Tris-(2,2'-bipyridyl)ruthenium(II)-chlorid lässt sich auf verschiedenen Wegen herstellen. Hier wird eine alternative Darstellung zur bereits bekannten Synthese vorgestellt. Der Zeitaufwand ist hier geringer, allerdings werden mehr Ausgangsstoffe benötigt.
Geräte:
Stahltopf, Sand, Uhrglasschalen, beheizbarer Magnetrührer, Rührfisch, Erlenmeyerkolben (300 ml), Rückflusskühler, Filtrationszubehör (Filterpapier usw.)
Chemikalien:
Ruthenium(III)-chlorid (Hydrat)
2,2´-Bipyridyl
Aceton
Natriumhypophosphit-Monohydrat
Kaliumchlorid
Wasser
Tris-(2,2´-bipyridyl)-ruthenium(II)-chlorid
Durchführung:
980 mg Rutheniumchlorid Hydrat (Ru-Gehalt 40,9 %) werden auf einer Uhrglasschale im Sandbad bei 120 °C für 3 Stunden erhitzt (abgedeckt mit einer anderen Uhrglasschale), mit einem Pistill auf der Uhrglasschale zerpulvert und erneut 1 Stunde bei 120 °C erhitzt. Es ergibt sich ein Gewichtsverlust auf 900 mg. In einem 300 ml-Erlenmeyerkolben werden 1,94 g 2,2'-Bipyridin und 3,17 g Natriumhypophosphit-Monohydrat in 11 ml dest. Wasser suspendiert bzw. gelöst und das getrocknete Rutheniumchlorid unter leichtem Schwenken hinzugefügt. Weitere 70 ml dest. Wasser werden hinzugefügt und die Reaktionsmischung unter Rühren für 30 min beim Siedepunkt unter Rückfluss gehalten. Ist die Lösung anschließend klar und ohne Fremdpartikel, werden 24 g festes Kaliumchlorid hinzugefügt (ansonsten vorher heiß filtrieren) und wieder bis zum Siedepunkt erhitzt, bis erneut eine klare Lösung entstanden ist. Notfalls werden zum Erreichen einer klaren Lösung 5 bis 15 ml dest. Wasser hinzugefügt. Die Lösung wird auf 0 °C abgekühlt und die ausgefallenen Kristalle des Komplexes (kurz Ru-bpy) werden vakuumfiltriert. Im Erlenmeyerkolben noch anhaftende Kristalle werden mit je 2 Portionen von 5 ml 10%igem Aceton (0 °C) abgespült und zum Filterkuchen gegeben. Es wird abgesaugt und mit 30 ml 100%igem Aceton (0 °C) nachgewaschen. Die Kristalle werden luftgetrocknet.
Ausbeute: 2,38 g (80 % d. Th. bezogen auf das Rutheniumchlorid) Tris-(2,2'-bipyridyl)-ruthenium(II)-chlorid-Hexahydrat.
Entsorgung:
Überreste der Lösung werden in den Schwermetallabfall gegeben.
Erklärung:
Die freien Elektronenpaare des Liganden binden mit den unbesetzten d-Orbitalen des Ruthenium(II)-ions, welches durch Reduktion von Ruthenium(III) durch Hypophosphit gebildet wird. Bei Abkühlung fällt Ru(bipy)3Cl2 als Hexahydrat an, dessen Löslichkeit durch die Chloridionen des zugesetzten Kaliumchlorids weiter herabgesenkt wird.
Bilder:
Rutheniumchlorid im Sandbad zum Trocknen
Nach dem Durchmischen der drei Edukte mit wenig Wasser. Es bleiben zunächst noch Klümpchen übrig.
Nach Zusatz weiterer 70 ml Wasser und anfänglichem Erwärmen hat sich alles weitgehend aufgelöst. Die Farbe ändert sich dabei von rot nach grün...
...um dann wieder gelb zu werden. Nach weiterem Erwärmen geht die Farbe über gelb nach rot und anschließend hellt sich die rote Farbe stark auf.
Nach Zugabe des Kaliumchlorids fällt ein Teil des Komplexes aus. Deshalb wird nach Zugabe einiger Milliliter Wasser erneut erhitzt und abkühlen gelassen.
Beim Abkühlen bilden sich Kristallblättchen.
Boden des Erlenmeyerkolbens von unten betrachtet
Nach dem Filtrieren gewaschenes, ausgepresstes und getrocknetes Ru(bipy)3Cl2 * 6 H2O
Quelle:
R.N. Zare & B.H. Spencer (1995) Laser Experiments for Beginners. University Science Books, pp. 203-205. Eingeschränkte Buchvorschau bei Google Books
