Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften

Photochemie - Licht in unserer Umgebung

Die Chemie-Labothek zum Thema Photochemie umfasst Arbeitsstationen zum Thema "Fluoreszenz und Phosphoreszenz", "Ozon und Photosmog", "Photochemischer Abbau von Blattpigmenten" sowie "Optischer Datenspeicher auf der Basis von molekularen Schaltern".

Grundkenntnisse der organischen Chemie werden vorausgesetzt.
Dazu werden Ergänzungen, Vertiefungen und Anwendungen erschlossen.

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Hier können Sie die Versuchsvorschriften zu einzelnen Versuchsblöcken einsehen. Es folgen nun zunächst Animationen, die im Rahmen des Kurses eingesetzt werden. Weiter unten sind einige Versuchsteile noch videografisch dargestellt.

Fluoreszenz und Phosphoreszenz im Energiestufenmodell

Diese Animation beleuchtet die energetischen Vorgänge bei der Fluoreszenz und der Phosphoreszenz.

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© N. Meuter, M. W. Tausch

Das Franck-Condon-Prinzip

In dieser Animation wird das Franck-Condon-Prinzip, das für jede elektronische Anregung und elektronische Desaktivierung von Molekülen wichtig ist, erklärt.

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© N. Meuter, M. W. Tausch

Photostationarität im Teilchenmodell und im Kontinuummodell

In dieser Animation wird der Photostationäre Zustand am Beispiel von Spiropyran und seinem Iosmer Merocyanin in einem unpolaren Lösemittel beleuchtet. Die Animation zeigt dies einmal in einem Teilchenmodell und einmal in einem kontinuierlichen Modell mit Stoffmengen.

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© N. Meuter, M. W. Tausch

Chapman-Zyklus zum Ozon - unkommentiert

Der Chapman-Zyklus (Bildung und Spaltung von Ozon) in einer kurzen Animation.

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© M. Seesing, M. W. Tausch

Underground-Minigolf

Underground-Mingolf

Brillante Leuchtfarben, die erst im UV-Licht sichtbar werden, gehören heute zu jedermanns Alltagserfahrungen. Dabei entstehen in der Regel aus energiereichen Photonen energieärmere. In einem faszinierenden Experiment zeigt der Film, dass es auch umgekehrt geht und die Erklärung dazu ist anschaulich und überzeugend.

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Photolumineszenz - Farbe durch Lichtemission

Ob es das weiße T-Shirt ist, welches in der Disco leuchtet oder die Ziffern der Uhr, die nach Bestrahlung mit Licht im dunkeln leuchten, die Phänomene Fluoreszenz und Phosphoreszenz kennen die meisten aus dem Alltag. Was viele nicht wissen ist, dass sich auch moderne Lampen wie Leuchtstoffröhren, Energiesparlampen und LEDs die beiden Phänomene zu Nutze machen.

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Fluoreszenz von Esculin (Der weinende Kastanienzweig)

Fluoreszenz von Esculin

Ein kurzes Video, das zeigt, wie bei der Bestrahlung mit UV-Licht (λ = 365 nm) aus der „Schnittwunde“ eines Kastanienzweigs eine blau-weiß leuchtende Substanz, das Esculin, ausläuft und sich im Wasser verteilt.

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Herstellung einer Phosphoreszenzprobe

Herstellung einer Phosphoreszenzprobe

In dem Video wird gezeigt, wie eine Phosphoreszenzprobe auf Basis von Weinsäure und Esculin erzeugt werden kann. Das Bestrahlen der Probe mit UV-Licht im noch warmen Zustand und nach Abkühlen wird demonstriert.

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Dauer des Nachleuchtens von Fluoreszein-Borsäure-Proben bei verschiedenen Temperaturen

Dauer des Nachleuchtens bei Fluoreszein-Borsäure-Proben bei verschiedenen Temperaturen

Dieses Video zeigt, dass die Dauer des Nachleuchtens (Phosphoreszenz) bei Fluoreszein-Borsäure-Proben von der Temperatur der Probe abhängt. Es werden drei gleiche Proben bei Bestrahlung und die Dauer des Nachleuchtens bei Temperaturen von − 70 °C, 20 °C und 80 °C gezeigt.

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Dauer und Farben des Nachleuchtens bei H-Säure-Borsäure-Proben

Dauer und Farben des Nachleuchtens bei H-Säure-Borsäure-Proben

Dieses Video zeigt die erhöhte Dauer des Nachleuchtens direkt nach Ausschalten der Lichtquelle bei H-Säure-Borsäure-Proben. Dabei wird sehr gut die unterschiedliche Farbe zwischen Fluoreszenz und Phosphoreszenz deutlich.

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Phosphoreszenzverlängerung durch Kühlung

Phosphoreszenzverlängerung durch Kühlung

Dieses Video zeigt, wie die Dauer des Nachleuchtens einer Esculin in Gelatine-Probe durch Kühlen mit flüssigem Stückstoff stark verlängert werden kann.

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Erzeugung und Nachweise von Ozon

Erzeugung und Nachweise von Ozon

Im Video werden die Herstellung von Ozon in einem UV-Photoreaktor, sowie drei verschiedene Nachweise (Schattenbildung auf einem fluoreszierenden Schirm, der mit einer UV-Handlampe (254 nm) angestrahlt wird, Chemolumineszenz einer Safranin T-Lösung und da sPlatzen eines Luftballons) gezeigt.

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Abbau von Ozon mit und ohne UV-Licht

Abbau von Ozon mit und ohne UV-Licht

Im Video wird erklärt, dass Ozon durch Schattenbildung auf einem fluoreszierenden Schirm nachgewiesen werden kann. Anschließend wird der Abbau des Ozons mit einem FCKW unter Einwirkung von UV-Licht gezeigt, sowie dass Ozon ohne Einwirkung von UV-Licht nicht durch FCKW abgebaut wird. Anschließend wird gezeigt, dass Alkene Ozon auch ohne Einwirkung von Licht abbauen.

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Photoprotektion von β-Carotin gegenüber Chlorophyll

Photoprotektion von β-Carotin gegenüber Chlorophyll

In diesem Video wird ein Versuch demonstriert, bei dem die Photoprotektion von β-Carotin gegenüber Chlorophyll gezeigt werden kann. Dazu wird Kürbiskernöl 1:1 mit Aceton vermischt und auf ein Filterpapier aufgetragen. Das grüne Chlorophyll zeigt unter UV-Licht eine intensive rote Fluoreszenz. Wird anschließend in einem Punkt β-Carotin-Lösung in Heptan aufgetragen so ist an dieser stelle die Fluoreszenz geschwächt. Im nächsten Schritt wird das Filterpapier um den Fleck großzügig mit Licht betrahlt - in diesem Bereich ist die Fluoreszenz des Chlorophylls bis auf den mit β-Carotin getränkten Fleck fast vollständig gelöscht. Der Fleck mit β-Carotin zeigt die gleiche Fluoreszenz wie vor der Bestrahlung.

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An und Aus mit Licht

An und Aus mit Licht

Die Eigenschaften einiger hightech Materialien lassen sich mit Licht reversibel schalten. Im Film wird das an einer „intelligenten“ Folie demonstriert, die einen photoaktiven molekularen Schalter enthält. Seine Struktur und Funktionsweise werden erläutert.

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Ungleiche Gleichgewichte

Ungleiche Gleichgewichte

Das mechanische Gleichgewicht zwischen Kräften unterscheidet sich grundlegend von ökonomischen, ökologischen und anderen Gleichgewichten. Auch chemische Gleichgewichte können sehr unterschiedlich sein. Das zeigen Experimente mit einem molekularen Schalter in diesem Film.

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Ein chemisches Chamäleon

Ein chemisches Chamäleon

Nach gängiger Lehrmeinung bestimmt die Struktur der Farbstoff-Moleküle die Farbe einer Lösung, wenn das Lösemittel selbst farblos ist. Das widerlegen die Experimente in diesem Film und die Protagonisten klären auf, woran es liegt.

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Herstelung einer "intelligenten Folie"

Herstellung einer "intelligenten Folie"

In diesem Video werden die einzelnen Arbeitsschritte für die Herstellung einer "intelligenten Folie" gezeigt.

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