Chemilumineszenz von (bipy)3RuCl2

[Cyanwasserstoff]

Chemilumineszenz von Tris(2,2'-bipyridyl)ruthenium(II)-chlorid

Geräte:

Magnetrührer, Rührfisch, Becherglas 600 mL, Erlenmeyerkolben 50 mL, Messzylinder 10 mL, Messzylinder 100 mL, Tropftrichter 30 mL

Chemikalien:

Schwefelsäure konz.
Wasser

Tris-(2,2´-bipyridyl)-ruthenium(II)-chlorid
Blei(IV)-oxid
Natriumhydroxid
Natriumborhydrid

Hinweis: Tris(2,2'-bipyridyl)ruthenium(III) ist nicht sonderlich stabil; die Lösung sollte möglichst schnell weiterverarbeitet werden. Es wird viel Wasserstoff frei; der Versuch muss in einem Abzug durchgeführt werden.

Durchführung:

Lösung 1: 1,7 mL Schwefelsäure werden mit Wasser auf 30 mL aufgefüllt. Nun werden 20 mg Tris(2,2'-bipyridyl)ruthenium(II)-chlorid zugegeben. Sobald sich dieses vollständig gelöst hat werden 20 mg Blei(IV)-oxid zugegeben und gerührt, bis eine tiefgrüne Lösung von Tris(2,2'-bipyridyl)ruthenium(III)-chlorid erhalten wird. Diese wird von überschüssigem Blei(IV)-oxid abdekantiert und in einen Tropftrichter gegeben.

Lösung 2: 0,3 g Natriumhydroxid und 5 g Natriumborhydrid werden in 50 mL Wasser gelöst.

In einem 600 mL-Becherglas wird Lösung 2 vorgelegt und im Dunkeln unter Rühren Lösung 1 zugetropft. Jeder Tropfen resultiert in starkem Aufschäumen und einem kurzen, orangefarbenen Aufleuchten.

Entsorgung:

Durch weitere Säurezugabe wird restliches Natriumborhydrid zersetzt, dann wird die Lösung zu den Schwermetallabfällen gegeben.

Erklärung:

Zunächst wird das Tris(2,2'-bipyridyl)ruthenium(II) oxidiert.

2 (bipy)₃Ru²⁺ + PbO₂ + 4 H⁺ ---> 2 (bipy)₃Ru³⁺ + Pb²⁺ + 2 H₂O

Dann wird durch Natriumborhydrid wieder reduziert.

8 (bipy)₃Ru³⁺ + BH₄^- + 3 H₂O ---> 8 (bipy)₃Ru²⁺* + H₃BO₃ + 7 H⁺

Hierbei ensteht Tris(2,2'-bipyridyl)ruthenium(II) in elektronisch angeregtem Zustand, welches unter Emission von Photonen (λ = 600 nm) wieder in den Grundzustand übergeht.

(bipy)₃Ru²⁺* ---> (bipy)₃Ru²⁺ + hν

Bilder:


Lösung von Tris(2,2'-bipyridyl)ruthenium(III)


Chemilumineszenz von Tris(2,2'-bipyridyl)ruthenium(II)-chlorid

[Uranylacetat]

Hallo Jan,

ich finde, diese schöne leuchtende Rot hat was!

[lemmi]

Sehr spannend! Was ich mich beim Durchlesen allerdings fragte ist: muß man das mit so exotischen Chemikalien machen? Der Rutheniumkomplex dürfte schon schwierig genug zu bekommen sein. Kann man nicht wenigstens zur Oxydation und Reduktion was anderes nehmen? Muß es Bleidioxyd und Natriumborhydrid sein?

Der Versuch erinnerte mich daran, daß in einem meiner Bücher was steht über eine oszillierende Chemolumineszenz, bei der die Belousov-Zhabotinsky-Reaktion mit dem Tris(2,2-bipyridin)Ruthenium-II-chlorid gekoppelt wird. Wenn ihr wollt, kann ich das scannen und zur Verfügung stellen - bei Interesse bitte PN an mich.

[Cyanwasserstoff]

Man kann auch mit Magnesium reduzieren. Alternative Oxidationsmittel wird es auch geben, der Vorteil beim Bleidioxid ist eben, dass man den Überschuss ganz einfach wieder loswird, was z.B. bei Hypochlorit nicht der Fall wäre.

[NI2]

Das mit dem PbO₂ hat nicht nur einen Vorteil, ist essentiell! Da du kaum mit quantitiativen Mengen arbeiten kannst ist das zu empfehlen, mir fiele auf Anhieb kein säureunlösliches Oxidationsmittel ein (MnO₂ ist höchstens noch).

Aber schick! Es wäre vielleicht auch sinnvoll einen Vergleich zwischen frischen und älterem Ru-Komplexsalzen zu machen. Wäre interessant ob sich an der Reakitivität was ändert.

[NI2]

Kleine Idee zur Verwendung dieser Lumineszenz: