Tribolumineszenz mit Terbium(III)-hexakis(phenazon)triiodid

Einleitung

Aus Phenazon (Antipyrin), Terbium(III)-chlorid-Hexahydrat und Kaliumiodid wird ein Komplex hergestellt und seine Tribolumineszenz-Eigenschaft demonstriert.

Verwendete Chemikalien

Chemikalie
Achtung	3.30 g Terbium(III)-chlorid-Hexahydrat, TbCl₃ · 6 H₂O – 373.38 g/mol Terbiumtrichlorid-Hexahydrat CAS-Nr.: 13798-24-8 – EG-Nr.: 233-132-4 Skin Irrit. 2, Eye Irrit. 2, WGK 2 H315 Verursacht Hautreizungen. H319 Verursacht schwere Augenreizung. P302 + P352 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser waschen. 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, 212903, SDB vom 04.10.2019
Achtung	9 g Phenazon, C₁₁H₁₂N₂O – 188.23 g/mol 1,5-Dimethyl-2-phenyl-1,2-dihydro-3H-pyrazol-3-on (IUPAC), Antipyrin, 1,5-Dimethyl-2-phenyl-2,3-dihydro-1H-pyrazol-3-on, 2,3-Dimethyl-1-phenyl-3-pyrazolin-5-on CAS-Nr.: 60-80-0 – EG-Nr.: 200-486-6 Acute Tox. 4 (oral), WGK 1 H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. P264 Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P270 Bei Gebrauch nicht essen, trinken oder rauchen. P301 + P312 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P501 Inhalt/Behälter einer anerkannten Abfallentsorgungsanlage zuführen. Sigma-Aldrich, A5882, SDB vom 12.09.2021
Gefahr	5 g Kaliumiodid, KI – 166.00 g/mol Iodkalium, Kaliumjodid CAS-Nr.: 7681-11-0 – EG-Nr.: 231-659-4 STOT RE 1 (Schilddrüse), WGK 1 H372 Schädigt die Organe (Schilddrüse) bei längerer oder wiederholter Exposition durch Verschlucken. P314 Bei Unwohlsein ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen. Sigma-Aldrich, 746428, SDB vom 13.10.2019

Chemikalie

GHS07 – Ausrufezeichen

Achtung

3.30 g Terbium(III)-chlorid-Hexahydrat, TbCl₃ · 6 H₂O – 373.38 g/mol

Terbiumtrichlorid-Hexahydrat

CAS-Nr.: 13798-24-8 – EG-Nr.: 233-132-4

Skin Irrit. 2, Eye Irrit. 2, WGK 2

H315 Verursacht Hautreizungen. H319 Verursacht schwere Augenreizung. P302 + P352 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser waschen. 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, 212903, SDB vom 04.10.2019

GHS07 – Ausrufezeichen

Achtung

9 g Phenazon, C₁₁H₁₂N₂O – 188.23 g/mol

1,5-Dimethyl-2-phenyl-1,2-dihydro-3H-pyrazol-3-on (IUPAC), Antipyrin, 1,5-Dimethyl-2-phenyl-2,3-dihydro-1H-pyrazol-3-on, 2,3-Dimethyl-1-phenyl-3-pyrazolin-5-on

CAS-Nr.: 60-80-0 – EG-Nr.: 200-486-6

Acute Tox. 4 (oral), WGK 1

H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. P264 Nach Gebrauch Haut gründlich waschen. P270 Bei Gebrauch nicht essen, trinken oder rauchen. P301 + P312 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P501 Inhalt/Behälter einer anerkannten Abfallentsorgungsanlage zuführen.

Sigma-Aldrich, A5882, SDB vom 12.09.2021

GHS08 – Gesundheitsgefahr

Gefahr

5 g Kaliumiodid, KI – 166.00 g/mol

Iodkalium, Kaliumjodid

CAS-Nr.: 7681-11-0 – EG-Nr.: 231-659-4

STOT RE 1 (Schilddrüse), WGK 1

H372 Schädigt die Organe (Schilddrüse) bei längerer oder wiederholter Exposition durch Verschlucken. P314 Bei Unwohlsein ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen.

Sigma-Aldrich, 746428, SDB vom 13.10.2019

Produkt

Chemikalie
Gefahr	Terbium(III)-hexakis(phenazon)triiodid, C₆₆H₇₂I₃N₁₂O₆Tb – 1668.99 g/mol Terbium-hexakis(phenazon)triiodid Einstufung nach TRGS 201: Achtung – noch nicht vollständig geprüfter Stoff Acute Tox. 3 (oral, dermal, inhalativ), Skin Irrit. 2, Skin Sens. 1, STOT RE 2, WGK 3 H301 + H311 + H331 Giftig bei Verschlucken, Hautkontakt oder Einatmen. H315 Verursacht Hautreizungen. H317 Kann allergische Hautreaktionen verursachen. H373 Kann die Organe schädigen bei längerer oder wiederholter Exposition. P260 Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol nicht einatmen. P264 Nach Gebrauch exponierte Haut gründlich waschen. P271 Nur im Freien oder in gut belüfteten Räumen verwenden. P272 Kontaminierte Arbeitskleidung nicht außerhalb des Arbeitsplatzes tragen. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301 + P310 BEI VERSCHLUCKEN: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P302 + P352 + P310 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser/Seife waschen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P304 + P340 + P311 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P361 + P364 Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen und vor erneutem Tragen waschen. P403 + P233 An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. Behälter dicht verschlossen halten. P501 Inhalt/Behälter einer anerkannten Abfallentsorgungsanlage zuführen.

Chemikalie

GHS10 – Unbekannte Eigenschaften

Gefahr

Terbium(III)-hexakis(phenazon)triiodid, C₆₆H₇₂I₃N₁₂O₆Tb – 1668.99 g/mol

Terbium-hexakis(phenazon)triiodid

Einstufung nach TRGS 201: Achtung – noch nicht vollständig geprüfter Stoff
Acute Tox. 3 (oral, dermal, inhalativ), Skin Irrit. 2, Skin Sens. 1, STOT RE 2, WGK 3

H301 + H311 + H331 Giftig bei Verschlucken, Hautkontakt oder Einatmen. H315 Verursacht Hautreizungen. H317 Kann allergische Hautreaktionen verursachen. H373 Kann die Organe schädigen bei längerer oder wiederholter Exposition. P260 Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol nicht einatmen. P264 Nach Gebrauch exponierte Haut gründlich waschen. P271 Nur im Freien oder in gut belüfteten Räumen verwenden. P272 Kontaminierte Arbeitskleidung nicht außerhalb des Arbeitsplatzes tragen. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301 + P310 BEI VERSCHLUCKEN: Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P302 + P352 + P310 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser/Seife waschen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P304 + P340 + P311 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P361 + P364 Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen und vor erneutem Tragen waschen. P403 + P233 An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. Behälter dicht verschlossen halten. P501 Inhalt/Behälter einer anerkannten Abfallentsorgungsanlage zuführen.

Verwendete Geräte, Versuchsaufbau

100-ml-Erlenmeyerkolben, Magnetrührer mit Heizfunktion, Magnetrührfisch, Filterpapier, Glasstab, Uhrglas

Versuchsdurchführung

3.30 g Terbium(III)-chlorid-Hexahydrat und 9 g Phenazon werden zusammen in 75 mL dest. Wasser gelöst und die Lösung bis zum Sieden erhitzt. Dazu wird eine Lösung aus 5 g Kaliumiodid in 5 mL dest. Wasser gegeben und noch weitere 3 Minuten sieden gelassen. Anschließend wird die Lösung isolierend eingepackt (z. B. in eine Rettungsdecke oder ein Handtuch) und so langsam auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Die entstandenen Kristalle werden abfiltriert und luftgetrocknet. Sollten keine Kristalle entstanden sein, wird die Lösung in ein Uhrglas gegeben und einige Tage verdunsten gelassen. In einem dunklen Raum werden die Kristalle mit einem Glasstab auf einer harten Unterlage zerdrückt. Dabei leuchten sie grün (Emissionsmaximum bei 540 nm).

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

Abb. 1 – Terbium(III)-chlorid, Kaliumiodid und Phenazon bilden Terbium(III)-hexakis(phenazon)triiodid.

Der Komplex aus dem Seltenerdmetall Terbium und dem Arzneimittel Phenazon ist tribolumineszent. Auf einer Helligkeitsskala von 0–10 (0 = keine Tribolumineszenz, 10 = bei hellem Tageslicht sichtbar) liegt dieser Komplex bei 8 (bei heller Raumbeleuchtung sichtbar).

Medien

Quellenangaben

[1]

Pok. Hexakis(antipyrin)terbiumtriiodid. illumina-chemie.de, 2014. http://illumina-chemie.de/hexakis%28antipyrin%29terbiumtriiodid-t3638.html [10.02.2017] mit freundlicher Genehmigung von Pok.

[2]

L. G. Van Uitert, R. R. Soden und R. G. Treuting. Emission of Terbium Hexa-Antipyrine Tri-Iodide. J. Appl. Phys. 1959, 30 (12), 2017.
DOI: 10.1063/1.1735112

[3]

I. C. Sage, W. H. Howie und I. D. Brotherston. Triboluminescent materials and devices. US-Patent 7242443, 10.7.2007. http://www.freepatentsonline.com/7242443.html [10.02.2017]

[4]

A. J. Walton. Triboluminescence. Adv. Phys. 1977, 26 (6), 887–948. DOI: 10.1080/00018737700101483

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