Кристална луминесценция на калиев натриев сулфат - Illumina
Сайтът за химически експерименти и синтези
Текущо време: четвъртък, 3 декември 2020 г., 9:37 ч
Кристална луминесценция на калиев натриев сулфат
Модератор: Модератори
Кристална луминесценция на калиев натриев сулфат
Принос от Pok »Събота 10 септември 2016 г., 05:33
Кристална луминесценция на калиев натриев сулфат
Следващият експеримент се справя без опасни химикали и все още е един от най-впечатляващите примери за кристална луминисценция.
Тенджера с капак, колба на Ерленмайер (1 L), филтър за кафе с държач
Ако искате да повторите експеримента, като отново нагреете съдържанието на колбата до кипене, докато кристалите се разтворят, луминесценцията често не се наблюдава при охлаждане. Вместо това трябва да филтрирате горещия наситен разтвор отново в чист, сух съд, за да успее повторението. Ако все още е неуспешно, в колбата има или кристални семена, които след това трябва да бъдат измити и изсушени. Или концентрацията на сулфатни йони е твърде голяма. В този случай вместо натриев сулфат може да се използва трапезна сол, което трябва да направи експеримента по-надежден. 2
В зависимост от начина, по който се извършва, времето, необходимо за появата на първите мигания, може да варира. При много бавно охлаждане, напр. в изолиран буркан се образуват големи кристали и отделните светкавици стават по-ярки с намаляването на тяхната честота.
Когато разтворът се охлади, кристализира двоен сулфат със състав K4Na2 (SO4) 3 или 2 K2SO4 · Na2SO4. Механизмът на кристална луминесценция почти не е изследван. Излъчването на светлина зависи, наред с други неща, от наличието на кислород и/или пероксиди, чието разлагане може да доведе до хемилуминесценция поради прясно образувани, каталитично активни кристални повърхности. 3 Поради пукащите шумове, придружаващи някои мълнии, образуването на микропукнатини също изглежда възможно, като енергията се отделя под формата на светлина, подобно на триболуминесценцията. Обща теория предполага, че клъстерите от кристални семена се сблъскват помежду си по време на кристализацията, създавайки възбудени състояния, които причиняват луминесценция при преминаване в основно състояние. 4 Сиянието, което възниква, когато кристалите впоследствие се счупят, е триболуминесценция.
При повторно разтваряне и охлаждане може да се случи така, че вместо двойния сулфат, двете соли калий и натриев сулфат кристализират отделно една от друга, без да показват никаква светлина. Първите наблюдатели предполагат, че двойната сол винаги трябва да бъде прясно приготвена чрез разтопяването й, тъй като се предполага, че фазовата промяна от аморфно в кристално състояние е причината за светлинния феномен. 2 По-късно обаче това предположение беше опровергано. 5 Повторното филтриране в чиста колба би могло, поради бързото локално охлаждане на горещия разтвор, когато влезе в контакт с дъното на студения съд, да гарантира, че натриевите и калиевите йони се вписват в относително "разхвърлян" начин в кристалната решетка, така че двойният сулфат е по-вероятно да се образува.
Получените кристали са изоморфни с калиев сулфат. Инструкциите (източник 1) посочват, че това е декахидрат, но това не е правилно. Когато проба от 0,76 g беше нагрята до приблизително 300 ° C, нямаше измерима загуба на тегло и няма доказателства за хидрат и в други източници.
Разтворът и кристалите могат да бъдат използвани повторно или разредени и изхвърлени в канализацията или в битовите отпадъци.
Двете соли натриев сулфат декахидрат (вляво) и калиев сулфат (вдясно)
Когато горещият наситен разтвор се охлади, на дъното на колбата се образуват кристали, чиято повърхност излъчва блясък.
Дълго излагане на кристална луминесценция (4 минути). В този случай разтворът се изолира при охлаждане, произвеждайки по-ярки, но по-малко светкавици. Ярките точки са кристали в светлината на мълниите, излъчвани от тях. Размитите участъци са причинени от отражения върху стената на съда.
Кристали след охлаждане
Триболуминесценция на кристалите
Видео:
Видео на кристалната луминесценция (малко по-малък подход, само най-ярките около 10% от светкавиците могат да се видят тук)
Бих искал да благодаря на члена на YouTube SuperR450, че ми позволи да вградя неговия видеоклип.
[1] О. М. Олгин (1988) Експерименти без експлозии, стр. 230. ISBN 5030005617 (пълен текст)
[2] Х. Роуз (1841) За светлинните явления при образуването на кристали. Pharmaceutisches Central-Blatt за 1841 г., том 12, 661-665. (връзка)
[3] A. I. Voloshin et al. (1994) Разпределение на времето на групи от кристалилуминесцентни фотони при кристализация на 2K2SO4 · Na2SO4 бинарна сол от водни разтвори. Химия на високите енергии, 28, 208-210.
[4] T. A. Ring (2001) Наноразмерно клъстерно зародиш. Напредъкът в колоидната и интерфейсната наука, 91, 473-499. doi: 10.1016/S0001-8686 (00) 00073-7
[5] Е. Бандровски (1895) За светлинните явления по време на кристализация. Bulletin international de l'Académie des science de Cracovie - Comptes rendus, 75-78. (връзка)