Kálium-nátrium-szulfát kristály lumineszcenciája - Illumina
A kémiai kísérletek és szintézisek helyszíne
Jelenlegi idő: 2020. december 3., csütörtök, 9:37
Kálium-nátrium-szulfát kristály lumineszcenciája
Moderátor: Moderátorok
Kálium-nátrium-szulfát kristály lumineszcenciája
Közreműködés: Pok »2016. szeptember 10., szombat, 05:33
Kálium-nátrium-szulfát kristály lumineszcenciája
A következő kísérlet veszélyes vegyi anyagok nélkül kezelhető, és még mindig a kristály lumineszcencia egyik legimpozánsabb példája.
Fazék fedővel, Erlenmeyer-lombik (1 L), kávészűrő tartóval
Ha meg akarja ismételni a kísérletet úgy, hogy a lombik tartalmát ismét felforraljuk, amíg a kristályok fel nem oldódnak, akkor a lumineszcenciát hűtés közben gyakran nem figyeljük meg. Ehelyett a forró telített oldatot újra tiszta, száraz edénybe kell szűrnie, hogy az ismétlés sikeres legyen. Ha ez még mindig sikertelen, akkor mindkét lombikban vannak kristálymagok, amelyeket aztán ki kell mosni és szárítani. Vagy a szulfátionok koncentrációja túl nagy. Ebben az esetben asztali sót lehet használni nátrium-szulfát helyett, aminek megbízhatóbbá kell tennie a kísérletet. 2
Az első villanások megjelenéséhez szükséges idő a végrehajtás módjától függően változhat. Nagyon lassú lehűlés esetén, például egy elszigetelt edényben, nagy kristályok képződnek, és az egyes villanások fényesebbé válnak, miközben a frekvenciájuk csökken.
Amikor az oldat lehűl, K4Na2 (SO4) 3 vagy 2 K2SO4 · Na2SO4 összetételű kettős szulfát kristályosodik. A kristály lumineszcencia mechanizmusát alig kutatták. A fénykibocsátás többek között az oxigén és/vagy peroxidok jelenlététől függ, amelyek bomlása kemilumineszcenciához vezethet a frissen képződött, katalitikusan aktív kristályfelületek miatt. 3 Az egyes villámokat kísérő recsegő zajok miatt a mikrorepedések képződése is elképzelhetőnek tűnik, az energia fény formájában szabadul fel, hasonlóan a tribolumineszcenciához. Egy általános elmélet azt feltételezi, hogy a kristálymagcsomók ütköznek egymással a kristályosodás során, olyan gerjesztett állapotokat hozva létre, amelyek lumineszcenciát okoznak az alapállapotba való átmenetkor. 4 Az a fény, amely akkor következik be, amikor a kristályok később megszakadnak, a tribolumineszcencia.
Az újbóli feloldás és lehűlés során előfordulhat, hogy a kettős szulfát helyett a két só, a kálium és a nátrium-szulfát, egymástól külön-külön kristályosodik, anélkül, hogy fényt mutatna. Az első megfigyelők azt feltételezték, hogy a kettős sót mindig frissen kell elkészíteni, összeolvasztva, mivel feltételezzük, hogy az amorf és a kristályos állapot közötti fázisváltozás okozza a fényjelenséget. 2 Ezt a feltételezést azonban később cáfolták. 5 A tiszta lombikba történő újbóli szűrés a forró oldat gyors helyi lehűlése miatt, amikor érintkezik a hideg tartály fenekével, biztosíthatja, hogy a nátrium- és káliumionok viszonylag "rendetlenül" illeszkedjenek egymáshoz a kristályrácsban, így nagyobb valószínűséggel képződik a kettős szulfát.
A kapott kristályok izomorfak a kálium-szulfáttal. Az utasítások (1. forrás) kimondják, hogy dekahidrátról van szó, de ez nem helyes. Amikor 0,76 g mintát kb. 300 ° C-ra melegítettek, nem volt mérhető súlycsökkenés, és más forrásokban sem volt bizonyíték a hidrátra.
Az oldatot és a kristályokat újrafelhasználhatjuk vagy hígíthatjuk, és szennyvízzel vagy háztartási hulladékkal együtt megsemmisíthetjük.
A két só, nátrium-szulfát-dekahidrát (balra) és kálium-szulfát (jobbra)
Amikor a forró, telített oldat lehűl, kristályok képződnek a lombik alján, amelyek felülete ragyogást bocsát ki.
A kristály lumineszcencia hosszú expozíciója (4 perc). Ebben az esetben az oldatot hűtés közben izolálták, így erősebb, de kevesebb villanást eredményezett. A fényes pontok kristályok a belőlük kiáramló villámok fényében. Az elmosódott területeket az érfal visszaverődése okozza.
Kristályok lehűlés után
A kristályok tribolumineszcenciája
Videó:
Videó a kristály lumineszcenciáról (valamivel kisebb megközelítés, itt csak a villanások kb. 10% -a látható)
Szeretnék köszönetet mondani a youtube-tagnak, a SuperR450-nek, hogy lehetővé tette a videó beágyazását.
[1] O. M. Olgin (1988) Kísérletek robbanások nélkül, 230. oldal. ISBN 5030005617 (teljes szöveg)
[2] H. Rose (1841) A kristályok képződésének fényjelenségeiről. Pharmaceutisches Central-Blatt 1841-re, 12. kötet, 661-665. (link)
[3] A. I. Voloshin és mtsai. (1994) A 2K2SO4 · Na2SO4 bináris só vizes oldatokból való kristályosításakor a kristályolumineszcens fotonok csoportjainak időeloszlása. Nagy energiájú kémia, 28, 208-210.
[4] T. A. Ring (2001) Nano méretű klaszter magképződés. Advances in Colloid and Interface Science, 91, 473-499. doi: 10.1016/S0001-8686 (00) 00073-7
[5] E. Bandrowski (1895) A kristályosítás alatti fényjelenségekről. Cracovie Nemzetközi Tudományos Értesítő - Comptes rendus, 75-78. (link)