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 ;)
