08 Z reakcijami v mavrični svet kemije maj 2021

KRESNIČKA V ČAŠI Žan Arsov Mentorica: Marija Premrl Osnovna šola Brezovica pri Ljubljani

Povzetek

Raztopini luminola v bazičnem mediju dodajamo vodno raztopino vodikovega peroksida. Kot katalizator uporabimo bakrove ione. Poteče kemiluminiscentna reakcija in zmes zasveti. Za popestritev poskusa v raztopino luminola dodamo fluorescein in opazujemo, kako ta vpliva na barvo emitirane svetlobe. Poskus oponaša proces bioluminiscence.

Posnetek poskusa

https://youtu.be/vAGZL_3FjzY

Teoretske osnove

Kemiluminiscenca je pojav, kjer se svetlobna energija sprošča kot posledica kemijske reakcije (Arsov, 2000/2001). Kemiluminiscentne reakcije potekajo tudi v nekaterih organizmih, takrat govorimo o bioluminiscenci. Kemiluminiscenca se uporablja v medicini za identifikacijo nukleinske kisline, merjenje aktivnosti encimov, detekcijo določenih snovi v telesu (Créton, R., Jaffe, L. F., 2001) ter tudi na področju diagnostike za določanje metabolitov, virusov, različnih vrst celic (Selič, 2012/2013). Še bolj prepoznavno pa je v rabi na področju forenzike, namreč za odkrivanje sledov krvi in drugega biološkega materiala (Khan, idr., 2014). Luminol je kristal bledo rumenkaste barve s kemijsko formulo C 8 H 7 N 3 O 2 . Topen je v večini polarnih topil, a neto pen v vodi, v kateri postane topen ob reakciji z bazo, pri kateri nastane v vodi topen dianion. Luminol ob reakciji z oksidantom seva značilno svetlo modro svetlobo (Jack of Trades, 2018). Z uporabo katalizatorja, v našem primeru ionov prehodne kovine, lah ko vplivamo na povečano intenziteto ter trajanje izsevane svetlobe. Intenziteta in trajanje sta odvisna tudi od pH- vrednosti bazičnega medija. V predstavljenem poskusu luminol nastopa kot modelna spojina za prikaz procesa bioluminiscence. Bioluminiscenca p oteka z drugimi spojinami, kot sta luciferin pri kresničkah (Branchini, 2013) in koelenterazin pri nekaterih (globoko)morskih organizmih, v večini pri ožigalkarjih (Hibbert, idr., 1999). V organizmih je prisoten tudi encim luciferaza, ki tovrstne reakcije katalizira. Bazično vodno raztopino lahko pripravimo z uporabo ustreznih soli. Natrijev karbonat, t. i. kristalna soda, je sol s formulo Na 2 CO 3 . Natrijev hidrogenkarbonat ali soda bikarbona je sol s formulo NaHCO 3 . Kot katalizator smo uporabili bakrov sulfat pentahidrat (tudi modra galica), ki je svetlo moder kristal s formulo CuSO 4 ×5H 2 O. Ta je v vodi topen. Vodikov peroksid je brezbarvna spojina s formulo H 2 O 2 najpogosteje dostopna v vodni raztopini. Fluorescein je oranžno rdeč, v vodi (slabo) topen prah s formulo C 20 O 12 H 5 . Raztopina fluoresceina pri fluorescenci oddaja zeleno svetlobo.

37