Kryštalická luminiscencia síranu sodného a draselného - Illumina
Miesto pre chemické pokusy a syntézy
Aktuálny čas: štvrtok 3. decembra 2020, 9:37 hod
Kryštalická luminiscencia síranu sodného a draselného
Moderátor: Moderátori
Kryštalická luminiscencia síranu sodného a draselného
Príspevok od Pok »Sobota 10. septembra 2016, 05:33
Kryštalická luminiscencia síranu sodného a draselného
Nasledujúci experiment sa zaobíde bez nebezpečných chemikálií a stále je jedným z najpôsobivejších príkladov luminiscencie kryštálov.
Kastról s vekom, Erlenmeyerova banka (1 L), kávový filter s držiakom
Ak chcete experiment zopakovať a znovu zahrejte obsah banky do varu, kým sa kryštály nerozpustia, po ochladení už často nie je pozorovaná luminiscencia. Namiesto toho musíte horúci nasýtený roztok znova filtrovať do čistej a suchej nádoby, aby bolo opakovanie úspešné. Ak to stále nie je úspešné, v banke sú buď kryštálové jadrá, ktoré sa potom musia umyť a vysušiť. Alebo je koncentrácia síranových iónov príliš veľká. V takom prípade možno namiesto síranu sodného použiť kuchynskú soľ, čo by malo zvýšiť spoľahlivosť experimentu. 2
Čas, ktorý sa prejaví pri prvých zábleskoch, sa môže líšiť v závislosti od toho, ako sa to deje. Pri veľmi pomalom ochladzovaní, napríklad v izolovanej nádobe, sa tvoria veľké kryštály a jednotlivé záblesky sa stávajú jasnejšími, zatiaľ čo ich frekvencia klesá.
Po ochladení roztoku vykryštalizuje dvojitý síran so zložením K4Na2 (SO4) 3 alebo 2 K2SO4 · Na2SO4. Mechanizmus luminiscencie kryštálov nebol ťažko preskúmaný. Emisia svetla závisí okrem iného od prítomnosti kyslíka a/alebo peroxidov, ktorých rozklad by mohol viesť k chemiluminiscencii v dôsledku čerstvo vytvorených, katalyticky aktívnych povrchov kryštálov. 3 Kvôli praskajúcim zvukom, ktoré sprevádzajú niektoré blesky, sa zdá byť možné aj vytvorenie mikrotrhlín, pri ktorých sa energia uvoľňuje vo forme svetla, podobne ako triboluminiscencia. Všeobecná teória predpokladá, že zhluky kryštálových semien sa počas kryštalizácie zrazia a vytvárajú vzrušené stavy, ktoré spôsobujú luminiscenciu počas prechodu do základného stavu. 4 Žiara, ktorá nastane, keď sa kryštály následne zlomia, je triboluminiscencia.
Pri opätovnom rozpustení a ochladení sa môže stať, že namiesto dvojitého síranu dve soli draselného a síranu sodného kryštalizujú navzájom oddelene bez toho, aby ukazovali svetlo. Prví pozorovatelia predpokladali, že dvojitá soľ sa musela vždy čerstvo pripraviť zmiešaním, pretože sa za fázový jav svetla považovala fázová zmena z amorfného do kryštalického stavu. 2 Tento predpoklad bol však neskôr vyvrátený. 5 Filtrácia znova v čistej banke by mohla vďaka rýchlemu miestnemu ochladeniu horúceho roztoku pri kontakte so dnom studenej nádoby zabezpečiť, aby ióny sodíka a draslíka do seba zapadali v kryštálovej mriežke pomerne „chaotickým“ spôsobom, takže je pravdepodobnejšie, že sa vytvorí dvojitý síran.
Výsledné kryštály sú izomorfné so síranom draselným. Pokyny (zdroj 1) uvádzajú, že ide o dekahydrát, ale nie je to správne. Keď sa 0,76 g vzorka zahriala na približne 300 ° C, nedošlo k merateľnému úbytku hmotnosti a ani v iných zdrojoch nie sú dôkazy o hydráte.
Roztok a kryštály je možné znovu použiť alebo zriediť a zneškodniť pomocou odpadovej vody alebo domového odpadu.
Dve soli dekahydrátu síranu sodného (vľavo) a síranu draselného (vpravo)
Keď sa horúci nasýtený roztok ochladí, na dne banky sa tvoria kryštály, ktorých povrch vyžaruje.
Dlhé pôsobenie luminiscencie kryštálov (4 minúty). V tomto prípade bolo riešenie izolované na ochladení, čím sa vytvorilo jasnejšie, ale menej zábleskov. Svetlé body sú kryštály vo svetle bleskov z nich vychádzajúcich. Rozmazané oblasti sú spôsobené odrazmi na stene cievy.
Po ochladení kryštály
Triboluminiscencia kryštálov
Video:
Video z luminiscencie kryštálov (priblíženie o niečo menšie, vidno tu iba najjasnejších približne 10% zábleskov)
Chcel by som poďakovať členovi youtube SuperR450, že mi umožnil vložiť jeho video.
[1] O. M. Olgin (1988) Experimental without Explosions, s. 230. ISBN 5030005617 (celý text)
[2] H. Rose (1841) O svetelných javoch pri tvorbe kryštálov. Pharmaceutisches Central-Blatt pre 1841, zväzok 12, 661-665. (odkaz)
[3] A. I. Voloshin a kol. (1994) Časové rozdelenie skupín kryštaloluminiscenčných fotónov po kryštalizácii dvojitej soli 2K2SO4 · Na2SO4 z vodných roztokov. Chémia s vysokou energiou, 28, 208-210.
[4] T. A. Ring (2001) Klastrová nukleácia veľkosti nanometrov. Advances in Colloid and Interface Science, 91, 473-499. doi: 10.1016/S0001-8686 (00) 00073-7
[5] E. Bandrowski (1895) O svetelných javoch počas kryštalizácie. Bulletin international de l'Académie des sciences de Cracovie - Comptes rendus, 75-78. (odkaz)