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 – 81.39 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. P391 Verschüttete Mengen aufnehmen. P501 Inhalt/Behälter einer anerkannten Abfallentsorgungsanlage zuführen.

Merck, 108849, SDB vom 04.07.2021

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. P264 Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz/Gehörschutz tragen. P302 + P352 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser waschen. P332 + P313 Bei Hautreizung: Ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen. P362 + P364 Kontaminierte Kleidung ausziehen und vor erneutem Tragen waschen.

Sigma-Aldrich, 84683, SDB vom 18.04.2021

GHS03 – Flamme über einem Kreis

GHS08 – Gesundheitsgefahr

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. 1, Eye Dam. 1, Repr. 2, STOT RE 2 (Gehirn), Aquatic Acute/Chronic 1, WGK 3

H272 Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel. H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H361d Kann vermutlich das Kind im Mutterleib schädigen. H373 Kann die Organe schädigen (Gehirn) bei längerer oder wiederholter Exposition durch Einatmen. H410 Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P260 Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol nicht einatmen. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz/Gehörschutz tragen. P303 + P361 + P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P305 + P351 + P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen.

Sigma-Aldrich, 223468, SDB vom 18.12.2020

 

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

 

Zum Seitenanfang