Versuchsbeschreibung

In einem abgedunkelten Raum wird in eine vorgelegte Kaliumpermanganat-Lösung eine Natriumborhydrid-Lösung gegossen. Innerhalb weniger Sekunden erfolgt eine orangerote Chemolumineszenz [1].

 

Verwendete Chemikalien

Chemikalie Symbole H- / EUH- / P-Sätze

0.1 g Kaliumpermanganat, KMnO4

Permangansäure Kaliumsalz
M: 158.03 g/mol

CAS-Nr.: 7722-64-7
EG-Nr.: 231-760-3
UN-Nr.: 1490

WGK: 3

GHS03 – Flamme über einem Kreis

GHS05 – Ätzwirkung

GHS07 – Ausrufezeichen

GHS09 – Umwelt

Gefahr

H272: Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel.

H302: Gesundheitsschädlich bei Verschlucken.

H314: Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.

H410: Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung.

P221: Mischen mit brennbaren Stoffen, Schwermetallverbindungen, Säuren und Laugen unbedingt verhindern.

P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden.

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.

2 g Natriumhexametaphosphat, (NaPO3)6

Graham'sches Salz
M: 611.77 g/mol

CAS-Nr.: 68915-31-1
EG-Nr.: 272-808-3

WGK: 1

 

-

2 mL Schwefelsäure 10 %, H2SO4

M: 98.08 g/mol

CAS-Nr.: 7664-93-9
EG-Nr.: 231-639-5
UN-Nr.: 2796

WGK: 1

GHS05 – Ätzwirkung

Achtung

H290: Kann gegenüber Metallen korrosiv sein.

H315: Verursacht Hautreizungen.

H319: Verursacht schwere Augenreizung.

P302+P352: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser/Seife waschen.

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

1 g Natriumborhydrid, NaBH4

Natriumboranat, Natriumtetrahydridoborat
M: 37.83 g/mol

CAS-Nr.: 16940-66-2
EG-Nr.: 241-004-4
UN-Nr.: 1426

WGK: 2

GHS02 – Flamme

GHS06 – Totenkopf mit gekreuzten Knochen

GHS05 – Ätzwirkung

Gefahr

H260: In Berührung mit Wasser entstehen entzündbare Gase, die sich spontan entzünden können.

H301+H311: Giftig bei Verschlucken oder Hautkontakt.

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.

P302+P352: BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser/Seife waschen.

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.

P402+P404: An einem trockenen Ort aufbewahren. In einem geschlossenen Behälter aufbewahren.

1 mL Natronlauge 10 %, NaOH

Natriumhydroxidlösung 10 %
M: 40.00 g/mol

CAS-Nr.: 1310-73-2
EG-Nr.: 215-185-5
UN-Nr.: 1824

WGK: 1

GHS05 – Ätzwirkung

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 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.

 

Verwendete Geräte, Versuchsaufbau

250-ml-Becherglas, 50-ml-Becherglas, 100-ml-Messzylinder, 4 × 10-ml-Messzylinder, Spatel, Pipetten, Waage, Magnetrührer, Magnetrührfisch, Abzug

 

Versuchsdurchführung

Lösung A: In einem 250-ml-Becherglas werden 0.1 g Kaliumpermanganat und 2 g Natriumhexametaphosphat in 50 mL dest. Wasser gelöst und
2 mL Schwefelsäure 10 % zugegeben.

Lösung B: In einem 50-ml-Becherglas werden 10 mL dest. Wasser vorgelegt, 1 mL Natronlauge 10 % zugesetzt und darin 1 g Natriumborhydrid gelöst.

In Lösung A wird ein Magnetrührfisch gegeben und das Becherglas auf einen Magnetrührer gestellt. Die Lösung sollte gut gerührt werden. Der Raum wird nun verdunkelt und mit einer Pipette 2–3 mL Lösung B zugesetzt. Innerhalb weniger Sekunden zeigt sich eine orangerote Chemolumineszenz, welche ca. 6–7 Sekunden sichtbar ist. Danach ist die Lösung farblos.

 

Reaktionsgleichung

8 MnO4 + 5 BH4 + 29 H+ → 8 [Mn2+]* + 5 H3BO3 + 17 H2O

Energieabgabe, der angeregten Mangan(II)-Ionen, durch Photonenemission.

 

Das gezeigte Experiment basiert auf einer Arbeit von Barnett et al. [2] und wurde von Albrecht et al. [1] modifiziert. Das sich Kaliumpermanganat als Oxidationsmittel für Chemolumineszenzreaktionen eignet, ist bekannt: Luminol, Siloxen [3], Opiate (Codein) [4] und Sulfit [5]. Bei diesen Reaktionen spielen elektronisch angeregte Manganionen keine Rolle. Die Chemolumineszenz von organischen Komplexen der schweren Übergangsmetalle (VIII. Nebengruppe) und der f-Elemente der Lanthanoide bei Redox-Reaktionen ist bekannt. Beispiele hierfür sind Ruthenium [6, 7, 8] und Europium [9]. Die Besonderheit dieses Experiments ist, dass hier keine organischen Liganden vorliegen. Die Chemolumineszenz wird direkt durch angeregte Mangan(II)-ionen erzeugt (λ ≈ 690 nm) [2].

 

Medien

Ausgangslösung – Chem. Unserer Zeit, 2008, 42, 398.Nach Zugabe von Natriumborhydrid – Chem. Unserer Zeit, 2008, 42, 398.Maximale Intensität nach ca. 3 Sekunden – Chem. Unserer Zeit, 2008, 42, 398.Entfärbte Lösung – Chem. Unserer Zeit, 2008, 42, 398.

 

Quellenangaben

[1]
S. Albrecht, H. Brandl und T. Zimmermann. Anorganische Chemilumineszenz. Traditionelle Experimente in neuem Licht. Chem. unserer Zeit 2008, 42 (6), 394–400. DOI: 10.1002/ciuz.200800460
[2]
N. W. Barnett, B. J. Hindson, P. Jones, C. E. Lenehan und R. A. Russell. New light from an old reagent: Chemiluminescence from the reaction of potassium permanganate with sodium borohydride. Aust. J. Edu. Chem. 2005, 65, 29–31. https://www.raci.org.au/document/item/1965 [14.01.2017]
[3]
H. Brandl. Tribochemolumineszenzreaktionen mit „Wöhlerschem Siloxen“. Prax. Naturwiss. Chem. 1988, 37 (5), 36–38.
[4]
N. W. Barnett, Simon W. Lewis und D. J. Tucker. Determination of morphine in process streams by sequential injection analysis with chemiluminescence detection. Fresenius J. Anal. Chem. 1996, 355 (5), 591–595. DOI: 10.1007/s0021663550591
[5]
J. Stauff und W. Jaeschke. Chemilumineszenz der SO2-Oxidation. Z. Naturforsch., B: Chem. Sci. 1978, 33 (3), 293–297.
DOI: 10.1515/znb-1978-0309
[6]
S. Albrecht, H. Brandl, D. Weiß und T. Zimmermann. Experimente mit Ozon: Angewandte Chemilumineszenz. Chem. unserer Zeit 2007, 41 (1), 30–37. DOI: 10.1002/ciuz.200700405
[7]
S. Albrecht, H. Brandl und T. Zimmermann. Chemilumineszenz: Reaktionssysteme und ihre Anwendung unter besonderer Berücksichtigung von Biochemie und Medizin, Hüthig: Heidelberg, 1996.
[8]
C. K. Jörgensen. Studies of Absorption Spectra. IV. Some New Transition Group Bands of Low Intensity. Acta Chem. Scand. 1954, 8, 1502–1512. DOI: 10.3891/acta.chem.scand.08-1502
[9]
M. Elbanowski, B. Mkowska, K. Staninski und M. Kaczmarek. Chemiluminescence of systems containing lanthanide ions. J. Photochem. Photobiol., A 2000, 130 (2–3), 75–81. DOI: 10.1016/S1010-6030(99)00222-1

 

Download

Chemolumineszenz mit Kaliumpermanganat und Natriumborhydrid

 

Zum Seitenanfang