Photosensitized aquation reactions of Cr(NH_{3 5}(NCS)²⁺

Abstract

Biacetyl and acridinium ion but not Michler's ketone sensitize the aquation of Cr(NH_{3 5}(NCS)²⁺ in 0.1 N sulfuric acid solution. Phosphorescence quenching occurs in first system, and the kinetics of this and of the sensitized reaction in the presence and absence of oxygen indicate that transfer of excitation energy occurs from the biacetyl first triplet state. The reaction is entirely one of ammonia aquation, indicating that the first quartet excited state of the complex is populated.

Acridinium ion sensitizes both ammonia and thiocyanate aquation, the presence of oxygen affecting the latter but not the former mode. The kinetics of the fluorescence quenching by the complex and that of the sensitized ammonia aquation indicate that the latter process is induced by the first singlet excited state of acridinium ion, along with a small component of thiocyanate aquation. The oxygen dependence results indicate that the remainder of the thiocyanate aquation is induced by the first triplet excited state of the donor. It is concluded that, in this system, the singlet excited state of acridinium ion populates the first quartet excited state of the complex ion while the triplet state populates the doublet excited state of the complex. Some of the complexities of excited state processes of Cr(III) complexes are discussed.

Zusammenfassung

Das Biacetyl und das Acridinium, nicht aber Michler's Keton sensibilisieren die Aquotisierung von Cr(NH_{3 5}(NCS)²⁺ in 0,1 n-Schwefelsäure-Lösung. Phosphoreszenzlöschung tritt im erstgenannten System auf und seine Kinetik, sowie die der sensibilisierten Reaktion, in Gegenwart sowie unter Ausschluß von Sauerstoff weist darauf hin, daß der Übergang der Anregungsenergie vom ersten Triplettzustand des Biacetyls stattfindet. Die Reaktion führt anschließend zur Aquotisierung von Ammoniak. Diese Tatsache weist darauf hin, daß der erste angeregte Quartettzustand des Komplexes besetzt wird. Das Acridinium sensibilisiert sowohl die Ammoniakals auch die Thiocyanat-Aquotisierung, wobei die Gegenwart von Sauerstoff zwar letztere, jedoch nicht erstere beeinflußt. Die Kinetik der Fluoreszenzlöschung durch den Komplex sowie die der sensibilisierten Ammoniak-Aquotisierung deuten darauf hin, daß letzterer Prozeß durch den ersten angeregten Singulettzustand des Acridiniums induziert wird, zusammen mit einem kleinen Teil der Thiocyanat-Aquotisierung. Die Sauerstoffabhängigkeit zeigt, daß der Rest der Thiocyanat-Aquotisierung durch den ersten angeregten Triplettzustand des Donors induziert wird. Daraus wird der Schluß gezogen, daß in diesem System der angeregte Singlettzustand des Acridiniums zur Besetzung des ersten angeregten Quartettzustands des Komplexes führt, wohingegen die Energie des Triplettzustands auf den angeregten Dublettzustand des Komplexes übertragen wird. Einige Probleme der Prozesse zwischen angeregten Zuständen von Cr(III)-Komplexen werden diskutiert.

Résumé

Les ions biacétyle et acridinium, mais non pas la cétone de Michler, sensibilisent l'hydratation de Cr(NH₃)₅(NCS)²⁺ dans une solution d'acide sulforique 0,1 N. L'extinction de la phosphorescence se produit dans le premier système; sa cinétique ainsi que celle de la réaction sensibilisée en présence et en l'absence d'oxygène indiquent que le transfert d'énergie d'excitation se produit à partir du premier état triplet du biacétyle. La réaction est totalement celle de l'hydratation de l'ammoniac, ce qui indique que le premier quartet excité du complexe se trouve peuplé.

L'ion acridinium sensibilise l'hydratation de l'ammoniac et du thiocyanate seule cette dernière réaction étant sensible à l'oxygène. La cinétique de l'extinction de fluorescence par le complexe ainse que celle de l'hydratation sensibilisée de l'ammoniac indiquent que ce dernier processus est induit par le premier état excité singulet de l'ion acridinium, avec parallèlement une faible hydratation du thiocyanate. Les résultats sur le rôle de l'oxygène montrent que le restant de l'hydratation du thiocyanate est induit par le premier triplet excité du donneur. On en conclue que dans ce système l'état excité singulet de l'ion acridinium peuple le premier quartet excité de l'ion complexe tandis que l'état triplet peuple l'état excité doublet du complexe. On discute certains détails complexes des processus d'excitation des complexes de Cr (III).