In eine Lösung aus Tris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(II)-chlorid, Wasser, Natriumperoxodisulfat, Acetonitril und Salzsäure werden unter Rühren Magnesiumspäne gegeben. Dabei zeigt sich eine orangefarbene Chemolumineszenz.
Verwendete Chemikalien
Chemikalie
Gefahr
1.10 g Natriumperoxodisulfat, Na2S2O8 – 238.10 g/mol
Dinatrium-[(sulfonatoperoxy)sulfonyl]oxidanid (IUPAC), Natriumpersulfat, Feinätzkristall, Natrium-µ-peroxo-bis(trioxosulfat), Naps CAS-Nr.: 7775-27-1 – EG-Nr.: 231-892-1 Ox. Sol. 3, Acute Tox. 4 (oral), Skin Irrit. 2, Resp. Sens. 1, Skin Sens. 1, STOT SE 3 (Atmungssystem), WGK 1 H272 Kann Brand verstärken; Oxidationsmittel. H302 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken. H315 Verursacht Hautreizungen. H317 Kann allergische Hautreaktionen verursachen. H334 Kann bei Einatmen Allergie, asthmaartige Symptome oder Atembeschwerden verursachen. H335 Kann die Atemwege reizen. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P220 Von Kleidung und anderen brennbaren Materialien fernhalten. P261 Einatmen von Staub vermeiden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301+P312 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P302+P352 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser waschen. Sigma-Aldrich, 216232, SDB vom 03.06.2023
Methylcyanid, Ethannitril CAS-Nr.: 75-05-8 – EG-Nr.: 200-835-2 Flam. Liq. 2, Acute Tox. 4 (oral, dermal, inhalativ), Eye Irrit. 2, WGK 2 H225 Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar. H302+H312+H332 Gesundheitsschädlich bei Verschlucken, Hautkontakt oder Einatmen. H319 Verursacht schwere Augenreizung. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. P301+P312 BEI VERSCHLUCKEN: Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM/Arzt anrufen. P303+P361+P353 BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT (oder dem Haar): Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen. P304+P340+P312 BEI EINATMEN: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Bei Unwohlsein 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. Merck, 100003, SDB vom 01.03.2024
Salzsäure rauchend, Chlorwasserstoff-Lösung CAS-Nr.: 7647-01-0 – EG-Nr.: 231-595-7 Met. Corr. 1, Skin Corr. 1B, Eye Dam. 1, STOT SE 3 (Atmungssystem), WGK 1 H290 Kann gegenüber Metallen korrosiv sein. H314 Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden. H335 Kann die Atemwege reizen. P234 Nur in Originalverpackung aufbewahren. P261 Einatmen von Staub/Rauch/Gas/Nebel/Dampf/Aerosol vermeiden. P271 Nur im Freien oder in gut belüfteten Räumen verwenden. P280 Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. 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, 339253, SDB vom 29.02.2024
Gefahr
Ca. 1 g Magnesium (Späne), Mg – 24.31 g/mol
CAS-Nr.: 7439-95-4 – EG-Nr.: 231-104-6 Flam. Sol. 1, Self-heat. 1, Water-react. 2, WGK nwg H228 Entzündbarer Feststoff. H251 Selbsterhitzungsfähig; kann in Brand geraten. H261 In Berührung mit Wasser entstehen entzündbare Gase. P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen sowie anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen. P223 Keinen Kontakt mit Wasser zulassen. P231+P232 Inhalt unter inertem Gas handhaben und aufbewahren. Vor Feuchtigkeit schützen. P235 Kühl halten. P240 Behälter und zu befüllende Anlage erden. P241 Explosionsgeschützte elektrische/Lüftungs-/Beleuchtungsgeräte verwenden. Sigma-Aldrich, 200905, SDB vom 01.03.2023
Vorbereitung des Rutheniumkomplexes: In einem 100-ml-Becherglas werden 0.075 g Tris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(II)-chlorid-Hexahydrat in 1 mL dest. Wasser gelöst.
Vorbereitung der Salzsäure 7 %: 8.10 g dest. Wasser werden in einem 100-ml-Becherglas vorgelegt, 1.89 g Salzsäure 37 % zugegeben und miteinander vermengt.
In ein 150-ml-Becherglas werden folgende Stoffe zugegeben und nach jedem Schritt die Zutat durch Rühren gelöst: 50 mL dest. Wasser, 1.1 g Natriumperoxodisulfat, 50 mL Acetonitril und die vorbereitete Lösung des Rutheniumkomplexes. Idealerweise liegt der pH-Wert der Lösung bei 1.2 (+/− 0.05), was mit Salzsäure 7 % eingestellt werden kann. Ohne den pH-Wert zu messen, können auch einfach 2 mL Salzsäure 7 % hinzugegeben werden. Um die Chemolumineszenz zu starten, wird ein Spatel Magnesiumspäne unter Rühren hinzugefügt (0.2–5 mm Korngröße, am besten ca. 1 mm). An der Oberfläche der Magnesiumspäne leuchtet es kräftig Orange. Durch das Rühren entsteht der Effekt eines »Feuersturms«. Hört man auf zu rühren, setzen sich die Späne ab und es sieht es aus wie glühende Kohlen auf dem Boden.
Reaktionsgleichung
Das elementare Magnesium dient als Reduktionsmittel und wird selbst oxidiert, d.h., es gibt Elektronen ab. Mg → Mg + 2 e−
Der Rutheniumkomplex sowie das Peroxodisulfat-Anion nehmen jeweils ein Elektron auf. Dabei entstehen aus dem Peroxodisulfat ein Sulfat-Anion und ein Sulfat-Radikal. Ru(bipy)32+ + e− → Ru(bipy)3+ S2O82− + e− → SO42− + SO4−•
Der reduzierte Ruthenium-Komplex wird von dem Sulfatradikal oxidiert und so in die angeregte Form überführt, welche das orange Licht aussendet (610 nm). Ru(bipy)3+ + SO4−• → *Ru(bipy)32+ + SO42−
Abb. 1 – Photonenemission des angeregten Rutheniumkomplexes.
E. Bolton und M. M. Richter. Chemiluminescence of Tris(2,2′-bipyridyl)ruthenium(II): A glowing experience. J. Chem. Educ.2001,78 (1), 47–48. DOI: 10.1021/ed078p47
[3]
H. S. White und A. J. Bard. Electrogenerated chemiluminescence. 41. Electrogenerated chemiluminescence and chemiluminescence of the Ru(2,2′-bpy)32+-S2O82− system in acetonitrile-water solutions. J. Am. Chem. Soc.1982,104 (25), 6891–6895. DOI: 10.1021/ja00389a001
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![Abb. 2 – Seitliche Ansicht [1].](/images/experimente/chemolumineszenz_mit_tris_2_2_bipyridyl_ruthenium_ii_chlorid_und_magnesium/chemolumineszenz_mit_tris_2_2_bipyridyl_ruthenium_ii_chlorid_und_magnesium_01.jpg "Abb. 2 – Seitliche Ansicht [1].")
![Abb. 3 – Glühende Kohlen [1].](/images/experimente/chemolumineszenz_mit_tris_2_2_bipyridyl_ruthenium_ii_chlorid_und_magnesium/chemolumineszenz_mit_tris_2_2_bipyridyl_ruthenium_ii_chlorid_und_magnesium_02.jpg "Abb. 3 – Glühende Kohlen [1].")