Versuchsbeschreibung

Mangandotiertes Zinksulfid wird aus Zinkoxid, Schwefel und Kaliumpermanganat hergestellt und die Tribolumineszenz des Produkts gezeigt.

 

Verwendete Chemikalien

Chemikalie Symbole H- / EUH- / P-Sätze

5 g Zinkoxid, ZnO

M: 81.37 g/mol

CAS-Nr.: 1314-13-2
EG-Nr.: 215-222-5
UN-Nr.: 3077

WGK: 2

GHS09 – Umwelt

Achtung

H410: Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung.

P273: Freisetzung in die Umwelt vermeiden.

1.50 g Schwefel, S

Sulfur, Netzschwefel, Schwefelblüte
M: 32.07 g/mol

CAS-Nr.: 7704-34-9
EG-Nr.: 231-722-6
UN-Nr.: 1350

WGK: 1

GHS02 – Flamme

GHS07 – Ausrufezeichen

Achtung

H228: Entzündbarer Feststoff.

H315: Verursacht Hautreizungen.

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

Wenige Kristalle 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.

 

Verwendete Geräte, Versuchsaufbau

20-ml-Porzellantiegel, Tiegelzange, Bunsenbrenner, Mörser und Pistill, Glasstab

 

Versuchsdurchführung

5 g Zinkoxid werden mit 1.5 g Schwefel und ein paar Kristallen Kaliumpermanganat im Mörser verrieben. Die Masse wird in einen Porzellantiegel gegeben, mit dem Deckel verschlossen und 10 Minuten mit dem Bunsenbrenner stark erhitzt. Es muss unter dem Abzug erhitzt werden, da Schwefeldioxid freigesetzt wird. Nach Erkalten wird die Masse aus dem Tiegel gekratzt und in einem dunklen Raum mit einem Glasstab auf einer harten Unterlage zerdrückt. Dabei leuchtet die Verbindung orange auf. Das Leuchten ist hell genug, um bei gedimmter Zimmerbeleuchtung wahrgenommen zu werden.

Tribolumineszenz ist eine Kaltlichtemission, die bei starker mechanischer Beanspruchung auftritt. Sie ist auch beim Zerschlagen von Kristallzucker oder beim Abrollen von Klebebändern zu beobachten. Siehe auch: http://de.wikipedia.org/wiki/Tribolumineszenz

 

Reaktionsgleichung

2 ZnO + 3 S → 2 ZnS + SO2

 

Das Zinkoxid verbindet sich mit Schwefel zu Zinksulfid. Eine geringe Menge Mangan wird in das Kristallgitter eingebaut, welches als Aktivator für die folgende Lumineszenz dient. Durch mechanische Einwirkung (Zerdrücken mit einem Glasstab) sendet die Verbindung Licht aus.

 

Medien

Bei Reibung zeigt sich eine Lumineszenz.

 

 

Quellenangaben

[1]
Pok. Tribolumineszenz von Mangan-dotiertem Zinksulfid. illumina-chemie.de, 2014. http://illumina-chemie.de/tribolumineszenz-von-mangan-dotiertem-zinksulfid-t3923.html [10.02.2017] mit freundlicher Genehmigung von Pok.
[2]
[3]
T. Watanabe, C. Xu und M. Akiyama. Triboluminescent inorganic material and a method for preparation thereof. US-Patent 6117574 A, 12.9.2000. https://www.google.com/patents/US6117574 [10.02.2017]
[4]
B. P. Chandra, C. N. Xu, H. Yamada und X. G. Zheng. Luminescence induced by elastic deformation of ZnS:Mn nanoparticles. J. Lumin. 2010, 130 (3), 442–450. DOI: 10.1016/j.jlumin.2009.10.010

 

Download

Tribolumineszenz mit mangandotiertem Zinksulfid

 

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