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Das chemische Nordlicht
NI2
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Das chemische Nordlicht


Geräte:

Reagenzglas, Stativ mit Stativklemme, Brenner, UV-Lampe (366 nm)


Chemikalien:

1,3,6,8-Tetraphenylpyren (Xn)




Durchführung:

In einem Reagenzglas wird ca. 1 mg 1,3,6,8-Tetraphenylpyren vorgelegt, mit einem Brenner von unten erhitzt und einer UV-Lampe beschienen. Aus dem blau fluoreszierenden Feststoff bildet sich ein grün fluoreszierender Rauch.


Entsorgung:

Das 1,3,6,8-Tetraphenylpyren kann aufgehoben werden oder wird dem halogenfreien organischen Abfällen zugeführt.


Erklärung:

Der Effekt beruht auf dem Verdampfen und der Resublimation des 1,3,6,8-Tetraphenylpyrens (TPPyr), welches beim Erhitzen sein Fluoreszenzmaximum dauerhaft ändert. Nach den Untersuchungen von Oyamada et al. (siehe Literatur) entstehen dabei Dimere des TTPyr, die in der Ausgangssubstanz eine feste Lösung bilden. Bei der Fluoreszenz, fallen die aus dem Valenzband in das Leitungsband gehobenen Elektronen teilweise über das Dimer wieder in den Grundzustand zurück, wodurch sich die Wellenlänge des Fluoreszenzlichtes verschiebt. Das Dimer wirkt sozusagen wie eine Dotierung in der ursprünglichen Substanz. Interessant ist, daß sich diese Eigenschaft auch in (konzentrierten) Lösungen von TTPyr in Dichlormethan nachweisen lässt, nicht jedoch nach Lösen in Toluol, das offenbar die Dimere rasch wieder trennt. Durch erneutes Umkristallisieren des grün-fluoreszierenden TPPyr aus Toluol kann es wieder in das blau-fluoreszierende TPPyr überführt werden. Es handelt sich nicht um eine thermochrome Fluoreszenz, da die Farbänderung nicht thermisch reversibel ist, sondern nur durch Lösen und erneutes Auskristallisieren wieder in den Ausgangszustand überführt werden kann. Das TPPyr wird bei diesem Experiment also nicht zerstört.
Der Versuch ist auch mit Pyren durchführbar, wobei keine signifikante Farbänderung zu erkennen ist. Verwendet man Pyren, welches leichter siedet, ist der Effekt nicht so eindrucksvoll, da flüssiges Pyren im Reagenzglas kondensiert und die Gasphase sehr schnell steigt. Im Video sieht man im zweiten Abschnitt in der Mitte eine Mischung aus Pyren und TPPyr, bei der der Effekt schön ausgeprägt ist und sich zwei "Siederinge" im Reagenzglas bilden. Eine Heizplatte ist für diesen Versuch nicht geeignet, da sich die Luft im Glas zu gleichmäßig erwärmt und das fluoreszierende Aerosol schnell aus dem Glas getrieben wird und kaum sichtbar wird.


Bilder:


Bild des Aerosols unter UV-Licht


Video:




Literatur:

Takahito Oyamada, Seiji Akiyama, Masayuki Yahiro, Mari Saigou, Motoo Shiro, Hiroyuki Sasabe, Chihaya Adachi - Unusual photoluminescence characteristics of tetraphenylpyrene (TPPy) in various aggregated morphologies, Chemical Physics Letters 421 (2006) 295-299

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Re: Das chemische Nordlicht
Pok
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Wow....das es so genial aussieht, hätte ich nicht erwartet! Der Titel passt perfekt!
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NI2
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Danke! Smile Fand auch, dass der Titel - gerade bei dem Video - wie die Faust aufs Auge passt. Habe schon versucht es so einzubinden wie du beim Zinnpest-Artikel aber wollte irgendwie nicht so und gab nur ein weißes Bild ohne Link.

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Wunderschön! Das ist doch mal was ganz neues! Ich finde den Titel auch genial. Und der Versuchsaufbau ist sehr einfach, eigentlich der ideale Schauversuch.

Da hätte ich nur eine kleine Frage ... ohne den Enthusiasmus dämpfen zu wollen ... Ist das ein Versuch den man im Familienkreis im Wohnzimmer vorführen kann oder ist der Dampf der Substanz toxisch/karzinogen?

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Laut Einstufung ist das TPPyr nur Xn, zum anderen sind die verwendeten Mengen minimal und der meiste Rauch bleibt im Glas (Normales RG). Dennoch würde ich es nicht drauf anlegen wollen, da wie ein Wilder rumzuheizen, so dass förmlich Rauchschwaden überm Reagenzglas aufsteigen. Aber man kann probieren größere Reagenzgläser (Schaureagenzgläser) zu nehmen und diese mit Alufolie abzudecken, aufgrund der großen Luftmenge sollte immer noch genug Verwirbelung auftreten.

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Wow sehr Spektakulär. Super Foto übrigens.
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Re: Das chemische Nordlicht
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Um Videos einzubetten, muss man direkt unter dem Video auf der Plattform auf "Teilen" und dann "Einbetten" klicken. Den markierten Text kopieren und in den Post einfügen. Ich habs mal gemacht, damit du den code kopieren kannst, falls es bei dir nicht klappt. Also bei mir ist das Video jetzt eingebettet zu sehen (die Größe kann man auch noch verändern):

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NI2
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Super danke!

Hatte gestern beim Versuch so ziemlich den gleichen link, aber evtl. ging es nicht weil das Video zu neu war?!

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Pok
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Ja, wäre aber denkbar, wenns der gleiche linke war und nicht geklappt hat...
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Wirklich genial.

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Bezgl. Video: ist das Blaue Pyren und das Grüne das Tetraphenylpyren? Sieht wirklich toll aus!

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NI2
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Genau. Im festen Zustand fluoreszieren beide hellblau, das TPPyr fluoresziert dann grün und Pyren bleibt blau, auch wenn das Aerosol dunkler scheint als der Feststoff.

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Da ich das Gefühl habe und es mir bisher einmal bestätigt wurde, dass das Video jedes mal am Beginn der Rauchbildung (z.B: 0:15 - 0:17) zu laggen scheint (ich vermute durch's Rendern von YouTube) kann ich das Video (100 MB, auf Nachfrage auch kleiner möglich) auch gerne zum Download anbieten, da ich finde, dass gerade der Beginn der Rauchbildung das Großartige an diesem Versuch ist.

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