Carbonsäuren

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Hanne Rautenstrauch

Beobachtung

Beim Erhitzen des Feststoffgemischs der beiden weißen kristallinen Feststoffe, beobachtet man eine Aggregatszustandsänderung von fest zu flüssig. Zunächst ist die Schmelze klar und farblos, färbt sich dann aber gelb. Nach dem Erkalten erstarrt die Schmelze, bleibt aber klar und gelb. Durch die Belichtung mit UV-Licht ist eine blaue Fluoreszenz der erstarrten Schmelze zu erkennen. Eine Blindprobe mit Wasser zeigt keine Fluoreszenz (Abb. 4).

Auswertung

Es handelt sich bei diesem Experiment um eine sehr komplexe Reaktion, welche auch in der Fachwissenschaft immer noch nicht abschließend erforscht ist. Vereinfacht lässt sich aber sagen, dass die Citronensäure und der Harnstoff eine cyclische Verbindung ausbilden, wie sie in der Citrazinsäure vorliegt (Abb. 5). Das eigentlich entstehende Molekül besteht aus mehreren Einheiten der Citrazinsäure mit verschiedenen weiteren Gruppen. Entscheidend für die Fluoreszenz sind die verschiedenen aromatischen Ringe in diesem Makromolekül, in denen Elektronen delokalisiert vorliegen. Das UV-Licht regt diese Elektronen auf ein höheres Energieniveau an. Beim Zurückfallen in das Ausgangsniveau wird Energie in Form von Licht ausgesendet, sodass uns die erstarrte Schmelze blau leuchtend erscheint.

CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Jonas Trautner

Überlegungen zum Experimentieraufbau zur Untersuchung einer Urea Handcreme

Hierbei ginge es nicht um den Nachweis der Citronensäure, sondern des Harnstoffes. Das experimentelle Vorgehen sollte aber grundsätzlich genauso funktionieren. Um die zuzugebenden Mengen zu berechnen, wäre es wichtig die Angabe auf der Creme zum Ureagehalt zu berücksichtigen. Meist enthalten die Cremes \(\pu{5 \%}\) Urea, also Harnstoff. Wenn man also z.B. \(\pu{5 g}\) Creme verwendet, sind darin \(\pu{0,25 g}\) Harnstoff enthalten. Dementsprechend sollte man auch nur \(\pu{0,25 g}\) Citronensäure zugeben, da diese beiden Stoffe in gleicher Menge vorliegen sollen. Unklar ist allerdings, ob die anderen Inhaltsstoffe in der Creme den Versuch und die Fluoreszenz beeinflussen. Dies müsste schließlich experimentell überprüft werden. Man könnte zur Absicherung den Versuch mit Handcreme ohne Urea wiederholen. Diesen Nachweis könnte man dann z.B. in der Forensik verwenden.