Versuche LV1„Kalte Weißglut“: Der Boden eines Erlenmeyerkolbens wird mit einer dünnen Schicht Kaliumhydroxid*-Plättchen bedeckt. Man fügt ca. 1 bis 2 mL Dimethylsulfoxid DMSO und eine Spatelspitze Luminol* hinzu. Im abgedunkelten Raum wird der Kolben kräftig (bei geöffnetem Kolbenhals) geschwenkt. Man beobachtet den Kolbeninhalt während des Schwenkens, während einer Pause und bei erneutem Schwenken. V2 „Leuchtendes Scherblatt“: Lösen Sie 0,03938 g (n = 5 x 10–5 mol) Tris(1,10-phenanthrolin)ruthenium(II)-chlorid [Ru(phen)3]Cl2 (z.B. von Aldrich) in 37,5 mL Wasser. Geben Sie 12,5 mL eines Phosphat-Puffers aus 0,12 g Natriumdihydrogenphosphat NaH2PO4 · 2 H2O und 2,67 g Dinatriumdihydrogen phos phat Na2HPO4 · 12 H2O in 12,5 mL dest. Wasser dazu [n (Na2HPO4) : n (NaH2PO4) = 10 : 1]. Lösen Sie anschließend eine kleine Spatelspitze (5 bis 10 mg) Ethylendiamintetraessigsäure-Dinatriumsalz EDTA, darin. Diese Lösung geben Sie in ein 50-mL-Becherglas oder ein Schraubdeckelglas. Als Elektroden tauchen Sie zwei gebrauchte Scherfolien von einem Elektrorasierer ein. Verbinden Sie die Scherfolien im Dunkeln über Kabel und Krokodilklemmen mit einer 4,5-V-Batterie. (Nur die Scherfolien sollen in die ElektrolytLösung tauchen.) Beobachten Sie zunächst, was ohne Rühren der Lösung passiert. Wiederholen Sie den Versuch und schwenken Sie nun die Lösung. Notieren Sie in beiden Fällen die Dauer des jeweiligen Leuchtens. Auswertung a) Erklären Sie anhand zweier Beobachtungen, welche Rolle der Luftsauerstoff bei LV1 spielt. b) Schlagen Sie zum Versuch „Kalte Weißglut“ eine Versuchsanordnung vor, mit der Sie die Lumineszenz „löschen“ und wieder starten können. c) Verwenden Sie B2 und B4 zur Erklärung des Zustandekommens von Lumineszenz in LV1. d) Beschreiben Sie, wo genau bei V2 das Leuchten stattfindet und in welcher Phase sich die leuchtende Spezies befindet. (Vgl. die Dauer des Leuchtens mit und ohne Rühren.) e) Benennen Sie den Pol, mit dem die leuchtende Scherfolie verbunden ist und nennen Sie den Reaktionstyp, der bei Elektrolysen an diesem Pol stattfindet. f) Vergleichen Sie die Reaktion aus LV1/B1 mit der Verbrennung von Eisenwolle und nennen Sie Gemeinsamkeiten und Unterschiede bei LV1 und V2. 244 Naturstoffe – Neue Materialien Kaltes Licht aus chemischen Reaktionen B1 Kaltes Leuchten bei der Chemolumineszenz von Luminol. A: Erklären Sie die besonders hohe Intensität des Leuchtens in Gegenwart von reinem Sauerstoff. B3 Aufbau von V2 und leuchtende Scher folien durch Elektrochemolumineszenz. A: Erklären Sie mit Bezug auf die Leuchtfarben und B2, warum es sich in Bildteil a und b um zwei verschiedene Stoffe handeln muss. B2 Erklärung der Chemolumineszenz (LV1) nach dem Energiestufenmodell B4 Struktur des in LV1 eingesetzten Luminols und vereinfachte Darstellung der Reaktion. Das Dianion wird zunächst im angeregten Zustand gebildet. E Edukt (Grundzustand) Produkt (angeregter Zustand) h · n chemische Reaktion NH2 O O NH NH NH2 O O O O – – NH2 O O O O – – * +O2, +OH– + hn (blau) a) b) 3377_01_01_2012_Kap4_212_273 23.09.14 06:31 Seite 244 Nu r z u Pr üf zw ck en Ei ge nt um d s C .C . B uc hn er V er la gs