Chemolumineszenz mit Luminol und Kaliumpermanganat

Details: Franziska Jassen; Veröffentlicht: 21. September 2009; Erstellt: 21. September 2009; Zuletzt aktualisiert: 09. November 2024; Zugriffe: 9234

In einem abgedunkelten Raum wird in eine vorgelegte Luminol-Lösung eine Kaliumpermanganat-Lösung gegossen.

Verwendete Chemikalien

Chemikalie
	0.28 g Luminol, C₈H₇N₃O₂ – 177.16 g/mol 5-Amino-2,3-dihydrophthalazin-1,4-dion (IUPAC), 3-Aminophthalsäurehydrazid, 5-Amino-1,2,3,4-tetrahydrophthalazin-1,4-dion CAS-Nr.: 521-31-3 – EG-Nr.: 208-309-4 WGK 3 Merck, 820071, SDB vom 30.10.2023
Gefahr	5 mL Natronlauge 30 %, NaOH – 40.00 g/mol Natriumhydroxidlösung CAS-Nr.: 1310-73-2 – EG-Nr.: 215-185-5 Met. Corr. 1, Skin Corr. 1A, Eye Dam. 1, WGK 1 H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. P234 Nur in Originalverpackung aufbewahren. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P304+P340+P310 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P363 Kontaminierte Kleidung vor erneutem Tragen waschen. Sigma-Aldrich, 72068, SDB vom 07.12.2023
Gefahr	0.13 g Kaliumpermanganat, KMnO₄ – 158.03 g/mol Kaliumoxido(trioxo)mangan (IUPAC), Permangansäure Kaliumsalz CAS-Nr.: 7722-64-7 – EG-Nr.: 231-760-3 Ox. Sol. 2, Acute Tox. 4 (oral), Skin Corr. 1, Eye Dam. 1, Repr. 2, STOT RE 2 (Gehirn), Aquatic Acute/Chronic 1, WGK 3 H272 Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel. H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H361d Kann vermutlich das Kind im Mutterleib schädigen. H373 Kann die Organe schädigen (Gehirn) bei längerer oder wiederholter Exposition durch Einatmen. H410 Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P260 Staub nicht einatmen. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P305+P351+P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. Sigma-Aldrich, 223468, SDB vom 05.03.2024

Verwendete Geräte, Versuchsaufbau

2 × 1000-ml-Kunststoffflasche, 2 × 300-ml-Erlenmeyerkolben

Versuchsdurchführung

Lösung A: In eine 1000-ml-Kunststoffflasche werden 0.13 g Kaliumpermanganat gegeben und mit Wasser auf 1000 mL aufgefüllt.

Lösung B: In eine weitere 1000-ml-Kunststoffflasche werden 0.28 g Luminol und 5 mL Natronlauge 30 % gegeben und mit 800 mL warmem dest. Wasser gelöst. Die erkaltete Lösung wird noch bis zur 1000-ml-Markierung aufgefüllt.

Nun werden jeweils von Lösung A und B 150 mL in die Erlenmeyerkolben verbracht und langsam Lösung A in Lösung B gegossen (Raum verdunkeln!).

Reaktionsgleichung

Abb. 1 – Bildung eines zyklischen Peroxids.

Abb. 2 – 3-Aminophthalat-Dianion, im angeregten Zustand, welches unter Lichtemission in den Grundzustand zurückfällt.

Zerfall des Kaliumpermanganats:
2 KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Bei diesem Experiment wird Luminol, welches alkalisch gestellt wurde, als Leuchtmittel benutzt. Das Kaliumpermanganat ist Oxidationsmittel und Lieferant des nötigen Schwermetallions (Mn⁷⁺ bzw. MnO₄⁻) in einem. Das Luminol (5-Amino-2,3-dihydrophthalazin-1,4-dion) bildet mit Sauerstoffatomen aus dem Kaliumpermanganat (KMnO₄) ein zyklisches Peroxid. Das Peroxid zerfällt und Stickstoff (N₂) wird freigesetzt. Dabei bildet sich mit der Natronlauge das Natriumsalz der 3-Aminophthalsäure (Dicarbonsäure), welches sich im angeregten Zustand befindet. Die dadurch enthaltene Energie wird in Form von Licht abgegeben. In dieser Zeit leuchtet die Lösung! Das Kaliumpermanganat (KMnO₄) zerfällt in Kaliummanganat(VI) (K₂MnO₄) und Mangan(IV)-oxid (MnO₂). Aus Mn⁷⁺ wird Mn⁶⁺ und Mn⁴⁺. Das Kaliummanganat(VI) verleiht der Lösung eine grünliche Farbe, in der braune Flocken von Mangan(IV)-oxid zu sehen sind.

Medien

Abb. 4 – Die Leuchterscheinung wird stärker.

Abb. 5 – Die Lumineszenz lässt sehr rasch nach.

Quellenangaben

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A. A. Grinberg. Chemiluminescence. J. Russ. Phys.-Chem. Soc. 1920, 52, 151–185.

H. O. Albrecht. Über die Chemiluminescenz des Aminophthalsäurehydrazids. Z. Phys. Chem. 1928, 136U (1), 321–330. DOI: 10.1515/zpch-1928-13625

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J. Tian, Y. Hu und J. Zhang. Chemiluminescence detection of permanganate index (COD_Mn)bya luminol-KMnO₄ based reaction. J. Environ. Sci. 2008, 20 (2), 252–256. DOI: 10.1016/S1001-0742(08)60039-X

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F. A. Aly, N. A. Alarfaffj und A. A. Alwarthan. Permanganate-based chemiluminescence analysis of cefadroxil monohydrate in pharmaceutical samples and biological fluids using flow injection. Talanta 1998, 47 (2), 471–478. DOI: 10.1016/S0039-9140(98)00155-6

[5]

D. Easwaramoorthy, Y.-C. Yu und H.-J. Huang. Chemiluminescence detection of paracetamol by a luminol-permanganate based reaction. Anal. Chim. Acta 2001, 439 (1), 95–100. DOI: 10.1016/S0003-2670(01)00968-0

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