Aus Kupfer(I)-thiocyanat, Triphenylphosphin und Pyridin lässt sich ein Komplex herstellen, der eine helle türkisblaue Tribolumineszenz zeigt.
Geräte:
beheizbarer Magnetrührer, Rührfisch, Bechergläser, Uhrglas o.ä., Glasstab
Chemikalien:
Kupfer(I)-thiocyanat
Triphenylphosphin
Pyridin
Kupfer(I)-(bis(pyridyl)-triphenylphosphin)-thiocyanat
Hinweis: Wegen der gesundheitsschädlichen und stinkenden Pyridin-Dämpfe sollte unter einem Abzug gearbeitet werden.
Durchführung:
1. Synthese des Komplexes
1,21 g Kupfer(I)-thiocyanat werden zusammen mit 2,62 g Triphenylphosphin (1:1 Mol) in 50 ml Pyridin unter Erwärmen und Rühren gelöst und anschließend möglichst langsam abkühlen gelassen. Dazu kann z.B. das Gefäß abgedeckt in eine Rettungsdecke gewickelt werden. Zur Erhöhung der Ausbeute wird auf etwa 5 °C abkühlen gelassen (Kühlschrank). Es fallen so ca. 1 mm große Kristalle des Komplexes an. Die überstehende Lösung wird abgegossen und die Kristalle werden vorsichtig zwischen Filterpapier ausgepresst und an der Luft getrocknet. Die Lösung kann für weitere Kristallisations-Durchgänge verwendet werden, wodurch sich in die Ausbeute erhöht, da die Verluste vor allem durch die Löslichkeit zu erklären sind.
Ausbeute: 3,21 g (60 % d. Th. )
2. Tribolumineszenz
Die gut getrockneten Kristalle zeigen unter UV-Licht eine hellblaue Fluoreszenz. Sie werden in ein Becherglas gegeben und mit einem Glasstab an der Gefäßwand zerdrückt. Dabei tritt ein hellblaues Leuchten auf. Die Kristalle können bis zu einem feinen Pulver zerrieben werden, bevor das Leuchten nicht mehr auftritt. Die Kristallstruktur kann wiederhergestellt werden, indem die zerstoßenen Kristalle erneut in Pyridin (z.B. in der bereits verwendeten Lösung) unter Erwärmen gelöst und in der Kälte auskristallisiert werden.
Erklärung:
Aus Kupfer(I)-thiocyanat, Triphenylphosphin und Pyridin entsteht ein Komplex, der bei Zerstörung blaues Licht aussendet.
CuSCN + PPh3 + 2 py → [CuSCN(py)2(PPh3)]
Die Kristalle (3D-Struktur) fluoreszieren unter UV-Licht ebenfalls türkis-blau, was die Theorie unterstützt, dass Kupfer-SCN-Bindungen beim Zerreiben getrennt werden, sodass auf der Oberfläche der Bruchkante SCN--Ionen entstehen, sowie positiv geladene [Cu(py)2(PPh3)]+-Fragmente. Der anschließende Ladungsausgleich verursacht die Leuchterscheinung. Auf ähnliche Weise wird die Entstehung der Tribolumineszenz in einigen anderen Materialien vermutet, wobei ebenfalls die Asymmetrie des Moleküls entscheidend ist.
Die Verbindung ist luft- und feuchtigkeitsstabil und löslich in chlorierten Lösungsmitteln, DMSO und Acetonitril.
Entsorgung:
Das Produkt wird aufbewahrt und nach dem Zerreiben rekristallisiert oder in den Schwermetallabfall gegeben.
Bilder:
Die Edukte Kupferthiocyanat...
...und Triphenylphosphin-Plättchen...
...unter Pyridin. Das Kupferthiocyanat verfärbt sich dabei gelblich. Ursache sind u.U. Chlorid-Spuren.
Lösung nach dem Erhitzen
Auskristallisiertes [Cu(NCS)(py)2(PPh3)]
Getrocknetes Produkt - die gelbe Farbe ist auf Verunreinigungen zurückzuführen.
Tribolumineszenz
Fluoreszenz (unter 405 nm)
Video:
Quelle:
Marchetti et al. (2012) Synthesis of a Photoluminescent and Triboluminescent Copper(I) Compound: An Experiment for an Advanced Inorganic Chemistry Laboratory. Journal of Chemical Education, 89, 652−655. http://dx.doi.org/10.1021/ed2001494
Er Hat das Ganze glaube mal vor nem Jahr oder so gemacht und ich habe auch irgendwo noch ein Sample rumliegen. Schöne Fluoreszenz!
