktionsgleichung Zerfall des Dioxetans zu N-Methylacridon im angeregten Zustand

Übergang des angeregten N-Methylacridons zum Zustand niedrigster Energie:

Reaktionsgleichung Übergang des angeregten N-Methylacridons zum Zustand niedrigster Energie

Erklärung:

Im ersten Reaktionsschritt wird aus Lucigenin und Natriumhydroxid ein Dihydroxy-Derivat gebildet.

Vorhandenes Wasserstoffperoxid führt dazu, dass ein Dioxetan (Peroxid) entsteht, welches nicht stabil ist.

Das Dioxetan zerfällt in zwei Moleküle N-Methylacridon, die sich in einem angeregten Zustand befinden.

Um einen Zustand niedrigster Energie zu erreichen, wird Energie in Form von Licht abgegeben. In dieser Zeit leuchtet die Lösung!

Versuchsdurchführung:

Lösung A: In einem 300mL Erlenmeyerkolben werden 0.8g Natriumhydroxid in 65mL dest. Wasser gelöst und mit 30mL Ethanol versetzt. Vor Versuchsbeginn gibt man der Lösung noch 5mL Wasserstoffperoxid 30% zu.

Lösung B: In einem 300mL Erlenmeyerkolben werden 0.02g Lucigenin in 100mL dest. Wasser gelöst.

In einem abgedunkelten Raum werden nun Lösung A und B in einem 300mL Erlenmeyerkolben vereinigt. Es zeigt sich eine prächtige Chemolumineszenz, deren Farbe (Wellenlänge des Lichts) stark von der Konzentration des Lucigenin abhängt. Die Farbe schwankt zwischen Blau und Grün.