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30 - <strong>explore</strong>: 4/2006 INNOVATION Chemilumineszenz – kaltes Licht aus chemischen Reaktionen Chemilumineszenz – kaltes Licht aus chemischen Reaktionen Von Dr. Klaus-D. Röker Eine laue Sommernacht: Das Programm des Open-Air-Konzerts ist inzwischen bei sentimen- talen Balladen angekommen. Tausende von Feuerzeugen werden zum Takt der Musik geschwenkt. Aber nicht nur Feuerzeuge, einige Besucher haben Plastik-Leuchtstäbe in der Hand. Das sanfte Licht passt sicherlich gut zur Stimmung der Veranstaltung und fördert die Emotionen. Für Raucher unter den Zuschauern stellen die Leuchtstäbe allerdings keinen ganz vollwertigen Ersatz für die Feuerzeuge dar: Zum Anzünden der Zigaretten taugen diese Leuchtstäbe nicht – sie emittieren kaltes Licht.
Chemilumineszenz – kaltes Licht aus chemischen Reaktionen INNOVATION Licht und Wärme sind in unserer Erfahrungswelt eng miteinander verbunden. Die Sonne, glühende Metalle, auch unsere Glühlampen strahlen Wärme und Licht aus. Es gelten hier die Strahlungsgesetze. Der Leuchtstab dagegen bezieht seine Leuchtenergie aus einer chemischen Reaktion, die bei der Umgebungstemperatur abläuft: Dieser Prozess wird allgemein als Chemilumineszenz oder Chemolumineszenz bezeichnet. Römpp´s Chemielexikon definiert Chemilumineszenz als die mit chemischen Reaktionen verbundene Lumineszenz, also die Aussendung von sichtbarem oder ultraviolettem, gegebenenfalls auch infrarotem Licht unterhalb der Glühtemperatur der beteiligten Substanzen. Die in der belebten Natur bei Insekten und Meeresorganismen anzutreffende Biolumineszenz stellt einen Sonderfall der Chemilumineszenz dar (siehe „Biolumineszenz: Wenn Lebewesen leuchten“ in diesem Heft). Chemilumineszenz 1669 hatte der Hamburger Alchemist Henning Brandt bei seinen Versuchen, den Stein der Weisen herzustellen, aus menschlichem Urin eine geheimnisvolle, weißliche Substanz erhalten, die im Dunkeln leuchtete. Er hatte bei seinen Experimenten Phosphor [von ϕωζ− ϕροζ (griech.: lichttragend)] hergestellt. Das faszinierende Leuchten, die Chemilumineszenz, war seinerzeit eine echte Alchemistenkuriosität, die zum Beispiel auch den berühmten Leibniz im höchsten Maße interessierte. Das eigentlich gar nicht so seltene Phänomen der Chemilumineszenz bei chemischen Reaktionen war bis zu diesem Zeitpunkt der Aufmerksamkeit Fachbegriffe der medizinischen Diagnostik der Naturforscher entgangen. Dieses ist auch nicht verwunderlich: Bei vielen Umsetzungen sind die Lichtausbeuten sehr gering und liegen erheblich niedriger als bei den biologischen Systemen. Leuchtphänomene werden daher mit bloßem Auge kaum wahrgenommen und bedürfen zum Nachweis geeigneter Detektion. Einige Reaktionen zeigen allerdings bemerkenswerte Lichtausbeuten: �� 1928 wurde erstmals das intensive, strahlende Leuchten bei der alkalischen Oxidation des Luminols beschrieben. Eine große Anzahl von Metallverbindungen, wie beispielsweise der im Blut enthaltene Eisen- komplex, katalysieren die Reaktion. Die Umsetzung führt zu einem elektronisch angeregten Reaktionsprodukt, dem 3-Amino-Phthalsäure-Dianion, dieses geht unter Lichtemission in den Grundzustand über. In der forensischen Chemie (Gerichts- Chemie) wird die Luminol-Reaktion zum Nachweis von Blut verwendet. Leuchtstäbe, die auf Chemilumineszenz basieren, dienen nicht nur als �� Bei den Knickleuchtstäben wird eine im Reaktionsgemisch gelöste Komponente, der Fluorophor, zum Leuchten angeregt. Die Farbe des Lichts hängt von der chemischen Struktur des Fluorophors ab. �� Stimmungsbeleuchtung, sondern werden als von jeglicher Elektrizitätsquelle unabhängige Notbeleuchtung eingesetzt. Die transparenten, verformbaren Kunststoffhüllen der so genannten Leuchtstäbe oder Knicklichter enthal- Antigen Stoff, der die Bildung von Antikörpern im Organismus bewirkt. Antikörper Körpereigenes Protein, welches in einer Immunreaktion spezifisch an das Antigen bindet. Enzym Protein, das eine chemische Reaktion katalysiert. Biochemische Reaktionen laufen mithilfe von Enzymen ab. Immunoassay Gruppe von Nachweismethoden in der Bioanalytik, die auf der Grundlage der spezifischen Bindung von Antikörpern und Antigenen beruhen. Peroxidasen Gruppe von Enzymen, die eine Oxidation katalysieren, enthalten häufig Eisen, Proteine, Eiweißkörper, aufgebaut aus Aminosäuren. <strong>explore</strong>: 4/2006 - 31
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