Chemie
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Chemolumineszenz
Chemolumineszenz
1669 wurde von dem Hamburger Apotheker und Alchemisten Heinrich Henning Brand – Lumineszenz Unter dem Begriff Lumineszenz ist die Emission von Licht im sichtbaren, UV- und IR-Spektralbereich von Gasen, Flüssigkeiten oder Festkörpern zusammengefasst. Sie ist immer mit dem Übergang eines Elektrons von einem ener-getisch höheren in einen unbesetzten, energetisch tieferen Zustand verbunden (HOMO-LUMO-Übergänge). Die verschiedenen Lumineszenz-Prozesse werden nach der Art ihrer Energiezufuhr eingeteilt (siehe Centerfold-Beitrag). Glühemissionen (z.B. rot glühendes Eisen) werden nicht zu den Lumineszenzvorgängen gerechnet. Chemolumineszenz (auch Chemilumineszenz)
Chemilumineszenz (CL) und die analoge Biolumineszenz bei Organismen beobachtet man, wenn bei einer chemischen Reaktion ein Molekül in den angeregten Zustand übergeht und danach die Anregungsenergie als Lichtquant abgibt. Die CL ist kein exotisches Phänomen, denn von einer großen Zahl organischer Materialien werden bereits bei Raumtemperatur als Folge von Oxidationsvorgängen in geringer Menge Photonen emittiert. Die Wellenlängen liegen dabei zwischen 400 und 700 nm, können aber auch vom UV- bis in den IR-Bereich reichen. Bei der Mehrzahl der CL erzeugenden Prozesse handelt es sich um Redoxreaktionen, z.B. die Autooxidation oder die Verbrennungsvorgänge in Motoren. Nahezu jede Flamme zeigt CL; sie rührt her von kurzlebigen Zwischenprodukten (z.B. OH*, CH* oder C2*), sie sind für das Leuchten im ultravioletten und sichtbaren Spektralbereich verantwortlich. X* + F > X + F* > F + hn Luminol
Luminol (1) ist die wohl am meisten und am besten untersuchte Substanz und schon seit Ende des 19. Jahrhunderts bekannt. Aber erst als der deutsche Chemiker H. O. Albrecht herausgefunden hatte, dass die Substanz bei Zugabe von Wasserstoffperoxid und einem Katalysator (Cu, Fe) ein blaugrünes Leuchten erzeugt, begann man sich für sie zu interessieren. Die wichtigste Entdeckung stammt von dem Forensiker Walter Specht (1937), der zeigte, dass auch das im Blut gebundene Eisen genügt, um bei (1) die CL-Reaktion auszulösen. Selbst nach Jahren lassen sich so noch Spuren von Blut aufspüren, und deswegen ist die Reaktion Bestandteil kriminalistischer Spurenanalytik. Luciferin Häufig ist bei diesen Reaktionen die Generierung eines hochgespannten Vierrings der zentrale Reaktionsschritt. Hieraus entwickelt sich dann ein Teilchen im angeregten elektronischen Zustand, das entweder selbst CL zeigt oder seine Energie auf ein Fluoreszenz-fähiges Molekül überträgt. Auch bei den Luciferinen werden solche energiereiche, kurzlebige Teilchen erzeugt. Das Luciferin (5) des Glühwürmchens (Lampyris noctiluca) wird enzymatisch durch Luciferase phosphoryliert. Durch Oxidation mit Sauerstoff entsteht daraus ein Peroxid, aus dem unter Abspaltung von AMP ein Dioxetanon entsteht. Dieses zerfällt in CO2 und eine Carbonylverbindung im angeregten Zustand. Sie emittiert beim Übergang in den Grundzustand gelbgrünes Licht. Da die Emission von Licht äquivalenten Mengen ATP entspricht, verfügt man damit über eine effektive und empfindliche Methode zu seiner quantitativen Bestimmung.
Literatur Bild: Dr. Gerhard Schilling und Verleger Matthes munkeln im Dunkeln … |
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