Ich schwöre, wenn ich diese Wörter noch einmal tippen muss kriege ich ein Crashout. Zu viele ‘s’- und ‘z’s an Stellen, wo sie nicht hingehören
Okay, also, hier kommt ein bisschen Klugscheißern zu den Unterschieden zwischen den drei Arten, wie Zeugs (also Tiere, Pflanzen, Pilze und Steine) natürlich leuchten kann. Das liegt daran, dass der Wikipediaartikel behauptet hat, die Dinoflagellaten in der Lagune Manialtepec wären phosphoreszent. Überall auf den Werbeplakaten wird aber die Biolumineszenz der Lagune angepriesen.
Deutsch wie ich bin, musste ich das natürlich entwirren und einen Überblick bekommen. Hier sind die Ergebnisse. Enjoy 😇 (Ehm, man merkt dass ich Chemie und Biounterricht ein bisschen vermisse, oder?)
Biolumineszenz
Hier entsteht das ‘Licht’ (also, chemisch gesehen das Abgeben von Photonen/ elektromagnetischer Strahlung im ultravioletten oder sichtbaren Bereich) als Folge von chemischen Reaktionen im Organismus. (Klugscheißer würden sagen: “Es handelt sich um eine Form der Chemilumineszenz”. Zum Glück bin ich ja keiner von denen… 😅 😇)
Bei größeren Organismen wie bei Fischen entsteht dieses Leuchten übrigens durch symbiotische Bakterien, also Bakterien, die in den Fischen leben und mit ihnen “zusammenarbeiten”. Das wird dann sekundäre Biolumineszenz genannt.
Bei der primären Biolumineszenz hingegen leuchtet das Lebewesen selbst, dies sind dann eigentlich immer Einzeller- wie z.B. bestimmte Arten von Dinoflagellaten, das sind einzellige Algen und die einzigen autotrophen biolumineszenten Lebewesen (sorry, ich fand diesen Fun-Fact so interessant, dass ich ihn mit einbringen musste).
Glühwürmchen. Eine der klassisschsten biolumineszenten Tierarten.
Fluoreszenz
Hier entsteht das Leuchten nicht als Folge einer chemischen Reaktion. Vielmehr wird durch Licht ein Elektron des fluoreszenten Moleküls angeregt, also auf ein höheres Energieniveau gebracht (d.h. das Elektron “hat” flach gesagt mehr Energie).
Dieser Zustand ist aber chemisch instabil, das Elektron fällt bald wieder auf sein ursprüngliches Energieniveau zurück. Dabei setzt es die aufgenommene Energie wieder frei- und zwar genau in Form von elektromagnetischer Strahlung/ von einem Photon. Oder, einfacher gesagt: in Form von Licht.
Weil der angeregte Zustand des Elektrons so instabil ist, fällt es fast sofort wieder auf sein ursprüngliches Energieniveau zurück. Das Licht wird also sofort nach der Anleuchtung (Anregung in chemischer Fachsprache) ausgesendet.
Im Umkehrschluss bedeutet dass, dass fluoreszente Stoffe nur leuchten, solange sie selbst angeleuchtet werden.
Fluoreszente Lebewesen werden übrigens biofluoreszent genannt. Die meisten von ihnen leben übrigens im Wasser.
Eine Auswahl an biofluoreszenten Fischen. Ja, ihr wolltet das sehen. [Danke an Wikipedia für das Bild]
Phosphoreszenz
Auch hier findet keine chemische Reaktion statt.
Der entscheidende Unterschied zur Fluoreszenz ist, dass phosphoreszente Stoffe noch lange nach der Anregung durch Licht “von selbst” weiterleuchten.
Chemisch gesehen lässt sich das (vereinfacht gesagt, ich bin auch kein Experte) folgendermaßen erklären:
Durch die Anregung gelangt das Elektron bei Phosphoreszenz vom vorherigen Singulett- in einen Triplettzustand.
Einfach erklärt bedeutet dass: Der Spin des angeregten Elektrons wird umgekehrt, also von + 1/2 zu -1/2 oder von -1/2 zu + 1/2 sodass der Gesammtspin beider Elektronen addiert nicht mehr null, sondern +1 oder -1 ergibt.
Der Spin ist eine bezeichnende Eigenschaft für Elektronen in Orbitalen. Orbitale sind “Hüllen” in denen sich Elektronen mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit aufhalten. Ein Orbital kann maximal zwei Elektronen beinhalten (und tut dies im Regelfall auch). Diese müssen dann entgegengesetzte Spins aufweisen: + 1/2 und -1/2, sodass der Gesamtspin 0 beträgt.
Dieser Übergang mit der Spinumkehr eines Elektrons ist tatsächlich quantenmechnisch “verboten”. Anders als das Wort impliziert, heißt dass, dass er zwar passieren kann, aber sehr unwahrscheinlich ist und damit auch sehr langsam.
Für die Rückkehr des angeregten Elektrons -wieder der Prozess, in dem elektromagnetische Strahlung/ Photonen/ Licht ausgesendet wird- in den Grundzustand ist wieder eine Spinumkehr nötig. Das liegt daran, dass es in sein ursprüngliches Orbital zurückkehrt, und der Gesamtspin mit dem Elektron, welches im Orbital geblieben ist und seinen Spin nicht verändert hat, wieder null betragen muss.
Auch dieses ist ein verbotener Übergang (Spinumkehrung ist immer so ein bisschen… problematisch…), also wieder langsam.
Die Elektronen kehren also nur langsam bzw. nach und nach in ihren normalen Zustand zurück, das Licht wird also auch langsam bzw. nach und nach abgegeben.
Und genau darum leuchten phosphoreszente Stoffe länger.
Hier noch mal der Unterschied von Fluoreszenz und Phosphoreszenz auf meinem ✨ neuen Whiteboard ✨ aufgezeichnet. Die kleinen Kugeln da unten sollen Elektronen sein, je weiter oben im Bild sie sich befinden, desto mehr Energie besitzen sie. Die grünen und roten Pfeile um die Elektronen sollen (sehr vereinfacht, jaja) ihren jeweiligen Spin darstellen. Bei der Fluoreszenz wird der Spin des angeregten Elektrons nicht umgedreht, bei der Phosphoreszenz schon.
Es gibt übrigens soweit ich weiß keine phosphoreszenten Lebewesen.
… auch mal schön, schlauer als Wikipedia zu sein. Vielleicht guck ich mal, ob ich das ändern kann- also, den Wikipedia- Artikel. 😅 😇
Das war’s mit Klugscheißern, Respekt, wenn ihr euch den Artikel bis hier durchgelesen habt. 👏
Hab euch alle lieb ❤️- und jetzt blöderweise nicht mehr so viel Lust, den anderen Artikel fertig zu schreiben…
Naja, Augen zu und durch 😅
PS: Die Algen (Dinoflagellaten, genauer gesagt) in der Lagune Manialtepecsind übrigens biolumineszent. Sie leuchten aufgrund von chemischen Reaktionen. Die Werbeplakate hatten Recht, Wikipedia nicht.
… Auch ein Satz, den man selten hört.