Wasserperlen im Schwarzlicht - UV-Fluoreszenz

Wasserperlen (Aquabeads oder Gelperlen) sind an sich schon faszinierend. Sie sehen aus wie Glasmurmeln, hüpfen aber wie Gummibälle. In Wasser sind sie fast unsichtbar. In diesem Experiment zum Nachmachen, lasse ich Wasserperlen in Fluoreszenzfarbstoff aufquellen.
Mit ultraviolettem Licht leuchten sie dann magisch.

• Was ihr dazu braucht: Wasserperlen, Textmarker, Trinkglas, Wasser, Tablett oder Backblech, UV-Taschenlampe
• Schwierigkeitsgrad: einfach und ungefährlich
• Altersempfehlung: ab fünf Jahren

Wasserperlen im Schwarzlicht - Videoexperiment:

Fluoreszierende Wasserperlen - so wird's gemacht:

Weicht einen Textmarker über Nacht in einem Glas Wasser ein. Die Textmarkerfarbe tritt aus und färbt das Wasser ein. In diesem Wasser lasst ihr dann die Gelperlen aufquellen.

In einem zweiten Wasserglas ohne Farbe lasst ihr auch einige Gelperlen quellen. Das dauert ungefähr 24 Stunden, bis sie ihre endgültige Größe erreicht haben.

Untersucht die Gelperlen einmal. Wie fühlen Sie sich an? Was passiert, wenn ihr sie fallen lasst? Wie stabil sind sie? Wie unterscheiden sich die gefärbten von den ungefärbten Gelperlen?

Gebt die Gelperlen wieder in ein Glas und schüttet etwas Wasser hinzu. Was beobachtet ihr?

Um die Textmarker-Gelperlen leuchten zu lassen, braucht ihr eine ultraviolette Lichtquelle. Ich habe eine UV-Taschenlampe mit LEDs verwendet. Die kann man günstig im Internet bestellen und einige andere lustige Experimente lassen sich damit machen. Vielleicht habt ihr auch schon einen "Geldscheinprüfer" zuhause - den könnt ihr auch als UV-Lichtquelle verwenden.

Wie unterscheiden sich die Gelperlen im Hellen, wenn ihr sie zusätzlich mit der UV-Taschenlampe anleuchtet? Macht das gleiche mal im Dunkeln.

Schüttet die Gelperlen mal auf ein Tablett mit Rand oder auf ein Backblech. Lasst die Perlen in eine Ecke des Tabletts Rollen und rüttelt ein wenig an dem Tablett. Was beobachtet ihr dann?

Was passiert bei diesem Experiment und warum ist das so?

Gelperlen, Wasserperlen oder Aquabeads bestehen aus einem Superabsorbermaterial. Das ist ein Polymer, das ein Vielfaches seines Gewichts an Wasser aufnehmen kann. Das kennt ihr vielleicht von dem Pulver, das auch in Babywindeln verwendet wird. Auch sie sollen große Flüssigkeitsmengen aufnehmen.

Die Gelperlen sind im getrockneten Zustand nur 1 bis 2 mm groß. Aufgequollen sind sie etwa 1 bis 1,5 Zentimeter im Durchmesser. Sie sehen aus wie Glaskugeln. Es gibt sie auch in verschiedenen Farben und verschiedenen Größen.

Die aufgequollen Gelperlen fühlen sich glibbrig an und hüpfen wie kleine Gummibälle. Sie eignen sich toll für sensorische Spiele. Gelperlen sind nicht besonders stabil, irgendwann zerbrechen sie.

Im Wasser sind sie fast unsichtbar. Das liegt daran, dass sie fast denselben Brechungsindex wie Wasser haben. Das Licht wird also ähnlich stark gebrochen wie im Wasser, weil sie fast nur aus Wasser bestehen.

Der Farbstoff im Textmarker ist ein so genannter Fluoreszenzfarbstoff. Solche Farbstoffe werden mit mit ultraviolettem, also kurzweiligen Licht angeregt und senden Licht mit längerer Wellenlänge aus. In meinem Beispiel habe ich einen grünen Textmarker gewählt, so dass die Fluoreszenzwellenlänge im grünen Bereich des sichtbaren Lichts liegt.

Das gibt natürlich einen hübschen Effekt im Dunkeln und ihr könnt die farblosen von den angefärbten Gelperlen sehr schön unterscheiden, indem ihr sie mit der UV-Taschenlampe anleuchtet.

Auf dem Tablett ordnen sich die Kugeln sehr schnell in einer sogenannten hexagonalen Anordnung an. Dann ist immer eine Kugel von sechs anderen umgeben. Mehr Kugeln kann man dann nicht auf der Fläche unterbringen.

Um diese Phänomene geht es in diesem Experiment für Kita und Sachunterricht:

• Superabsorber Polymere
• Lichtbrechung und Brechungsindex
• Fluoreszenz und Fluoreszenzfarbstoffe
• dichteste Packung