Einleitung

Eine Tris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(III)-chlorid-Lösung wird in eine wässrige Lösung von Natriumborhydrid getropft. Dabei zeigt sich eine orangefarbene Chemolumineszenz.

 

Verwendete Chemikalien

Chemikalie

GHS02 – Flamme

GHS06 – Totenkopf mit gekreuzten Knochen

GHS08 – Gesundheitsgefahr

GHS05 – Ätzwirkung

Gefahr

5.0 g Natriumborhydrid, NaBH4 – 37.83 g/mol

Natriumtetrahydroborat (IUPAC), Natriumboranat, Natriumtetrahydridoborat

CAS-Nr.: 16940-66-2 – EG-Nr.: 241-004-4

Water-react. 1, Acute Tox. 3 (oral), Skin Corr. 1B, Eye Dam. 1, Repr. 1B, WGK 2

H260 In Berührung mit Wasser entstehen entzündbare Gase, die sich spontan entzünden können. H301 Giftig bei Verschlucken. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H360FD Kann die Fruchtbarkeit beeinträchtigen. Kann das Kind im Mutterleib schädigen. P231 + P232 Inhalt unter inertem Gas handhaben und aufbewahren. Vor Feuchtigkeit schützen. P260 Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol nicht einatmen. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz/Gehörschutz tragen. P303 + P361 + P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P304 + P340 + P310 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P305 + P351 + P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. EUH014 Reagiert heftig mit Wasser.

Merck, 106371, SDB vom 04.07.2021

GHS05 – Ätzwirkung

Gefahr

5.6 mL Schwefelsäure 95–97 %, H2SO4 – 98.08 g/mol

Schwefel(VI)-säure, Dihydrogensulfat, Monothionsäure, E 513, Vitriolöl (veraltet)

CAS-Nr.: 7664-93-9 – EG-Nr.: 231-639-5

Met. Corr. 1, Skin Corr. 1A, Eye Dam. 1, WGK 1

H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. P234 Nur in Originalverpackung aufbewahren. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz/Gehörschutz tragen. P303 + P361 + P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P304 + P340 + P310 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P305 + P351 + P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen. P363 Kontaminierte Kleidung vor erneutem Tragen waschen.

Sigma-Aldrich, 258105, SDB vom 12.08.2021

GHS03 – Flamme über einem Kreis

GHS08 – Gesundheitsgefahr

GHS07 – Ausrufezeichen

GHS09 – Umwelt

Gefahr

0.02 g Blei(IV)-oxid, PbO2 – 239.20 g/mol

Bleidioxid, Bleisuperoxid, Bleiperoxid

CAS-Nr.: 1309-60-0 – EG-Nr.: 215-174-5

Ox. Sol. 3, Acute Tox. 4 (oral, inhalativ), Repr. 1A, STOT RE 2, Aquatic Acute/Chronic 1, WGK 3

H272 Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel. H302 + H332 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken oder Einatmen. H360Df Kann das Kind im Mutterleib schädigen. Kann vermutlich die Fruchtbarkeit beeinträchtigen. H373 Kann die Organe schädigen bei längerer oder wiederholter Exposition. H410 Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung. P201 Vor Gebrauch besondere Anweisungen einholen. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P273 Freisetzung in die Umwelt vermeiden. P301 + P312 + P330 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. Mund ausspülen. P304 + P340 + P312 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P308 + P313 BEI Exposition oder falls betroffen: Ärztlichen Rat einholen/ärztliche Hilfe hinzuziehen.

Sigma-Aldrich, 518131, SDB vom 18.04.2021

GHS05 – Ätzwirkung

Gefahr

0.3 g Natriumhydroxid, NaOH – 40.00 g/mol

Ätznatron

CAS-Nr.: 1310-73-2 – EG-Nr.: 215-185-5

Met. Corr. 1, Skin Corr. 1A, Eye Dam. 1, WGK 1

H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. P234 Nur in Originalverpackung aufbewahren. P260 Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol nicht einatmen. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz/Gehörschutz tragen. P301 + P330 + P331 BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen. P303 + P361 + P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P305 + P351 + P338 BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser ausspülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter ausspülen.

Sigma-Aldrich, 306576, SDB vom 29.07.2021

 

0.021 g Tris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(II)-chlorid-Hexahydrat, C30H24Cl2N6Ru · 6 H2O – 748.62 g/mol

Rutheniumtris(2,2′-bipyridyl)dichlorid-Hexahydrat, Tris(2,2′-bipyridyl)dichlorruthenium(II), Ru(bpy)3Cl2

CAS-Nr.: 50525-27-4

WGK 3

Sigma-Aldrich, 544981, SDB vom 17.04.2019

 

Verwendete Geräte, Versuchsaufbau

2 × 250-ml-Becherglas, 2 × 100-ml-Becherglas, 300-ml-Erlenmeyerkolben, 3 × 100-ml-Messzylinder, Einwegpipette, Analysenwaage,
[UV-Lampe (λ = 366 nm)]

 

Versuchsdurchführung

Lösung 1 (1.0 m H2SO4): In einem 250-ml-Becherglas werden 5.6 mL konz. Schwefelsäure, unter Rühren, in 94.4 mL dest. Wasser geben. 30 mL dieser Lösung werden in das 100-ml-Becherglas für Lösung 2 gegeben. Der Rest der 1.0m Schwefelsäure kann aufbewahrt werden.

Lösung 2 (2 × 100-ml-Becherglas): In 30 mL 1.0m Schwefelsäure werden 0.021 g Tris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(II)-chlorid-Hexahydrat gelöst. Nun werden noch 0.02 g Blei(IV)-oxid zugegeben und solange gerührt, bis die Lösung eine grüngelbe oder grüne Farbe angenommen hat. Durch einen Analysentrichter mit Filter wird restliches Blei(IV)-oxid abgetrennt.

Lösung 3 (250-ml-Becherglas): In 50 mL dest. Wasser werden 0.3 g Natriumhydroxid gelöst. Nun werden 5.0 g Natriumborhydrid eingetragen, und solange gerührt bis sich auch dieses aufgelöst hat. Die fertige Lösung wird in einen 300-ml-Erlenmeyerkolben übertragen.

Der Erlenmeyerkolben mit der Natriumborhydrid-Lösung wird mit einem Rührfisch versehen und auf einen Magnetrührer gestellt. Die Lösung sollte mit Stufe 2–3 gut durchmischt werden. Der Raum muss jetzt abgedunkelt werden. Mit einer Einwegpipette wird jetzt die Tris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(III)-chlorid-Lösung tropfenweise zugegeben. Unter starkem Aufschäumen kann man jetzt eine kurze orangefarbene Chemolumineszenz beobachten. Wenn einem das Leuchten zu schwach ist, kann auch noch eine UV-Lampe eingesetzt werden.

 

Reaktionsgleichung

Herstellung von Tris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(III)-chlorid:

2 Ru(bipy)32+ + PbO2 + 4 H3O+ → 2 Ru(bipy)33++Pb2+ + 6 H2O

Abb. 1 – Bei der Reduktion des Ruthenium(III)-Komplexes werden Photonen emittiert.
Abb. 1 – Bei der Reduktion des Ruthenium(III)-Komplexes werden Photonen emittiert.

 

Durch die Verwendung von Natriumborhydrid als Reduktionsmittel entsteht aus dem Tris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(III)-chlorid das Tris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(II)-chlorid. Dieser Ruthenium(II)-komplex befindet sich in einem angeregten Zustand. Diese Anregungsenergie wird in Form von Licht abgestrahlt.

 

Medien

Abb. 2 – Lichtblitz 1.Abb. 3 – Lichtblitz 2.Abb. 4 – Lichtblitz 3.

 

 

Quellenangaben

[1]
B. Z. Shakhashiri. Chemiluminescence of Tris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(II) Ion. In: Chemical Demonstrations Vol. 1, Univ. of Wisconsin Press, 1983, 194–199.

 

Download

Chemolumineszenz mit Tris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(II)-chlorid

 

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