Кристалічна люмінесценція сульфату натрію калію - Illumina

Сайт для хімічних експериментів та синтезів

кристалічна

Поточний час: четвер, 3 грудня 2020 р., 9:37 ранку

Кристалічна люмінесценція сульфату натрію калію

Модератор: Модератори

Кристалічна люмінесценція сульфату натрію калію

Внесок від Пок »Субота, 10 вересня 2016 р., 05:33

Кристалічна люмінесценція сульфату натрію калію

Наступний експеримент працює без небезпечних хімічних речовин і досі є одним з найбільш вражаючих прикладів люмінесценції кристалів.

Каструля з кришкою, колба Ерленмейєра (1 л), кавовий фільтр із тримачем

Якщо ви хочете повторити експеримент, нагріваючи вміст колби до кипіння ще раз, поки кристали не розчиняться, люмінесценція часто більше не спостерігається при охолодженні. Натомість вам доведеться знову відфільтрувати гарячий насичений розчин у чисту суху посудину, щоб повторення вдалося. Якщо це все одно не вдається, у колбі є або кристалічні ядра, які потім потрібно промити та висушити. Або концентрація сульфат-іонів занадто велика. У цьому випадку замість сульфату натрію можна використовувати кухонну сіль, що має зробити експеримент більш надійним. 2

Залежно від того, як це проводиться, час до появи перших спалахів може змінюватися. При дуже повільному охолодженні, наприклад, в ізольованій посудині, утворюються великі кристали, а окремі спалахи стають яскравішими, а їх частота зменшується.

Коли розчин охолоджується, кристалізується подвійний сульфат зі складом K4Na2 (SO4) 3 або 2 K2SO4 · Na2SO4. Механізм кристалічної люмінесценції навряд чи досліджений. Випромінювання світла, серед іншого, залежить від присутності кисню та/або пероксидів, розкладання яких може призвести до хемілюмінесценції завдяки свіжоутвореним каталітично активним поверхням кристалів. 3 Через тріскучі шуми, що супроводжують деякі блискавки, також представляється можливим утворення мікротріщин, при цьому енергія виділяється у вигляді світла, подібно до триболюмінесценції. Загальна теорія передбачає, що скупчення кристалів насіння стикаються між собою під час кристалізації, створюючи збуджені стани, що викликають люмінесценцію при переході в основний стан. 4 Світіння, яке виникає, коли кристали згодом руйнуються, - це триболюмінесценція.

При повторному розчиненні та охолодженні може статися так, що замість подвійного сульфату дві солі калію та сульфат натрію кристалізуються окремо одна від одної, не показуючи світла. Перші спостерігачі припускали, що подвійна сіль повинна бути завжди свіжоприготованою шляхом її плавлення, оскільки фазовий перехід від аморфного до кристалічного стану передбачався причиною світлового явища. 2 Однак це припущення згодом було спростовано. 5 Повторна фільтрація в чистій колбі може, завдяки швидкому локальному охолодженню гарячого розчину, коли він потрапляє на дно холодної посудини, забезпечити, щоб іони натрію та калію відносно «брудно» з’єднувались у кристалічній решітці, так що подвійний сульфат з більшою ймовірністю утворює.

Отримані кристали ізоморфні сульфату калію. В інструкції (джерело 1) зазначено, що це декагідрат, але це неправильно. При нагріванні зразка 0,76 г до приблизно 300 ° C не було помітної втрати ваги, а в інших джерелах також немає доказів гідрату.

Розчин та кристали можна використовувати повторно або розбавляти та утилізувати через стічні води або побутові відходи.


Дві солі декагідрат сульфату натрію (ліворуч) і сульфат калію (праворуч)


Коли гарячий насичений розчин охолоджується, на дні колби утворюються кристали, поверхня яких випромінює світіння.


Тривала експозиція кристалічної люмінесценції (4 хв). У цьому випадку розчин виділяли при охолодженні, виробляючи яскравіші, але менше спалахів. Яскраві точки - це кристали у світлі блискавок, що виходять від них. Розмиті ділянки спричинені відбиттями на стінці судини.


Кристали після охолодження


Триболюмінесценція кристалів


Відео:
Відео кристалічної люмінесценції (трохи менший підхід, тут можна побачити лише найяскравіші приблизно 10% спалахів)

Я хотів би подякувати члену YouTube SuperR450 за те, що він дозволив мені вставити його відео.

[1] О. М. Олгін (1988) Експерименти без вибухів, с. 230. ISBN 5030005617 (повний текст)

[2] Х. Роуз (1841) Про явища світла при утворенні кристалів. Pharmaceutisches Central-Blatt за 1841 р., Том 12, 661-665. (посилання)

[3] А. І. Волошин та ін. (1994) Розподіл часу груп кристалів фотолумінесценції при кристалізації бінарної солі 2K2SO4 · Na2SO4 з водних розчинів. Хімія високих енергій, 28, 208-210.

[4] Т. А. Рінг (2001) Зародження кластерів із нанорозміром. Досягнення колоїдної науки та інтерфейсу, 91, 473-499. doi: 10.1016/S0001-8686 (00) 00073-7

[5] Е. Бандровський (1895) Про явища світла під час кристалізації. Міжнародний вісник Академії наук про Краків - Comptes rendus, 75-78. (посилання)