Showexperimente

Das Experiment funktioniert auch ohne den Zusatz von Kupfer- und Silbersalzen. Die Lumineszenz ist dann aber extrem schwach.
Kochsalz löst sich in Wasser bis zu dem Punkt, an dem das folgende Gleichgewicht erreicht wird: NaCl → Na⁺ + Cl⁻
Durch Zugabe von Salzsäure, die in H⁺- und Cl⁻-Ionen dissoziiert ist, wird das Gleichgewicht durch den gleichionigen Zusatz von Chlorid-Ionen (die ja auch in der Kochsalzlösung vorhanden sind) von rechts nach links verschoben, so dass sich festes NaCl bildet und demnach ausfällt. Bei der Verunreinigung durch Schwermetall-Ionen wird dabei Licht ausgesandt. Die Anzahl der Lichtblitze ist abhängig von der Anzahl der Kristallisationskeime. Nur wenn ständig neue Kristallisationskeime entstehen, sind also viele Lichtblitze zu sehen. Die Lichtemission ist schwach, so dass man keine Farbe erkennen kann. Man konnte sie jedoch auf anderen Wegen bestimmen (bläulich) und durch die Verstärkung mit relativ hoher Silber- und Kupfer-Ionen-Konzentration ist die Farbe auch auf Fotos mit längerer Belichtungszeit erkennbar. Die Wellenlängenpeaks liegen bei 252, 259 (beide sehr stark), 359 und 424 nm (beide stark). Die beiden ersten Peaks hängen mit der 4d⁹5s¹ → 4d¹⁰ Elektronen-Emission des Ag⁺ zusammen. Der 359 nm-Peak kommt von der 3d⁹4s¹ → 3d¹⁰-Emission des Cu⁺. Das lässt auf eine reduzierende Umgebung bei der Kristallisation schließen, die möglicherweise mit einer Freisetzung von Elektronen während der Umwandlung in die kristalline Phase erklärbar ist. Der letzte Peak hängt vermutlich mit dem NaCl selbst zusammen. Die Kristallolumineszenz ist insgesamt mit der Lumineszenz angeregter Dotierungskationen im Kristallgitter des NaCl während der Phasenumwandlung von gelöst zu fest zu erklären – und nicht etwa durch Tribolumineszenz der entstehenden Kristalle [2]. Die Lumineszenz ist auch ohne Zusatz von Silber- und Kupfer-Ionen zu erkennen. Sie ist dann aber so extrem schwach, so dass sie nur nach mindestens 15-minütiger Gewöhnung an die totale Dunkelheit erkennbar ist. Das Becherglas muss dazu direkt vor das Auge gehalten werden, um die schwachen Blitze zu erkennen. Seitliches Vorbeischauen am Becherglas kann die Wahrnehmung ebenfalls verbessern, da im Sehzentrum des Auges (Fovea zentralis) keine Stäbchen (helligkeitsempfindliche Sinneszellen) sind, sondern nur in der Umgebung des Sehzentrums. Man erkennt das Leuchten dann »aus dem Blickwinkel«. Auch andere Schwermetall-Ionen verstärken die Lumineszenz – insbesondere Blei, Antimon, Zinn und Wismut [4]. Bei Versuchen mit diesen Kationen (in ähnlichen Konzentrationen wie hier mit Silber und Kupfer gezeigt) waren immer nur Einzelblitze zu erkennen und nicht das anfängliche Aufleuchten des gesamten Inhalts des Becherglases. Die Intensität war wesentlich schwächer als mit Silber und Kupfer und nahm folgendermaßen ab: Sb > Sn > Bi > Pb (hier keine Lumineszenz erkennbar, obwohl in der Literatur als besonders geeigneter Verstärker beschrieben). Noch bevor die Lumineszenz mit Sb bzw. Sn beendet war, konnte nach Zerstoßen der Kristalle auf dem Gefäßboden und anschließendem Verwirbeln ein ähnlich großräumiges und fast genauso helles Leuchten wie zu Beginn der mit Silber und Kupfer verstärkten Lumineszenz beobachtet werden. Anschließend war eine sehr große Menge sehr kleiner Kristalle als Bodensatz erkennbar. Die Kristallolumineszenz der meisten Substanzen tritt nur durch Abkühlen einer gesättigten Lösung auf. Natriumchlorid gehört zu den sehr wenigen Substanzen, die die hier gezeigte »Fällungslumineszenz« zeigen.
Kristallolumineszenz ist die Emission von Licht beim Kristallisieren aus Lösungen. Nur sehr wenige Stoffe zeigen diese Lumineszenz. Dazu gehören auch Arsentrioxid und viele Erdalkalihalogenate, wie z. B. Bariumbromat. Die Ursachen sind nur wenig erforscht. Praktische Anwendungen dieses Phänomens gibt es bisher nicht.