wtorek, 25 września 2012

Termochromizm luminescencyjny klasteru CuI z pirydyną


Zapewne niektórzy z Was pamiętają samochodziki zabawki, których kolor ulegał zmianie po zanurzeniu w ciepłej wodzie a następnie, gdy autko znalazło się w ponownie w niższej temperaturze, pierwotny kolor powracał. Zjawisko tego typu nazywa się termochromizmem czyli zależnością barwy danej substancji od temperatury środowiska, w którym się ona znajduje. Fenomenem o podobnej naturze jest termochromizm luminescencyjny, to jest zdolność substancji do zmiany barwy emisji fluorescencji w zależności od temperatury. Ekspertem w zakresie spektroskopii i tym podobnych spraw nigdy nie byłem, ale muszę przyznać, iż zawsze fascynowały mnie różnorodne zjawiska optyczne powiązane z procesami chemicznymi i fizycznymi. Całkiem niedawno, przeglądając niezastąpiony Journal of Chemical Education w celu znalezienia nowych preparatów na laboratoria z chemii nieorganicznej, odkryłem dość świeżą publikację, w której dowiedziałem się jak można w trywialny sposób przygotować ciekawy związek wykazujący wspomniany wyżej termochromizm luminescencyjny. Jako że materiałami do syntezy dysponowałem, jak szalony zabrałem się do syntezy! ;) Omawiany związek jest klasterowym kompleksem jodku miedzi(I) oraz pirydyny. Oto schemat reakcji syntezy oraz procedura doświadczalna:


W zlewce o pojemności 100 mL umieszcza się 1.25 g (6.5 mmol) CuI, 15 mL acetonitrylu oraz mieszadełko magnetyczne. Zawiesinę należy mieszać intensywnie. W trakcie mieszania dodaje się kolejno 25 mg kwasu askorbinowego oraz 0.75 g (4.5 mmol) KI. Całość należy mieszać aż do uzyskania klarownego, żółtego roztworu. W szklanej fiolce rozpuszcza się ok 0.52 mL (6.7 mmol) pirydyny w 5 mL acetonitrylu. Tak przygotowany roztwór pobiera się za pomocą strzykawki a następnie wkrapla do intensywnie mieszanego roztworu CuI. Niemalże natychmiast zaczyna wytrącać się osad. Całość miesza się przez 10 minut, a następnie dodaje 25 mL wody w celu całkowitego strącenia kompleksu. Osad sączy się na lejku ze spiekiem i przemywa wodą destylowaną (dwa razy po 50 mL) oraz jedną porcją etanolu (50 mL). Kompleks należy wysuszyć na powietrzu, bądź w eksykatorze próżniowym. Wydajność – ok. 90%.

Natychmiast po przygotowaniu kompleksu, postanowiłem sprawdzić czy faktycznie uda się uzyskać opisywany w publikacji efekt. Zgasiłem światło, naniosłem niewielką porcję preparatu na szpatułkę oraz ciemną tekturową kartkę, a następnie potraktowałem światłem UV z mojej przenośnej lampki (długość fali – 366 nm). Oto rezultat:


A teraz zobaczcie jak wygląda próbka na szpatułce po zanurzeniu w ciekłym azocie (przypominam: -196oC !), obok dla porównania próbka w temperaturze pokojowej:


Zdjęcia może nie najlepszej jakości, ale rezultat jest widoczny! :) Po krótkiej chwili, barwa zaczęła znów ulegać zmianie:



Nie omieszkałem się również przygotować czegoś nieco bardziej spektakularnego :) :


Jak widzicie, preparat "działa" doskonale! :) Co więcej, syntezę udało się przeprowadzić z powodzeniem przy użyciu 40-letnich odczynników! (CuI, KI, kwas askorbinowy - wszystkie z POChu, jeszcze z lat 70!). Osoby zainteresowane bardziej tym tematem odsyłam do artykułu Preparation and Luminescence Thermochromism of Tetranuclear Copper(I)–Pyridine–Iodide Clusters w Journal of Chemical Education (gdzie, m. in. podano jak zmienić nieco barwę luminescencji poprzez wykorzystanie podstawionych pochodnych pirydyny). 

Pozdrawiam ;)





4 komentarze:

Kuba Grom pisze...

Bardzo ciekawe! Może uda się namówić wykładowcę aby coś takiego zrobić pod przykrywką przygotowań do jesiennych pokazów naukowych. A jak na barwę wpływa podgrzanie?

Anonimowy pisze...

Nurdrage jakiś czas temu przeprowadzał różne doświadczenia z tym kompleksem:
http://www.youtube.com/watch?v=8jDFx7yeBvw&feature=plcp

D pisze...

No, muszę przyznać, że flimik robi wrażenie ;)

Kuba - jutro jeszcze sam zobaczę jak wygląda z ogrzewaniem ;)

Anonimowy pisze...

Tutaj nawet prościej i tez po polsku:) http://weirdscience.eu/Fluorescencyjna%20termochromia.html