Welche Energieform kann man bei knicklichtern beobachten?

Wie funktionieren so genannte Knicklichter?

Knicklichter, die beispielsweise als Partygag oder von Anglern nachts zum Markieren der Schwimmer benutzt werden, leuchten durch so genannte Chemilumineszenz.

Dabei werden durch eine chemische Reaktion Farbstoffe kurzzeitig in einen elektronisch angeregten Zustand versetzt. Wenn sie wieder in den so genannten Grundzustand zurückgehen, strahlen sie Energie in Form von Licht ab. Die Wellenlänge und damit die Farbe des Lichtes ist abhängig von dem verwendeten Farbstoff.

Allen Knicklichtern gemeinsam ist, dass in ihrem Inneren Wasserstoffperoxid getrennt von den übrigen Chemikalien untergebracht ist - meist in einem Glasröhrchen. Durch Knicken zerbricht das Röhrchen und die Chemikalien kommen miteinander in Kontakt. Das Wasserstoffperoxid reagiert zunächst mit einer Oxalsäureverbindungen, z.B. Oxalsäurediester. Es entsteht als reaktionsfreudige Zwischenstufe 1,2-Dioxethandion. Dieses zerfällt und es entsteht angeregtes Kohlendioxid. Das überträgt seine Energie auf den zugesetzten Farbstoff. Dieser gibt schließlich die ihm übertragene Energie in Form von Licht ab. Der Farbstoff 9,10-Diphenylanthracene leuchtet beispielsweise blau und 5, 6, 11, 12-Tetraphenylnaphthacene rot.

Bei diesem Vorgang entsteht nur Strahlung im sichtbaren Bereich des Spektrums. Infrarotstrahlung, die wir als Wärme wahrnehmen, wird nicht emittiert, so dass das Licht „kalt“ ist. Anders ist es bei der Glühlampe, wo in einem physikalischen Prozess elektrische Energie in Strahlung verschiedener Wellenlängen umgewandelt wird - zum überwiegenden Teil Strahlung im Infrarotbereich. Deswegen werden Glühlampen heiß.

Nach etwa acht Stunden (abhängig von der Temperatur) ist die chemische Reaktion in einem Knicklicht beendet und das Leuchten hört auf.

Die Frage wurde beantwortet von Marcel Lamers, Doktorand im Institut für Organische und Makromolekulare Chemie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf.

Der Taschenwärmer wird auch als „Latentwärmespeicher“ bezeichnet und findet sich an kalten Wintertagen bei vielen Menschen in der Hosentasche.

Er funktioniert durch die Ausnutzung reversibler exothermer Zustandsänderungen (Reaktionen), die durch die mechanische Energie („Knick“ = Aktivierungsenergie) eines Metallplättchens ausgelöst werden und so Wärme abgeben. Damit einher geht eine Phasenänderung von flüssig zu fest – eine reversible Zustandsveränderung (Kristallisationswärme).

Durch Abkochen in einem Wasserbad wird wieder Wärme zugeführt und die Reaktion in die andere Richtung verschoben ($ \Rightarrow$ chemisches Gleichgewicht, hier aber eigentlich rein physikalisch), eine endotherme Reaktion läuft ab. Es erfolgt eine erneute Phasenänderung, aber diesmal in die andere Richtung: Energie wird gespeichert, man nennt diesen Zustand auch metastabil. Ein dafür häufig verwendeter Stoff ist Natriumacetat-Trihydrat.

Auf www.youtube.com finden sich sehr viele Videos zu diesem Stoff, besonders in englischer Sprache unter „sodium acetate“.

Natriumacetat-Taschenwärmer: 

Links „geladen” (Salz in Lösung), rechts „entladen“ (als Trihydrat auskristallisiert)

3 Antworten

Die Energie, die in Form von Licht abgegeben wird, ist bereits in den ursprünglichen Flüssigkeiten vorhanden: Sie ist nämlich in Form von chemischen Bindungen gespeichert. Bei der Reaktion wird durch die Umwandlung der reagierenden Stoffe diese Energie schrittweise freigesetzt.

Taschenwärmer

Er funktioniert durch die Ausnutzung reversibler exothermer Zustandsänderungen (Reaktionen), die durch die mechanische Energie („Knick“ = Aktivierungsenergie) eines Metallplättchens ausgelöst werden und so Wärme abgeben. Damit einher geht eine Phasenänderung von flüssig zu fest – eine reversible Zustandsveränderung (Kristallisationswärme).

Bei einem Knicklicht entsteht Strahlungsenergie aufgrund von Fluoreszenz und bei einem Taschenwärmer entsteht Wärmeenergie, da es sich um eine exotherme Reaktion handelt

Eine exotherme Reaktion

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