Leuchtprobe

Die Leuchtprobe

Detailaufnahme des Leuchtens

Zinnleuchtprobe

Die Leuchtprobe wird als äußerst empfindliche Nachweisreaktion für Zinn verwendet. Sie dient als Vorprobe oder auch als Nachweis in einem systematischen Trennungsgang. Hierbei entsteht durch Zugabe von Zink und Salzsäure eine Verbindung, die man zunächst abkühlt und welche dann beim Erhitzen durch blaue Lumineszenz Zinn anzeigt.

Reaktion

Die Leuchtprobe ist eine Redoxreaktion, die in mehreren Stufen verläuft. Für die Entstehung der blauen Fluoreszenz gibt es mehrere Theorien:

Stannan-Gas

<math>\mathrm{Zn + 2 \ HCl \longrightarrow 2 \ H_{naszierend} + ZnCl_2}</math>

Zink und Salzsäure reagiert zu naszierendem Wasserstoff und Zinkchlorid.

Der frisch entstehende, noch atomare Wasserstoff ist ein starkes Reduktionsmittel. In der Probe enthaltenes Zinn(IV)- oder Zinn(II)-Salz reagiert mit naszierendem Wasserstoffgas unter Entstehung von Stannan (Zinnhydrid).<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref><ref name=roempp>Eintrag zu Zinn. In: Römpp Online. Georg Thieme VerlagVorlage:Abrufdatum{{#if: {{#invoke:Wikidata|pageId}}||{{#ifeq: 0 | 0 | }} }}</ref><ref name="Harry H. Binder">Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.</ref>

<math>\mathrm{Sn^{2+} + 4 \ H_{naszierend} + 2 \ e^- \longrightarrow SnH_4}</math>

Zinn(II)-Ionen reagieren mit naszierendem Wasserstoff zu Stannan.

Zinnchloride

Eine alternative Ansicht beschreibt, dass die Lumineszenz durch Zinnchloride verursacht wird. Hierbei reduziert das Zink eventuell vorhandene schwerlösliche Sn(IV)-Verbindungen in Sn(II)-Verbindungen:<ref name="jander-blasius">Jander · Blasius - Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie, ISBN 978-3-7776-1388-8, S. 499)</ref>

<math>\mathrm{Zn + Sn^{4+} \longrightarrow Zn^{2+} + Sn^{2+}}</math>

Anschließend entsteht Zinn(II)-chlorid, welches durch Erhitzen in der Flamme des Bunsenbrenners zu dem blauen Leuchten führt.<ref name="jander-blasius"/>

<math>\mathrm{Sn^{2+} + 2 \ Cl^{-} \longrightarrow SnCl_2}</math>

Das Leuchten beruht hier auf der blauen Fluoreszenz durch Zinn(II)-ionen auf Grund thermischer Anregung durch die Brennerflamme.<ref name="jander-blasius"/>

Andere Quellen gehen von Zinn in der Oxidationsstufe 4 aus: Zinn(IV)-chlorid (SnCl₄).<ref>G. Denk und K. Brodersen: Zum Nachweis von Zinn (II) – Fresenius' Journal of Analytical Chemistry 1957 {{#invoke:Vorlage:Handle|f|scheme=doi|class=plainlinks|parProblem=Problem|errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Parameter:DOI|errClasses=error editoronly|errHide=1|errNS=0 4 10 100}}</ref>

Spektroskopie

Spätestens seit den 1930er Jahren wurde die Leuchtreaktion auch spektroskopisch untersucht.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref><ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref><ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> Dabei wurde die Lumineszenz elektronisch angeregter Zustände von Zinnmonoxid (SnO) als Quelle des blauen Leuchtens identifiziert. Als Zinnquelle wurden dabei sowohl metallisches Zinn, Zinn(II) und Zinn(IV) Salze verwendet, so dass weder die Bildung von Stannan noch von Zinnchloriden eine notwendige Voraussetzung für die Beobachtung der Lumineszenz sind. In späteren Studien wurde insbesondere die Reaktion von Zinndampf mit Distickstoffmonoxid zu angeregtem Zinnmonoxid untersucht und extrem hohe Quantenausbeuten von über 50 % für dessen Lumineszenz gefunden, so dass diese Reaktion sogar für den Betrieb chemischer Laser in Frage kommt.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> Die beobachteten Emissionslinien konnten den elektronischen Übergängen [a ³Σ⁺–X ¹Σ] und [b ³Π–X ¹Σ] zugeordnet werden.

Störungen

Befindet sich in der Probe auch eine größere Menge Arsen kann dieser Nachweis gestört werden, da auch Arsenwasserstoff mit fahlblauer Flamme verbrennen kann. Niob kann durch ähnlich lumineszierende Verbindungen einen falsch positiven Nachweis ergeben.<ref name="jander-blasius"/>

Weblinks

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Einzelnachweise