Chemilumineszenz von Singulett-Sauerstoff

[Kohlenstoff]

Chemilumineszenz von Singulett-Sauerstoff

Geräte:

Messbecher 100 ml, 50 ml Becherglas, 150 ml Becherglas, Gaswaschflasche, Erlenmeyerkolben, gerader Vorstoß, Tropftrichter, PVC-Schlauch, Schüssel für Eisbad

Chemikalien:

Natriumhydroxid
Wasserstoffperoxid 30%


Salzsäure 24%
Trichlorisocyanursäure
dest. Wasser

Eis

Hinweis: Bei der Reaktion entsteht sehr giftiges Chlorgas! Es sollte unbedingt unter einem gut ziehenden Abzug oder im Freien gearbeitet werden!

Durchführung:

Zunächst löst man 10 g Natriumhydroxid in 70 ml Wasser in einem 150 ml Becherglas. Diese Lösung sowie 15 ml Wasserstoffperoxid in einem 50 ml Becherglas werden anschließend im Eisbad abgekühlt. Im Erlenmeyerkolben legt man dann ca. 30 g Trichlorisocyanursäure vor, setzt den Vorstoß mit aufgesetztem Schlauch auf und setzt den mit ca. 80 ml Salzsäure befüllten Tropftrichter darauf. Die Apparatur wird an einem Stativ eingespannt. Nun füllt man die Gaswaschflasche mit den gekühlten Lösungen und verschließt diese mit dem Gaseinleitungsrohr, an welches man nachher das andere Schlauchende befestigt. Danach leitet man einen kräftigen Chlorstrom durch die Lösung. Ein rotes Leuchten ist in der Waschflasche erkennbar.

Entsorgung:

Nach ausreichender Lüftung wird die überschüssige Trichlorisocyanursäure neutralisiert und zu den organischen Abfällen gegeben. Die Lösung in der Waschflasche wird neutralisiert und ins Abwasser gegeben.

Erklärung:

Beim Durchleiten von Chlor durch die Hydroxidlösung entsteht zuerst Hypochlorit:

Cl₂ + 2 NaOH ---> NaOCl + NaCl + H₂O

Dieses reagiert dann mit dem Wasserstoffperoxid zum Chlorperoxidanion (der genaue Mechanismus ist noch nicht geklärt), das anschließend unter Abgabe von Chlorid Sauerstoff bildet:

NaOCl + H₂O₂ ---> NaOOCl + H₂O
NaOOCl ---> ¹O₂ + NaCl

Im Chlorperoxidion sind zwei der 2p-Orbitale des Sauerstoffs voll besetzt. Wegen dem Spinerhaltungssatz wird nun das Elektron im halbbesetzten Orbital abgegeben, womit der Singulettzustand erhalten wird.

----> + e^-
2p_x 2p_y 2p_z (Zustand im Chlorperoxidion)

Anschließend geht der Sauerstoff wieder unter Lichtabgabe in den Grundzustand - den Triplettzustand (Spinquantenzahl: 0,5+0,5+0,5-0,5=1; Multiplizität: 2x1+1=3) - über.


Triplettzustand bei den 2p-Orbitalen

¹O₂ -- -hv --> ³O₂

Bilder:


Apparatur


Chemilumineszenz


Chemilumineszenz (Bild von Cyan)

[SnikeCT]

Hinweis: Bei der Reaktion entsteht seht giftiges Chlorgas! Es sollte unbedingt unter einem gut ziehenden Abzug oder im Freien gearbeitet werden!

Schreibfehler

[Kohlenstoff]

Ich hoffe die Erklärung findet soweit eure Zustimmung. Ich habe mir das Sauerstoffatom mal genauer angeschaut und danach dann die Sache mit den Orbitalen dazugeschrieben. Das Foto ist so hell, da ich das Labor nicht komplett abdunkeln kann.

[Uranhexafluorid]

Sieht sehr schön aus!:D

Trotz des hellen Fotos kann man die Chemolumineszenz gut erkennen. Und das Format sieht auch toll aus.
Das werde ich in den nächsten Tagen gleich ausprobieren, wenn ein paar weitere Glassachen da sind.

[Bariumchlorid]

Hmm wie wärs denn, wenn du die Orbitale mal in der Schreibweise mit den Kästchen malst und dann spin-up und spin-down verdeutlichst, das verstehst sonst nicht jeder

[Uranhexafluorid]

Die Kästchenschreibweise wär gut. So wie es bei Wikipedia ist blick ich im Moment nicht ganz durch, weil die letzte Beschäftigung mit den Molekülorbitalen schon länger her ist.
Endlich sind die Prüfungen bzw. Vorträge größtenteils rum, das heißt jetzt gehts wieder ab!

[Caesiumhydroxid]

Sehr schön, gefällt mir sehr gut

[Kohlenstoff]

Danke für das Lob!
Ich habe das jetzt mal in der Kästchenschreibweise dargestellt. Ich denke, das ist jetzt anschaulich.

[Bariumchlorid]

Wunderhübsch, genau das meinte ich

[Dimethylsulfoxid]

Auch ein Lob von mir!
Ein sehr schöner Versuch!
Ich habe den auch mal gemacht, aber da konnte ich diese rote Farbe nur in absoluter Finsternis sehen.

[t0bychemie]

Sehr schön, oft erwähnt aber bis dato nie dokumentiert worden. Gefällt mir gut

[Bariumchlorid]

Soll echt nicht als motzen identifiziert werden, wirklich nicht. Aber wäre es nicht perfekt, wenn du noch sowas schreibst :
Dadurch ist auch die otwendigkeit eines Katalysators für die Reaktionen von O₂ mit organischen Verbindungen von Nöten.
Denn die meisten Elemente/Verbindungen liegen im Singluett-Zustand vor ( Spinquantenzahl insgesamt = 0 da Spins sich gegenseitig ausgleichen ).
Nach der Spinauswahlregel können nur Verbindungen gleichen Quantenzustands miteinander reagieren.

[Caesiumhydroxid]

Sag mal, C, was ist das eigentlich für ein Tropftrichter? Ich habe so ein Teil noch nie gesehen.

[Dimethylsulfoxid]

Sieht selbst gebaut aus...

[Kohlenstoff]

Vielen Dank!

Also das ist ein Teil von einem alten Schulbestand, der nie gebraucht wurde, aber eigtl. sehr praktisch ist. Den Namen von dem Teil weiß ich nicht. Du kannst ihn jedoch zur Gassynthese, zur Gaseinleitung mit 2 Tropftrichtern etc. verwenden. Anpassungsfähig eben...