Lumineszenz - Die Theorie
Es handelt sich hierbei um einen Oxidationsprozess, in dem Licht abgegeben wird.
Das Luminol (Phthalsäureanhydrid) wird zunächst mit Natronlauge gemischt. Dabei läuft eine reversible Säure-Base-Reaktion ab, wobei die Luminolmoleküle je zwei Protonen abgeben. Das daraus entstehende Di-Anion, welches mesomeriestabilisiert ist, reagiert nun, nach Zugabe von Wasserstoffperoxid und eines Katalysators (Kaliumhexacyanoferrat; rotes Blutlaugensalz), mittels einer Oxidationsreaktion und unter Aufnahme zweier Sauerstoff Atome weiter zu einem instabilen Peroxid-Anion.
Dieses zerfällt nach kurzer Zeit wieder unter Abgabe von elementarem Stickstoff zu einem 3-Aminophthalsäure-Anion. Dieses besitzt nun Elektronen in einem Triplett-Zustand (T1) welche mittels einer Spinumkehr oder auch intersystem-crossing, strahlungslos in einen Singulett-Zustand (S1) übergehen.
Aus diesem erhöhten Energieniveau kann nun das Elektron (mit antiparallelem Spin) auf eine niedrigere Energiestufe zurückfallen (S0) wobei ein Photon im blauen Wellenlängenbereich emittiert wird.
Reaktionsgleichung: Luminolversuch
Bei der Chemolumineszenz oder Chemilumineszenz (engl. chemiluminescence)
genannten Phänomen handelt es sich um einen Prozess, bei dem durch eine chemische Reaktion elektromagnetische Strahlung im Bereich vom ultravioletten bis zum sichbaren Bereich emittiert wird. Wenn die Lumineszenz im infraroten Bereich stattfindet, wird der Begriff infrarote Chemilumineszenz verwendet.
Jablonski-Diagramm
Jablonski – Diagramm:
Im Jablonski - Diagramm können energetische Veränderungen eines Moleküls oder eines Atoms während eines chemischen - bzw. physikalischen Vorgangs visualisiert werden. Dabei lässt sich die Energie des zu betrachtenden Systems auf der y-Achse ablesen. Sie ist durch eindeutig festgelegte Stufen gekennzeichnet (S0, S1, T1 etc.). Pfeile symbolisieren die Aufnahme (Absorption) und Abgabe (Emission) von Energie aus der/an die Umgebung.
Entdeckung
Bereits im Jahre 1000 v. Chr. wurden in China erste Thesen über biolumineszierende Lebewesen beschrieben. Die erste Chemilumineszenz-Reaktion wurde bereits 1669 vom Hamburger Alchemisten Heinrich Henning Brand durch Zufall entdeckt (Phosphorus Mirabilis, Leuchten von Phosphordämpfen bei Oxidation durch Luftsauerstoff oder Wasser). Er vermutete, dass sich im menschlichen Urin Gold befindet, woraufhin er einige tausend Liter eindampfte und mit Kohle reduzierte. Dabei wurde das im Urin vorhandene Phosphat zu Phosphor reduziert und durch anaschließende Oxidation zum Leuchten angeregt.
