Verrassende reactiviteit van Leids kopercomplex

Een organisch koper(1)-complex dat zich niet laat oxideren door de zuurstof uit de lucht, maar juist selectief door de aanwezige koolstofdioxide. Met die bizarre vondst staan Lies Bouwman (Leiden Institute of Chemistry) en collega’ s deze week in Science.

De verbinding is een dimeer, met twee Cu⁺-ionen en twee identieke liganden die via een zwavelbrug zijn gekoppeld. Twee van die dimeren blijken samen in totaal vier CO₂-moleculen in de tang te nemen en om te zetten in vier radicalen die meteen weer worden gecombineerd tot twee oxalaatanionen. Daarbij wordt Cu⁺ geoxideerd tot Cu²⁺, en dat is te zien doordat de oplossing verkleurt van lichtgeel naar blauwgroen.

Het oxalaat kun je vervolgens verwijderen door een lithiumzout toe te voegen, dat het laat neerslaan als lithiumoxalaat. Daarna volstaat een klein potentiaalverschil (50 mV) om Cu²⁺ weer te reduceren tot Cu⁺, waarna het complex weer nieuwe CO₂ kan opnemen.

Het lithiumoxalaat is in principe om te zetten in oxaalzuur, een stof die onder meer wordt verkocht als schoonmaakmiddel.

Bouwman noemt het systeem “merkwaardig stabiel”. Stel je het bloot aan puur koolstofdioxide, met continu dat potentiaalverschil en voldoende toevoer van lithium, dan blijft het minstens zes uur lang CO₂ opnemen. De reactie stopt pas wanneer de hele cel verstopt zit met lithiumoxalaatkristallen.

Voorlopig is het systeem nog lang niet bruikbaar om op grote schaal het broeikaseffect mee te bestrijden. Bovendien is nog volstrekt onduidelijk waar de wonderlijke reactiviteit van het complex precies op berust. Maar een van de referees betitelt het wel als een fundamentele doorbraak.

bron: Universiteit Leiden