FerrioxalatVerfahren

Das Ferrioxalat-Verfahren, auch Ferrioxalato-Verfahren genannt, ist ein in der Photochemie verbreitetes Actinometer zur Bestimmung der einfallenden Photonen. Es dient vor allem der Kalibrierung von Lichtquellen und der Messung der actinischen Photonenzahl in photochemischen Experimenten.

Prinzip: In einer wässrigen, sauren Lösung wird Kaliumferrioxalat K3[Fe(C2O4)3] verwendet. Unter Lichtabsorption wird Fe(III) zu Fe(II) reduziert, während das Oxalat-Ligand zu CO2 oxidiert wird. Die Menge des gebildeten Fe2+ ist proportional zur absorbierten Photonenzahl multipliziert mit dem Quantenwirkungsgrad, der je nach Wellenlänge variiert. Der Quantenwirkungsgrad liegt für viele Spektralbereiche nahe bei eins, sodass die Fe2+-Bildung ein Maß für die eingehende Lichtmenge ist.

Bestimmung von Fe2+: Das Fe2+-Ion wird durch Bildung eines farbigen Komplexes mit 1,10-Phenanthrolin (oder Ferrozinen) nachgewiesen. Der Fe(II)-Phenanthrolin-Komplex Fe(phen)3^2+ zeigt eine charakteristische Rotfärbung, deren Extremwert bei etwa 510 nm im Spektralphotometer gemessen wird.

Durchführung: Eine definierte Menge Ferrioxalat wird belichtet, die Belichtungszeit festgelegt, danach wird die Reaktion gestoppt und Fe2+ durch den Farbstoff-Komplex gebunden. Die konzentrationsabhängige Absorption dient der Quantifizierung von Fe2+ und damit der Bestimmung der Photoneneinstrahlung bzw. des Photonflusses der verwendeten Lichtquelle. Aus dem gemessenen Fe2+-Gehalt und dem bekannten Quantenwirkungsgrad lässt sich die irradiierte Lichtmenge berechnen.

Historie und Anwendungen: Das Verfahren wurde in den 1950er Jahren von Hatchard und Parker entwickelt und hat sich als zuverlässiges, gut charakterisiertes Actinometer etabliert. Es wird zur Kalibrierung von UV- und sichtbaren Lichtquellen, Solar-Simulatoren sowie in der Photochemie zur Bestimmung actinischer Dosis verwendet. Einschränkungen ergeben sich aus der Wellenlängenabhängigkeit des Quantenwirkungsgrads, Temperatur- und Lösungseffekten sowie der Notwendigkeit einer sauren Umgebung.