Versuchsbeschreibung

Lösungen von 2,4,5-Triphenylimidazol, Wasserstoffperoxid, Kaliumhydroxid und Natriumhypochlorit werden in einem abgedunkelten Raum vermengt. Es zeigt sich eine Chemolumineszenzreaktion.

1877 entdeckte der polnische Chemiker Bronisław Radziszewski (1838–1914) bei Versuchen mit Lophin die erste künstliche organische Chemolumineszenz [2]. Lophin hat zwar keine so starke Leuchtkraft wie z. B. Luminol, lässt sich dafür aber leicht und günstig selbst herstellen [3, 4]. In vielen Reaktionen ähnelt es dem Luminol.

 

Verwendete Chemikalien

Chemikalie Symbole H- / EUH- / P-Sätze

0.5 g 2,4,5-Triphenylimidazol, C21H16N2

Lophin
M: 296.37 g/mol

CAS-Nr.: 484-47-9
EG-Nr.: 207-606-6

WGK: 3

 

-

10 mL Wasserstoffperoxid 3 %, H2O2

Perhydrol, Wasserstoffsuperoxid
M: 34.01 g/mol

CAS-Nr.: 7722-84-1
EG-Nr.: 231-765-0

WGK: 1

 

-

215 mL Ethanol 96 % vergällt, C2H6O

Alkohol, Weingeist, Ethylalkohol, Sprit
M: 46.07 g/mol

CAS-Nr.: 64-17-5
EG-Nr.: 200-578-6
UN-Nr.: 1170

WGK: 1

GHS02 – Flamme

GHS07 – Ausrufezeichen

Gefahr

H225: Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar.

H319: Verursacht schwere Augenreizung.

P210: Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen.

P240: Behälter und zu befüllende Anlage erden.

P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen.

P403+P233: An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. Behälter dicht verschlossen halten.

5 g Kaliumhydroxid Plätzchen, KOH

Ätzkali, Kalihydrat, Kaliumoxidhydrat
M: 56.11 g/mol

CAS-Nr.: 1310-58-3
EG-Nr.: 215-181-3
UN-Nr.: 1813

WGK: 1

GHS05 – Ätzwirkung

GHS07 – Ausrufezeichen

Gefahr

H290: Kann gegenüber Metallen korrosiv sein.

H302: Gesundheitsschädlich bei Verschlucken.

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 KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen.

P308+P310: BEI Exposition oder falls betroffen: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen.

8.33 g Natriumhypochlorit-Lösung ca. 12 % Chlor, NaClO

Natronbleichlauge, Chlorbleichlauge
M: 74.44 g/mol

CAS-Nr.: 7681-52-9
EG-Nr.: 231-668-3
UN-Nr.: 1791

WGK: 2

GHS05 – Ätzwirkung

GHS09 – Umwelt

Gefahr

H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.

H400: Sehr giftig für Wasserorganismen.

EUH031: Entwickelt bei Berührung mit Säure giftige Gase.

P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden.

P280: Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen.

P303+P361+P353: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen oder duschen.

P304+P340+P310: BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen.

P305+P351+P338: BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen.

P391: Verschüttete Mengen aufnehmen.

 

Verwendete Geräte, Versuchsaufbau

5 × 250-ml-Becherglas, Magnetrührer mit Heizfunktion, Rührfische, 300-ml-Erlenmeyerkolben, mehrere Messzylinder, Waage

 

Versuchsdurchführung

Natriumhypochlorit-Lösung 5 %: In 11.67 g dest. Wasser werden 8.33 g Natriumhypochlorit-Lösung 12 % gegeben.

Lösung A: 2 g 2,4,5-Triphenylimidazol werden in 100 mL Ethanol unter Erwärmen gelöst.

Lösung B: 10 mL Wasserstoffperoxid 3 % werden mit 90 mL Ethanol gemischt.

Lösung C: 5 g Kaliumhydroxid werden in 75 mL dest. Wasser gelöst und 25 mL Ethanol hinzugefügt.

Lösung D: 10 mL der Natriumhypochlorit-Lösung 5 % werden mit 90 mL Wasser gemischt.

Zu 10 mL der Lösung A werden unter Rühren erst 25 mL der Lösung B, dann 20 mL der Lösung C gegeben. Man dunkelt den Raum ab und schüttet unter fortgesetztem Rühren 25 mL der Lösung D hinzu. Dabei leuchtet die Mischung unter leichtem Aufschäumen für einige Sekunden gelblich-weiß auf.

 

Reaktionsgleichung

Der Reaktionsmechanismus ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Es entsteht ein instabiles, zyklisches Peroxid (genauer ein Dioxetan), welches bei Zerfall Licht aussendet [6]. Das Prinzip ist vergleichbar mit anderen Chemolumineszenz-Systemen, wie z. B. der Diaryloxalate oder von Luciferin.

Reaktionsgleichung Oxidation von 2,4,5-Triphenylimidazol mit Natriumhypochlorit

Als Endprodukte entstehen Benzoesäure bzw. Kalium- & Natriumbenzoat und Ammoniak.

Lophin scheint seit einigen Jahrzehnten, fast in Vergessenheit geraten zu sein. Vermutlich wurde es in Versuchen durch Luminol und andere Stoffe verdrängt, die hellere Chemolumineszenz zeigen. Da sich aber Lophin so leicht herstellen lässt, muss es sich nicht vor dem Luminol verstecken. Es kann zu Analysezwecken eingesetzt werden (Bestimmung der Konzentration von z. B. Cobalt-Ionen bis 0.1 ppb!) [7] und auch als chemolumineszenter pH-Indikator (gleicher Umschlagspunkt wie Phenolphthalein), wobei die Lichtemission beim Umschlag von sauer zu basisch erfolgt [8].

 

Medien

Chemolumineszenz von Lophin mit Natriumhypochlorit.Animation.

 

Quellenangaben

[1]
Pok. Synthese und Chemolumineszenz von Lophin. illumina-chemie.de, 2014. http://illumina-chemie.de/synthese-und-chemolumineszenz-von-lophin-t3657.html [05.01.2014] mit freundlicher Genehmigung von Pok.
[2]
B. R. Radziszewski. Untersuchungen über Hydrobenzamid, Amarin und Lophin. Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1877, 10 (1), 70–75.
DOI: 10.1002/cber.18770100122
[3]
E. W. Cottman. Cold light brought into the classroom. J. Chem. Educ. 1937, 14 (5), 236. DOI: 10.1021/ed014p236
[4]
a.) M. Ples. Chemiluminescencja lofiny. weirdscience.eu, http://weirdscience.eu/Chemiluminescencja%20lofiny.html [27.01.2017]
b.) bojawiem. Chemiluminescencja lofiny - Chemiluminescence of lophine. Youtube, 2016. https://www.youtube.com/watch?v=Ewx46j6xazg [27.01.2017]
[5]
D. Yanover und M. Kaftory. Lophine (2,4,5-Triphenyl-1H-imidazole). Acta Crystallogr., Sect. E: Struct. Rep. Online 2009, 65 (4), o711.
DOI: 10.1107/S1600536809006552
[6]
J. C. Hummelen, T. M. Luider und H. Wynberg. Thermochemiluminescence immunoassay. In: Complementary Immunoassays, 2. Auflage,
Hrsg. W. P. Collins, John Wiley & Sons: Chichester, 1988, 191. http://www.rug.nl/research/portal/files/3382188/1988HummelenComplImmunoassays.pdf [05.01.2014]
[7]
D. F. Marino, F. Wolff und J. D. Ingle. Determination of cobalt by lophine chemiluminescence. Anal. Chem. 1979, 51 (12), 2051–2053.
DOI: 10.1021/ac50048a041
[8]
L. Erdey und I. Buzás. Lophine, a new chemiluminescent indicator. Anal. Chim. Acta 1956, 15, 322–324. DOI: 10.1016/0003-2670(56)80059-7

 

Download

Chemolumineszenz mit 2,4,5-Triphenylimidazol (Lophin) und Natriumhypochlorit

 

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