Chemiluminescencja – czyli jak zrobić miecz świetlny :)
Zacząłem odgrzebywać stare szkice wpisów (mam ich 38), bo pomyślałem, że czas już je wreszcie opublikować. Na pierwszy ogień poszedł poniższy wpis o eksperymencie ilustrującym chemiluminescencję. Czekał on na publikację od lutego 2009…
Może zaczniemy od tego – czym jest chemiluminescencja?
Jest to rodzaj emisji fal elektromagnetycznych w zakresie widzialnym, czyli emisji fal świetlnych, możliwy do otrzymania w wyniku reakcji chemicznych.
Istnieją jeszcze inne rodzaje luminescencji:
- bioluminescencja – emisja w przypadku organizmów żywych (np. kryl, Lampyris noctiluca, Photinus pyralis etc.)
- elektroluminescencja - emisja pod wpływem przepływu prądu elektrycznego (np. w diodach LED)
- elektronoluminescencja - emisja pod wpływem elektronów bombardujących luminofor (np. w kineskopach)
- fotoluminescencja (fluorescencja, fosforescencja) – pochłonięcie promieniowania EM (IR, Vis, UV) i wyemitowanie pochłoniętej energii w formie promieniowania o mniejszej wartości energii niż pochłonięta (czyli mniejszej częstotliwości lub jak kto woli większej długości fali, bo E= hv, a v=c/λ) (np. świetlówki, cyfry w zegarkach)
- krystaloluminescencja – emisja w trakcie formowania kryształów
- radioluminescencja, scyntylacja - emisja pod wpływem promieniowania jonizującego (czyli takiego, które powoduje wyrwanie przynajmniej jednego elektronu z atomu) (np. liczniki-detektory promenowania jonizującego)
- sonoluminescencja – emisja pod wpływem fali mechanicznej - ultradźwięków (nie znam zastosowania ani miejsca do zaobserwowania)
- termoluminescencja – emisja pod wpływem dostarczania energii cieplnej, do momentu rozpoczęcia żarzenia (możliwe do zaobserwowanie w wielu kryształach naturalnych)
- tryboluminescencja, mechanoluminescencja – emisja pod wpływem czynników mechanicznych – uderzenie, tarcie, skręcanie, zginanie etc. (np. uderzanie młotkiem w kostkę cukru za 5,15 zł/kg)
Teraz krótki filmik, a poniżej kilka słów wyjaśnienia:
Jeśli ktoś nie załapał wszystkich ingrediencji pokazanych na filmie, to służę listą:
- woda destylowana
- perhydrol – ok. 30% roztwór H2O2
- luminol – C8H7N3O2 (3-aminohydrazyd kwasu ftalowego)
- węglan sodu - Na2CO3 (może też być spokojnie NaOH)
- pięciowodny (pentahydrat) siarczan (VI) miedzi (II) nazywany kiedyś sinym kamieniem - CuSO4·5H2O
- węglan amonu - (NH4)2CO3
Jak to działa?
Przygotowujemy dwa roztwory:
A – w wodzie destylowanej rozcieńczamy perhydrol
B – w wodzie destylowanej rozpuszczamy węglan amonu, dodajemy pięciowodny siarczan (VI) miedzi (II) i dodajemy luminol.
Wiem już jak przygotować przedstawienie, teraz warto jeszcze przedstawić naszych aktorów:
- perhydrol – będzie utleniaczem, jak pewnie większość widzów się spodziewała
- siarczan (VI) miedzi (II) – będzie aktywatorem, a w zasadzie jony Cu2+, bo reszta nawet nie pojawi się na liście płac, czyli pomoże w naszej reakcji i nada barwę naszemu przedstawieniu
- luminol – będzie naszym utlenianym związkiem, czyli świecącą gwiazdą wieczoru!
Ktoś mógłby zapytać po co nam potrzebny ten węglan amonu? Związek ten znacząco podwyższa pH roztworu, dzięki czemu będziemy mogli o wiele łatwiej rozpuścić luminol, którego rozpuszczalność wzrasta w środowisku zasadowym. Związane jest to z kwasowym charakterem ugrupowania hydrazydowego obecnego w sąsiedztwie dwóch grup karbonylowych.
Skoro mamy już scenę i poznaliśmy aktorów – do dzieła!
Mieszamy roztwór A z roztworem B i co się dzieje?
Zachodzi utlenienie luminolu według poniższej reakcji:
W jej wyniku obserwujemy emisję promieniowania elektromagnetycznego w zakresie widzialnym nazywaną chemiluminescencją! Brawa! 
Aby zrobić bardziej efektowne doświadczenie warto pokusić się o zamianę wody destylowanej na DMSO (dimetylosulfotlenek) lub DMF (dimetyloforamid). W takim wypadku możemy nawet pominąć aktywator, a świeceniem będziemy się cieszyć o wiele dłużej – nawet kilkaset minut :)
Na koniec mam pytanie do czytelników: jak najprościej otrzymać luminol? (proszę o sugestie syntez możliwych do wykonania w każdych warunkach i jednocześnie zachęcam do pobawienia się bez przeszukiwania od razu całego Internetu)
16 komentarzy
Zostaw komentarz
Ostatnie komentarze na blogu
- [Test] Zenithink ZT-180 – (ePad, aPad) (124)
kris: Dziękuję za odpowiedź. O to chodzi, że były takie...
Jakub Milczarek: @kris – Jeśli kupowałbym nowy to...
- Stephen Hawking – Professor, Patient & Total Badass (7)
Hołek: Fajny pomysł. Ciekawe czy uda się to umieścić w...
- Self-Publishing w ebookpoint.pl, czyli jak łatwo i szybko wydać własnego ebooka? (10)
- Jarzębina – Koko Euro Spoko – oficjalny hymn Euro 2012 (22)
Kaś: @Zaciekawiony – no u mnie całe podwórko już...
Zaciekawiony: Piosenka łatwo wpada w ucho i ogółem...
Justyna: Moim zdaniem piosenka jest dobra. Skoczna,...
Świetne, dla mnie chemia to czarna magia. Choć umiem coś nie coś tam pomieszać, to jednak i tak nie rozumiem sedna sprawy.
Co zaś do sonoluminescencja to wyjaśnienie tego zjawiska jest opisane w artykule na stronie Instytutu Fizyki Akademii Świetokrzyskiej http://www.ujk.edu.pl/ifiz/pl/files/mrowczynski/dyskoteka.html
Co zrobić by zmienić kolor światła? I jak to wychodzi kosztowo?
@SQ7JZI – To jakby co pisz śmiało, może uda mi się wyjaśnić :) a jak temat będzie ciekawy, to może nawet zainspiruje mnie do całego wpisu…
@SpeX – Można pobawić się z różnymi aktywatorami…
Widzę, że Dawid Frąckowiak dał Lajka, więc może On jako większy specjalista w temacie napisze więcej konkretnych propozycji!
Co do kosztów:
Luminol na allegro kosztuje ok 20 zł/g, a cała reszta jest dużo tańsza.
„Widzę, że Dawid Frąckowiak dał Lajka, więc może On jako większy specjalista w temacie napisze więcej konkretnych propozycji!”
Chyba ja jesteś ślepy, ale nic takiego nie widzę 1 komentarzu.
A ile tego Luminolu trzeba? Dobrze pamiętam 3-5g?
@SpeX – Dał Lajka pod wpisem – „Piotr Szymczak i Dawid Frąckowiak lubią to.” – ja widzę taki napis :)
A co do luminolu – 0,2 – 0,3 g wystarczy na jakiś litr roztworu…
To ja akurat tego nie widzę („Liczba osób, które to lubią: 2. Bądź pierwszym znajomym.”). Na FB faktycznie widzę kto to lubi.
Jeśli już mowa o WP+FB, to ostatnio na kilku blokach widziałem dość fajną rzecz, czyli dwu kierunkowy transfer komentarzy WPFB.
@SpeX – No to już się wyjaśniło :)
A co do WP + FB – czy widziałeś oddzielnie komentarze FB (ale umieszczone na blogu) i oddzielnie WP (standardowe), czy rzeczywiście widziałeś jakoś spięte to wszystko razem? Bo szczerze mówiąc pierwsze rozwiązanie znam ale mi się nie podoba, a drugie byłoby ciekawe…
Inaczej mówiąc – podeślij proszę linki do tych blogów na maila jeśli to nie problem – z góry dziękuję!
Specjalistą od światełek nie byłem nigdy wielkim, ale według mojej wiedzy i tego, co kiedyś czytałem w opracowaniach to można tworzyć ładnie świecące układy o różnych kolorach, podobnie jak to jest w tzw. „glow stickach”, czyli świecących patyczkach.
Taki układ zawiera np. szczawian difenylu (lub inny diester kwasu szczawiowego), odpowiedni fluorofor oraz H2O2, który utlenia szczawian do 1,2-dioxatenodionu oraz dwóch cząsteczek fenolu. Ów 1,2-dioksetanodion rozkłada się do CO2, a wskutek tej reakcji następuje wzbudzenie fluoroforu i emisja światła o odpowiedniej barwie (zależnej od struktury fluoroforu). Fluoroforami są tu m. in. pochodne antracenu i naftacenu.
Polecam krótki opis:
http://chemistry.about.com/library/weekly/aa031703a.htm
oraz inne podobne opracowania ;) Pozdrawiam
A ja polecam wyhodowanie sobie E. coli albo drożdża z GFP :) Co prawda świeci tylko w UVce, ale za to dłużej i wcale nie mniej intensywnie!
@Davidoffski – Witaj u mnie na stronie i dzięki za podpowiedź w temacie!
@Em – To jest też jakaś myśli i temat na o bioluminescencji :)
Z tego co wiem E-Coli jest szkodliwa(zawarta w kale).
@Michał Czaplicki – Witam na mojej stronie i dziękuję za komentarz!
Co do meritum, to nie wiem co chciałeś przez to powiedzieć?
Prosty sposób otrzymania Luminolu?
http://youtu.be/58Ve69s0qD0
No to chyba podziękuję, zwłaszcza, że nie mam wirówki :/ i nie koniecznie zrozumiałem całość tego przekazu i zastosowanych tam związków chemicznych.
@Michał Grzesiczak – Nie nazwałbym tego co przedstawiono na filmie prostym sposobem. Muszę jednak przyznać, że to podejście jest bardzo edukacyjne… Na marginesie – ja chyba nie zważyłem tam wirówki :)
w kwestii wirówki to się może źle wyraziłem, chodzi mi o ten podstawek metalowy na którym stoi zlewka w której się to wszystko dzieje i wygląda tak, jak by było mieszane.
Jak znasz prostszy sposób to podrzuć.
http://allegro.pl/luminol-1g-chemiczna-swiecaca-ciecz-tylko-u-mnie-i1973555894.html
1 gram, to mało trochę :/
@Michał Grzesiczak – Tam było mieszadło magnetyczne…
Co do sposobów to nie znam prostszych ani tańszych niż 20 zł/g w sklepie :) To na prawdę jest dobra cena, bo jakbyś sam robił, to mniej więcej tyle poświęcisz pieniędzy na samo oczyszczanie!