Что внутри неоновые палочки
Хемилюминесценция люминола / что внутри «светящихся палочек»?
Наверняка вы хоть раз видели химические источники света — светящиеся палочки, которые начинают работать после «переламывания». Внутри — стеклянная капсула, которая при этом ломается, и начинается какая-то мистическая химическая реакция. Мне всегда было интересно разобраться, как это работает.
Энергия связи молекул, освобождающаяся во время химической реакции — может выделится в виде тепла (к чему мы все привыкли), а в редких случаях может — в виде излучения кванта света. Излучение света во время химической реакции называется хемилюминесценцией. Существуют 2 наиболее распространенных реакции с хемилюминесценцией: окисление Люминола и окисление TCPO в присутствии органических красителей.
Отличие в том, что Люминол светится сам, а TCPO — передает энергию молекулам органического красителя (вроде Родамина), и таким образом можно управлять цветом свечения выбирая краситель. Про TCPO (включая его синтез) можно посмотреть на YouTube (использование синтез), а вариант с Люминолом — под катом.
Что нам понадобится
1$ за грамм. Не жадничайте, 1-2-3 грамма вполне хватит для экспериментов.
Люминол растворяется только в щелочной среде — потому нужен гидроксид натрия (NaOH) или калия (KOH). Продается в химическом магазине (например Русхим).
Во многих примерах, которые можно найти в интернете — реакцию с Люминолом проводят в водной среде (добавляя перекись водорода). Но свечение в этом случае слабое, и очень кратковременное (единицы/десятки секунд). Намного лучшего результата можно добиться, если в качестве растворителя использовать диметилсульфоксид (DMSO), продается в аптеке под именем Димексид. При работе с ним нужно соблюдать осторожность и надевать перчатки — он хоть сам и не ядовит, но легко проникает через кожу, унося с собой в кровь любую растворимую грязь на руках. Может иметь легкий неприятный запах из-за примесей, так что лучше не нюхать. Цвет свечения кстати отличается — в водной среде он синий, в DMSO — бирюзовый. Почему так получается — вопрос интересный.
В качестве источника кислорода — в простейшем случае может использоваться кислород воздуха, или гидроперит из аптеки. Перекись водорода использовать нельзя, т.к. там есть вода.
И наконец катализатор — в случае DMSO он не обязателен, но можно пробовать варианты с кровью, гематогеном и соком хрена(!). Я пробовал с высохшей кровью и сульфатом меди — ничего хорошего не вышло. Возможно катализатор важен только для реакции в водной среде.
Главный секрет
Основная сложность — как и сколько чего класть, чтобы все работало? Немало попыток ушло на поиск хорошо работающего варианта.
Как оказалось, гидроксида много не бывает, и его можно брать примерно на половину объема DMSO, даже если он не растворяется. Люминола — по объему 1-2-3 спичечных головки на 100мл. Именно наличие не растворившихся гранул гидроксида — ключевой фактор для начала реакции. Яркость свечения — зависит от температуры, и количества растворенного кислорода. Без гидроперита свечение очень быстро остается только в поверхностном слое жидкости — где есть доступ кислорода воздуха:
Стоит заметить, что об абсолютной яркости по снимкам и видео судить сложно из-за автоэкспозиции. Например следующий пример — ярче предыдущего, но из-за бОльшей светящейся массы экспозиция получилась короче. В целом, при такой яркости можно читать, хоть и не комфортно.
1г гидроперита на 100мл жидкости, и перемешать — свечение будет по всему объему:
Свечение постепенно будет затухать, но даже после 30 часов реакция все еще идет:
И наконец, можно посмотреть на видео
Первый кадр — DMSO с растворенным люминолом и KOH приливается в колбу с DMSO и гидроксидом калия на дне. Этот эксперимент показывает необходимость наличия не растворенных чешуек KOH на дне для начала реакции.
3:40 — к сухому люминолу и KOH приливается DMSO. Сразу начинается реакция.
6.19 — то же в «широкой» емкости.
Update: Вариант без гидроперита, с барботацией кислородом. Смотрим с 40-й секунды, кислород — с 2.09. В данном случае — DMSO был подогрет до
60 градусов, что давало красивые эффекты из-за конвекции.
LiveInternetLiveInternet
—Рубрики
—Поиск по дневнику
—Подписка по e-mail
—Статистика
FAQ ( Химические источники света)
1. Как работают химические источники света?
Для начала немного химии и про состав:
2. Влияет ли температура на время свечения / яркость неоновой палочки?
Да. Чем выше температура, тем ярче glowsticks будет светиться. Но, высокая температура сократит время химической реакции, что в свою очередь уменьшит время свечения неоновой палочки. То есть, чем химический источник света холодней, тем свечение будет тусклее, но время свечения будет больше!
3. Можно ли « выключить» химический источник света, после его активации?
Нет, как только Вы активировали неоновую палочку, она будет светиться, пока химическая реакция не закончиться. Однако, Вы можете продлить жизнь неоновой палочки и после ее активации. Положите светящуюся палочку в морозильник. Замораживание активированного glowsticks будет замедлять химическую реакцию. Как только Вы вытащите светящуюся палочку из морозильника, она опять начнет светиться при достижении комнатной температуры. Эта техника не останавливает химическую реакцию, но замедляет её, достаточно для того, что если положить химический источник света в морозильную камеру на одну ночь, и вытащить на следующий день, он должен светить довольно ярко.
4. Является ли химические источники света – водонепроницаемыми?
Да. Даже аквалангисты используют их под водой.
5. Что произойдет, если химические вещества из палочки попадут на мою одежду?
Если такое случиться, просто ополосните область теплой водой с мылом. Если реактивы высохнут – то могут остаться пятна.
6. Как я должен хранить не активированные светящиеся палочки?
Неоновые палочки следует хранить в сухом прохладном месте и в оригинальной упаковке. Жара и влажность сокращает срок хранения химических источников света.
7. Какой срок годности неоновых палочек?
8. Как долго светящиеся палочки светятся?
Свечение химических источников света в среднем от 4 до 12(18) часов, в зависимости от их размера и температуры окружающего воздуха.
9. Безопасны ли химические источники света?
Да. Все наши неоновые палочки поставляются в индивидуальной упаковке из фольги. Даже если внешний корпус химического источника света будет проколот или поломан – это не вызовет какой либо реакции, так как химический состав не токсичный и не воспламеняется. Но следует избегать попадания в глаза или проглатывания жидкости находящейся внутри неоновой палочки, поскольку это приведет к раздражению. Существует также возможность аллергической реакции. Химические источники света (glowsticks) не рекомендуется давать детям младше 5 лет без присмотра взрослых.
10. Что делать если я проглотил палочку, добавил в сок и выпил и так далее?
ВНИМАНИЕ. Не перегибайте активированные светящиеся палочки сильно, чрезмерный изгиб может сломать пластиковую трубку, что приведет к утечке химических веществ из нее.