Einleitung
Eine Lösung von 2,4,5-Triphenylimidazol, Kaliumhydroxid und Ethanol werden in einem abgedunkelten Raum geschüttelt. Es zeigt sich eine schwache 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
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0.5 g 2,4,5-Triphenylimidazol, C21H16N2 – 296.37 g/mol 2,4,5-Triphenyl-1H-imidazol (IUPAC), Lophin CAS-Nr.: 484-47-9 – EG-Nr.: 207-606-6 WGK 3 Sigma-Aldrich, T83208, SDB vom 06.05.2019 |
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Gefahr |
2–4 g Kaliumhydroxid (Plätzchen), KOH – 56.11 g/mol Ätzkali, Kalihydrat, Kaliumoxidhydrat CAS-Nr.: 1310-58-3 – EG-Nr.: 215-181-3 Met. Corr. 1, Acute Tox. 4 (oral), Skin Corr. 1A, Eye Dam. 1, WGK 1 H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. P234 Nur in Originalverpackung aufbewahren. P260 Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol nicht einatmen. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz/Gehörschutz tragen. P301 + P312 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. 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, 306568, SDB vom 30.04.2021 |
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Gefahr |
8 mL Ethanol 96 % (vergällt), C2H6O – 46.07 g/mol Alkohol, Weingeist, Ethylalkohol, Sprit CAS-Nr.: 64-17-5 – EG-Nr.: 200-578-6 Flam. Liq. 2, Eye Irrit. 2, WGK 1 H225 Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar. H319 Verursacht schwere Augenreizung. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P233 Behälter dicht verschlossen halten. P240 Behälter und zu befüllende Anlage erden. P241 Explosionsgeschützte elektrische/Lüftungs-/Beleuchtungsgeräte verwenden. P242 Funkenarmes Werkzeug verwenden. P305 + P351 + P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Merck, 100971, SDB vom 07.06.2021 |
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8 mL Dimethylsulfoxid, C2H6OS – 78.13 g/mol (Methylsulfinyl)methan (IUPAC), DMSO, Methylsulfoxid, Methylsulfinylmethan, Sulfinyldimethan, Dimethylis sulfoxidum CAS-Nr.: 67-68-5 – EG-Nr.: 200-664-3 WGK 1 Merck, 102952, SDB vom 04.07.2021 |
Verwendete Geräte, Versuchsaufbau
25-ml-Messkolben, 10-ml-Messzylinder, Waage
Versuchsdurchführung
Ähnlich wie Luminol in Dimethylsulfoxid mit Kaliumhydroxid durch Luftsauerstoff Chemolumineszenz zeigt, ist das auch mit
2,4,5-Triphenylimidazol möglich. Dazu werden 0.5 g 2,4,5-Triphenylimidazol zusammen mit 2–4 g Kaliumhydroxid in 8 mL Ethanol gegeben und schüttelt. Dabei ist ein sehr schwaches Leuchten zu sehen. Das Leuchten kann verstärkt werden, indem die Suspension auf 65 °C erwärmt wird. Wird das Erwärmen bis zum Sieden des Ethanols fortgesetzt, verschwindet das Leuchten. Es taucht beim Abkühlen jedoch wieder auf. Die Helligkeit beträgt 2–3 % der des vergleichbaren Luminol-Experiments und ist ungefähr so hell wie die Chemolumineszenz von weißem Phosphor. Statt Ethanol kann auch Dimethylsulfoxid verwendet werden.
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.
Als Endprodukte entstehen Benzoesäure bzw. Kaliumbenzoat 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
![Abb. 2 – Lösung von Lophin in ethanolischer KOH-Lösung. Lophin löst sich darin ziemlich gut [1].](/images/experimente/chemolumineszenz_2_4_5_triphenylimidazol/chemolumineszenz_lophin_3.jpg "Abb. 2 – Lösung von Lophin in ethanolischer KOH-Lösung. Lophin löst sich darin ziemlich gut [1].")
![Abb. 3 – Chemolumineszenz von Lophin mit Luftsauerstoff in der ethanolischen KOH-Lösung bei 60–70 °C. 30 Sekunden Belichtungszeit; ISO 800; f/2.8 [1].](/images/experimente/chemolumineszenz_2_4_5_triphenylimidazol/chemolumineszenz_lophin_4.jpg "Abb. 3 – Chemolumineszenz von Lophin mit Luftsauerstoff in der ethanolischen KOH-Lösung bei 60–70 °C. 30 Sekunden Belichtungszeit; ISO 800; f/2.8 [1].")
Quellenangaben
DOI: 10.1002/cber.18770100122
b.) bojawiem. Chemiluminescencja lofiny - Chemiluminescence of lophine. Youtube, 2016. https://www.youtube.com/watch?v=Ewx46j6xazg [27.01.2017]
DOI: 10.1107/S1600536809006552
Hrsg. W. P. Collins, John Wiley & Sons: Chichester, 1988, 191. http://www.rug.nl/research/portal/files/3382188/1988HummelenComplImmunoassays.pdf [05.01.2014]
DOI: 10.1021/ac50048a041
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