Homogene Photokatalyse in Photo-Blue-Bottle - Experimenten

Sekundarstufe II
- V1 Blaufärbung der PBB-Lösung (wässrige Lösung aus Ethylviologen = Substrat, Proflavin = Photokatalysator und EDTA = Opferdonor) durch Lichtbestrahlung (blaues oder weißes Licht) und Entfärbung durch Schütteln im halbvollen, verschlossenen Rggl.
- V2 PBB in Abwesenheit von O2 im vollen, verschlossenen Rggl.
- V3 PBB in einer elektrochemischen Messanordnung aus zwei elektrolytüberbrückten Halbzellen mit einer bestrahlten und einer unbestrahlten PBB-Lösung (Solar-Akku mit Halbzellen)
- V4 Kompakt-Zelle aus FTO-Glas, Filterpapier mit PBB-Lösung und Rasierscherfolien (Solar-Akku als Kompakt-Zelle)
- V5 PBB-Variationen mit alternativen Substraten und Photokatalysatoren
Fachinhalte
gekoppelte Reaktionszyklen des Substrats und des Photokatalysators, lichtgetriebene Reaktionszyklen des Photokatalysators, Photoelektronentransfer, Redoxpaare und ihre Redoxpotentiale im Grundzustand und im angeregten Zustand, Lichtenergiekonversion und –speicherung im reduzierten Substrat, quantitative Ermittlung des Substrat-Umsatzes; Relation: Struktur-Farbe beim der farblosen und der blauen Form des Substrats
Inhaltsfelder
Stoffkreisläufe (PBB als Modellversuch zum Kreislauf Photosynthese-Zellatmung);
Elektrochemie (Redox-reaktionen und -potentiale, Nernst-Gleichung); Katalyse (Abgrenzung der Photokatalyse zur Katalyse); Energetik (Umwandlung von Strahlungsenergie in chemische Bindungsenergie) (Sek. II); Che/Bio: PBB und Kohlenstoff-Kreislauf in der Biosphäre