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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:
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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
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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.
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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.
explore: 4/2006 - 31