Einleitung

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

 

Verwendete Chemikalien

Chemikalie

GHS09 – Umwelt

Achtung

5 g Zinkoxid, ZnO – 81.37 g/mol

Zink(II)-oxid, Zinkweiß, Chinesischweiß, C.I. Pigment White 4, C.I. 77947

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

Aquatic Acute/Chronic 1, WGK 2

H410 Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden.

Merck, 108849, SDB vom 01.02.2020

GHS07 – Ausrufezeichen

Achtung

1.50 g Schwefel, S – 32.07 g/mol

Sulfur, Netzschwefel, Schwefelblüte

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

Skin Irrit. 2, WGK 1

H315 Verursacht Hautreizungen.

Sigma-Aldrich, 84683, SDB vom 14.01.2020

GHS03 – Flamme über einem Kreis

GHS05 – Ätzwirkung

GHS07 – Ausrufezeichen

GHS09 – Umwelt

Gefahr

Wenige Kristalle Kaliumpermanganat, KMnO4 – 158.03 g/mol

Kaliumoxido(trioxo)mangan (IUPAC), Permangansäure Kaliumsalz

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

Ox. Sol. 2, Acute Tox. 4 (oral), Skin Corr. 1C, Eye Dam. 1, Aquatic Acute/Chronic 1, WGK 3

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. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P220 Von Kleidung und anderen brennbaren Materialien fernhalten. P260 Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol nicht einatmen. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P303 + P361 + P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P304 + P340 + P310 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P305 + P351 + P338 + P310 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P370 + P378 Bei Brand: Trockensand, Löschpulver oder alkoholbeständigen Schaum zum Löschen verwenden. P391 Verschüttete Mengen aufnehmen.

Sigma-Aldrich, 223468, SDB vom 14.01.2019

 

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: https://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

Abb. 1 – Tribolumineszent [1].

 

 

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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