(C) MOAST

Verschiedene Substanzen wie die Flüssigkeiten im Video haben die spektakuläre Eigenschaft aus sich heraus zu leuchten. Dieses Phänomen wird allgemein als Lumineszenz (siehe Infobox) bezeichnet, hier genauer als Fluoreszenz. Weshalb leuchten diese Flüssigkeiten?

Das bei der Fluoreszenz freigesetzte Licht ist nichts anderes als eine Form von Energie. Energie kann aber nicht aus dem Nichts entstehen: Sie wird hier im Endeffekt von UV-Lampen („Blacklight“) geliefert, die bestimmte Farbstoffe in den Flüssigkeiten anregen und sie so zum Leuchten bringen.

Aber was heißt hier „anregen“ und wie ist das genau mir der Energie?

Um das genauer verstehen zu können, müssen wir einen Blick auf die kleinsten Teilchen der Materie werfen: die Atome.

Was ist ein Atom?

Vereinfacht besteht ein Atom aus einem positiv geladenen Kern, der quasi die gesamte Masse des Atoms trägt, und den negativ geladenen Elektronen, die auf genau definierten Bahnen um diesen Kern kreisen. Die Energie eines Elektrons hängt nur davon ab, auf welcher Kreisbahn er sich befindet, je weiter vom Kern entfernt, umso mehr Energie besitzt es (ähnlich einem Gummizug: Je weiter man es auseinander zieht, umso mehr Energie steckt drin).

„Erregte“ Atome leuchten!

Normalerweise befinden sich alle Elektronen so nah am Kern wie möglich (die Anzahl der Elektronen pro Bahn ist genau vorgegeben). Nimmt nun aber ein Elektron Energie auf (Licht, Strom, Wärme) kann es auf eine höhere Bahn katapultiert werden, man sagt, das Elektron befindet sich nun im „angeregten Zustand“. Dieser Zustand ist nicht stabil und so fällt das Elektron quasi sofort wieder zurück in seinen Grundzustand (ähnlich dem Gummizug: Sobald man aufhört, daran zu ziehen schnellt es in seinen „Grundzustand“ zurück).  Die zuvor absorbierte Energie wird wieder frei gesetzt in Form von Licht. So funktionieren z.B. die gelben Lampen auf der Autobahn: Durch Strom werden Elektronen in Natriumatomen auf höhere Bahnen geschossen aus denen sie dann sehr schnell, unter Abgabe von gelbem Licht, in ihren Grundzustand zurück fallen.

Vom Atom zum Molekül.

Hängt eine bestimmte, genau definierte Anzahl von Atomen zusammen, so spricht man von einem Molekül. Jeder kennt z.B. das Wassermolekül, bestehend aus einem Sauerstoff- und zwei Wasserstoffatomen.

Auch Moleküle sind „reizbar“.

In Molekülen (wie den Farbstoffen in den Cocktails) können nun, genau wie in Atomen, Elektronen vom Grundzustand in den angeregten Zustand gelangen, auch wenn das bildlich nicht mehr so einfach darstellbar ist. Unter bestimmten Voraussetzungen kann nun spezielles Licht entstehen, wenn diese Elektronen dann in ihren Grundzustand zurückfallen. Passiert das quasi sofort, spricht man von Fluoreszenz. Sie hört sofort auf, wenn keine Anregung durch Licht mehr erfolgt: Der Textmarker leuchtet nicht im Dunkeln nach. Die Substanzen in dem Video (Fluoreszein und Rhodamine) fluoreszieren, da sie durch UV-Licht angeregt werden. Andere Moleküle geben diese Energie nur langsam (teilweise über Stunden) wieder frei. Dann spricht man von Phosphoreszenz. Jeder kennt die Leuchtsterne fürs Kinderzimmer oder die Leuchtzeiger einer Uhr.

Autor: Jerry Wagener
Video: Moast

 

Infobox

„Lumineszenz“

Man muss unterscheiden, ob eine chemische Reaktion für das Leuchten notwendig ist (z.B. Leuchtstäbe oder Glühwürmchen) oder nicht. Im ersten Fall spricht man von Chemilumineszenz bzw. Biolumineszenz (Chemilumineszenz in einem biologischen System), im zweiten Fall von Fluoreszenz und Phosphoreszenz (siehe Artikel). Bei letzteren wird die Materie also nicht dauerhaft verändert, man spricht von einem physikalischen Vorgang (wie z.B. beim Stromtransport durch ein Kabel: das Kabel ist nach dem Transport unverändert).

 

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