Ja, ihr seht, auf der Slackline muss ich auf jeden Fall noch ein bisschen üben. Ich habe es jetzt gerade los geschafft, für ein paar Sekunden mein Gleichgewicht zu halten. Das, was ich gehalten habe, war ein mechanisches Gleichgewicht. Aber es gibt natürlich auch noch sehr viele andere Arten von Gleichgewichten. Zum Beispiel politische Gleichgewichte, finanzielle Gleichgewichte oder auch psychologische Gleichgewichte. Aber gibt es eigentlich auch chemische Gleichgewichte?

Dieser Frage wollen wir heute nachgehen. Hallo Leute, wir befinden uns hier in einem Forschungslabor der Bergischen Universität Wuppertal. Hier werden neue Substanzen synthetisiert, man sagt auch gekocht. Hier unten sieht man, wie Wärme zugeführt wird.

Hier oben wird dann wieder gekühlt. Seit jeher nutzen Chemiker vor allen Dingen Wärme, um Reaktionsabläufe zu steuern. Photochemiker nutzen die Energie vom Licht. Das heißt, sie bestrahlen die Reaktionspartner gezielt mit bestimmten Lampen oder mit Sonnenlicht. Sonnenlicht ist polychromatisch. Das heißt, es enthält alle Regenbogenfarben, während LEDs hingegen monochromatisch sind.

Das heißt, sie enthalten nur eine einzige Lichtfarbe. Das kann man sich zunutze machen, um gezielt bestimmte Reaktionen auszulösen. Bei allen photochemischen Experimenten sind chemische Gleichgewichte extrem wichtig. Die spielen eine super große Rolle. Und dazu hat Jasemin ein paar sehr spannende Experimente vorbereitet, auf die ich schon sehr, sehr gespannt bin.

Hallo Jasemin, schön, dich zu sehen. Hallo Miklas. Du hast uns ein bisschen was zum Thema ungleiche Gleichgewichte vorbereitet, oder? Genau, genau so ist es. Und zwar habe ich hier drei Proben mit der gleichen Lösung bereitgestellt. Und in allen drei Lösungen finden wir Spiropyran. Das kommt mir bekannt vor. Spiropyran, ist das nicht euer molekularer Schalter?

Genau, Spiropyran ist nämlich das eine Isomär unseres molekularen Schalters. In diesem Fall haben alle drei Proben unterschiedliche Temperaturen. Auf der linken Seite siehst du die kälteste und auf der rechten die wärmste Probe. Alles klar. Wir werden jetzt alle drei Reagenzgläser mit violettem Licht bestrahlen.

Am besten gebe ich dir auch eine LED-Lampe. Ja, vielen Dank. Für drei Sekunden. Dafür stellen wir die Reagenzgläser einmal raus. Genau. Okay, los.

21, 22, 23. Stopp. Ah, da sehe ich schon, was passiert ist. Einerseits hat es sich sehr schnell blau gefärbt, aber das hier drüben, das ist eigentlich schon wieder komplett fadlos geworden. Das hier in der Mitte fängt auch so langsam an sich zu entfärben. Und diese Probe hier drüben, die entfärbt sich gar nicht? Die entfärbt sich auch komplett, aber im Vergleich zu den anderen beiden ziemlich langsam.

Und was genau hat das jetzt mit ungleichen Gleichgewichten zu tun? Also, alle drei Lösungen befinden sich im chemischen Gleichgewicht vor der Bestrahlung. Das heißt, darin ist fast nur farbloses Pyropyran enthalten und praktisch gar kein blaues Myrocyanin.

Aber, sobald wir die LEDs nutzen und die drei Reagenzgläser bestrahlen, stellt sich aus dem chemischen Gleichgewicht ein photostationäres Gleichgewicht ein. Okay, dann habe ich jetzt verstanden, warum es sich blau färbt, aber warum entfärbt es sich wieder und warum unterschiedlich schnell? Ja, sobald wir die LEDs wieder ausschalten, kann nur noch die thermische Rückreaktion stattfinden.

Das heißt, das blaue Myrocyanin reagiert zurück zum farblosen Pyropyran. Und dies bis zur erneuten Einstellung des chemischen Gleichgewichts. Das erinnert mich jetzt gerade ein bisschen so an das Bild, wie ein Ball auf einem Springboden schwebt.

Also, der wird ja dann durch das Wasser, das langsam ansteigt, nach oben gehoben. Er bleibt dann da solange das Wasser an ist, aber sobald das Wasser ausgeschaltet wird, sinkt der Ball wieder nach unten und wird von der Schwerkraft angezogen. Kann man sich das ungefähr so vorstellen? Ungefähr kann man sich das so vorstellen, aber dort spielt die Temperatur eben keine Rolle. Wir haben jetzt gesehen, im Prinzip hat sich bei allen die blaue Färbung sofort eingestellt.

Wir haben die Dinger bestrahlt, innerhalb von drei Sekunden waren die komplett blau. Genau. Das scheint ja so, als würde die Temperatur keinen Unterschied machen, aber es kann natürlich auch daran liegen, dass wir jetzt keine allzu großen Temperaturunterschiede haben. Wir haben ja nur 50 Grad Celsius Temperaturunterschiede. Wie wäre das jetzt, wenn wir die ganz kalte Lösung noch kälter machen würden? Meinetwegen minus 20 Grad. Würden wir dann einen Unterschied in der Schnelligkeit sehen?

Ja, also deine Frage ist berechtigt. Ich schlage vor, wir überprüfen deine Hypothese jetzt einfach mal. Super gern. Ja, Niklas, die Probe ist bereitgestellt. Ich gebe dir die Taschenlampe. Wir haben jetzt hier auch etwas mehr als minus 20 Grad. Alles klar. So.

Färbt sich auch im Prinzip sofort blau. Genau. Aber? So, und jetzt? Jetzt entfärbt es sich wahrscheinlich richtig, richtig langsam, oder? Genau, du hast recht. Die entfärbt sich...

Das hat wahrscheinlich keinen Sinn, bewusst zuzuschauen, oder? Eigentlich nicht mehr. Also die entfärbt sich viel, viel, viel langsamer als die drei Proben, die wir gerade gesehen haben. Okay. Ja, wie du sehen konntest, Niklas, verläuft die Lichtreaktion bei minus 20 Grad Celsius genauso schnell ab wie bei 50 Grad Celsius. Tatsächlich. Und das heißt, dass die Geschwindigkeit der photochemischen Reaktion nicht temperaturabhängig ist.

Okay, dann passe ich es nochmal so zusammen, wie ich es jetzt gerade verstanden habe. Bitte korrigiere mich gerne, wenn ich da irgendwo etwas Falsches sage. Das fotostationäre Gleichgewicht stellt sich immer sehr, sehr schnell ein, unabhängig von der Temperatur. Die Geschwindigkeit des chemischen Gleichgewichtes, mit der es sich einstellt, ist hingegen sehr stark temperaturabhängig. Je höher die Temperatur ist, umso schneller stellt es sich wieder ein.

Das chemische Gleichgewicht und das fotostationäre Gleichgewicht sind deswegen eben ungleiche Gleichgewichte. Das hast du sehr schön zusammengefasst, Niklas. Und wenn du noch mehr darüber erfahren möchtest, kannst du dir die Modellanimation von Simone anschauen. Dort sind nämlich die Reaktionswege der thermischen und der photochemischen Reaktion mit Hilfe von Energieprofilkurven des Grundzustands und des elektronisch angeregten Zustands dargestellt.

Und ich glaube tatsächlich, nicht nur ich sollte mir das anschauen, sondern auch ihr. Deswegen haben wir euch das natürlich wie immer hier unten verlinkt. Schaut es euch auf jeden Fall an, da gibt es noch jede Menge interessante Infos. Und macht's gut, bis zum nächsten Video. Ciao.