Portál PřF UK pro podporu výuky chemie na SŠ a ZŠ

Fluorescein

Pomůcky

zkumavka, držák na zkumavky, kopistka, kahan, sirky, (horkovzdušná pistole), kádinka (500 ml)

Chemikálie

pevný resorcinol, pevný ftalanhydrid, konc. H2SO4, C2H5OH, voda, zř. NaOH

Postup

Do zkumavky dejte na špičku kopistky resorcinolu, poté jsme přidali na špičku kopistky ftalanhydridu a 1 kapku koncentrované kyseliny sírové. Směs zahřívejte nad kahanem cca 2 minuty (nad horkovzdušnou pistolí na 160 °C asi 5 minut). Po ochlazení produkt extrahujte ethanolem. Přidejte vodu a nalijte jej do roztoku hydroxidu sodného.
Barva směsi se z původní béžové barvy resorcinolu a bílé barvy ftalanhydridu mění na tmavou, směs se taví. Barva přejde až v oranžovou. Po vylití malé části extraktu do roztoku hydroxidu sodného se roztok zbarví jasně zelenou svítivou barvou.
Alternativa: Do zkumavky dejte pečlivě promísenou směs půl lžičky resorcinolu, půl lžičky ftalanhydridu a několika krystalků chloridu zinečnatého. Opatrně zahřejte cca 2 minuty nad kahanem tak, aby stačila z roztavené směsi tmavočervené směsi unikat voda a nedošlo k připečení. Poté zkumavku nechtě vychladnout. Následně zkumavku vypláchněte 2% roztokem hydroxidu sodného do 200 ml 2% roztoku hydroxidu sodného.
Reakční směs se z původního zbarvení (béžový resorcinol, bílý ftalanhydrid, bílý chlorid zinečnatý) mění v tmavočervenou kapalinu. Po nalití reakční směsi naředěné hydroxidem sodným do roztoku hydroxidu sodného v kádince lze pozorovat žlutozelené zbarvení.

Princip

Reakcí ftalanahydridu a resorcinolu (buď v prostředí koncentrované kyseliny sírové, nebo v prostředí chloridu zinečnatého) vzniká fluorescein. Nejprve dochází k acylaci resorcinolu ftalanhydridem, následuje kondenzace s další molekulou resorcinolu. Barevnost fluoresceinu je způsobena přítomností konjugovaného systému dvojných vazeb chinonu se dvěma aromatickými cykly. Fluorescein získal název podle výrazné fluorescence jeho roztoků. 


Luminiscencí rozumíme samovolné (spontánní) vyzařování fotonů pevnými nebo kapalnými látkami. Podstata luminiscence spočívá v tom, že elektrony za určitých podmínek přecházejí náhodně z vyšších energetických hladin na hladiny nižší. Každý přechod elektronu představuje kvantum viditelného záření.
Jestliže luminiscenční záření nastane již v době vzbuzení atomů nebo molekul nebo v době kratší než 10-8 s, mluvíme o fluorescenci. Projevuje se u některých látek, především u kapalin (nápadně u fluoresceinu). Vyzařování trvá prakticky, jen pokud je látka ozařována. U jiných látek, zejména pevných, trvá vyzařování mnohem déle, několik minut, dokonce i hodin po ozáření. Tento jev se označuje jako fosforescence, protože se nápadně projevuje u fosforu. Luminiscence se také vyskytuje u zvířat – např. světlušek či medúz, v tomto případě se nazývá bioluminiscence.
Fluorescein vykazuje ve velmi zředěném alkalickém roztoku intenzivní žlutozelenou fluorescenci. Fluorescence je patrná i v ohromném zředění (1:40 000 000), čehož se využívá například ke sledování podzemních toků.

Využití

hydroxyderiváty (fenoly – resorcinol), karboxylové kyseliny (deriváty – ftalanhydrid)

Typ pokusu

demonstrační

Bezpečnost

dodržujte bezpečnostní opatření – resorcinol (zdraví škodlivý), ftalanhydrid (zdraví škodlivý), koncentrovaná H2SO4 (žíravá), C2H5OH (vysoce hořlavý), NaOH (žíravý)

Čas

příprava – 5 minut, vlastní provedení – 15 minut

Tipy

– pokud použijete k zahřívání reakční směsi kahan, zkumavku zahřívejte velice opatrně, aby nedošlo ke spálení (v tomto případě po nalití tohoto připečeného fluoresceinu do roztoku NaOH nepozorujeme žlutozelené zbarvení, nýbrž oranžovožluté, na dně kádinky lze také vidět černé spálené částečky)
– nad kahanem reakční směs zahřívejte maximálně 2 minuty
– vzniklý fluorescein není třeba extrahovat ethanolem, stačí jej naředit vodou a malou část poté nalít do roztoku hydroxidu sodného v kádince (případně vzniklý fluorescein nemusíte naředit ani vodou, stačí jej vylít ze zkumavky přímo do kádinky s NaOH)
– zbarvení je velice intenzivní při malých koncentracích, proto do roztoku NaOH v kádince nalijte malé množství vniklého fluoresceinu
Alternativa: chlorid zinečnatý je lepší použít bezvodý, ale není to podmínkou

Video

http://www.youtube.com/watch?v=A0Zv_7Syyzk&feature=related (Netexperimente, Fluoreszenz von Fluorescein – bez popisků, zvuk laboratoře)
http://kch.zf.jcu.cz/didaktika/organchem/index.htm (Internetová video-databáze chemických pokusů ZF JU, Organická chemie, pokus Fluorescein, video bez zvuku – v jiném provedení než v postupu výše, zbytečně velké množství chemikálií, přehrávač Windows Media Player)
http://www.youtube.com/watch?v=ktNzAfSDxkk (Fluorescein and related xanthene dyes, video s hudebním doprovodem a anglickými titulky, provedení s použitím ZnCl2, do 3:10, poté další barviva: eosin Y (oranžové barvivo – žlutooranžová fluorescence), erythrosin B (červené barvivo – nevykazuje fluorescenci), rhodamin B (červené barvivo – oranžová fluorescence))
http://www.youtube.com/watch?v=ihssISvNL3o (How to Make Fluorescein (Fluorescent Dye), s anglickým komentářem, v provedení s konc. H2SO4, využitelné do 1:55)