Methylenblau

Für folgende Versuche wird eine stark verdünnte Methylenblaulösung 
(Massenkonzentration = 0,01 %) benutzt.

Versuch 1:
10 mL Methylenblaulösung werden in einem Reagenzglas mit etwas Zinkpulver und verdünnter Salzsäure versetzt. Nach Entfärbung wird das Gemisch in ein zweites Reagenzglas abfiltriert. Das Reagenzglas mit dem Filtrat wird mehrmals geschüttelt.

Versuch 2:
In 10 mL Methylenblaulösung wird ein halber Spatel voll Ascorbinsäure (Vitamin C) gelöst.

Versuch 3:
1 g Natriumhydroxid und 1 g Glucose werden in einem Rundkolben (100 mL) in 50 mL Wasser gelöst. Zu der Lösung wird so viel Methylenblaulösung gegeben, dass die Lösung hellblau erscheint. Der Rundkolben wird mit einem Korkstopfen locker verschlossen und leicht erwärmt. Nach der Entfärbung wird kräftig geschüttelt, wobei zwischendurch der Stopfen kurz zu entfernen ist. Im Anschluss daran lässt man den Kolben verschlossen stehen und wiederholt das Schütteln, wenn sich die Lösung wieder entfärbt. Diesen Zyklus kann man mehrfach wiederholen.

Aufgabe:
Erklären Sie alle chemischen Vorgänge unter Einbeziehung von entsprechenden Reaktionsgleichungen, die bei den drei Versuchen ablaufen, sowie die auftretenden Farbänderungen.

Strukturformel von Methylenblau:

Hinweise für den Lehrer:
Bei allen Versuchen laufen Redoxreaktionen ab, wobei Methylenblau unter Aufnahme von zwei Elektronen und eines Wasserstoffions am zentralen positiv geladenen Stickstoffatom zum farblosen Leukomethylenblau reduziert wird. Reduktionsmittel sind Zink (Versuch 1), Ascorbinsäure (Versuch 2) und Glucose (Versuch 3), wobei Zink zu Zinkionen, Ascorbinsäure zu Dehydroascorbinsäure und Glucose zu Gluconsäure oxidiert werden.
In Versuch 1 und Versuch 3 wird Leukomethylenblau beim Schütteln durch Luftsauerstoff  wieder oxidiert. In Versuch 3 wirkt Methylenblau als Redoxkatalysator, der die Oxidation von Glucose mit Luftsauerstoff bewirkt. Dieser Versuch kann als Modellversuch für wasserstoffübertragende Enzyme dienen.