Luminiscența cristalină a sulfatului de sodiu de potasiu - Illumina
Site-ul pentru experimente și sinteze chimice
Ora curentă: joi, 3 decembrie 2020, ora 9:37
Luminiscența cristalină a sulfatului de sodiu și potasiu
Moderator: Moderatori
Luminiscența cristalină a sulfatului de sodiu și potasiu
Contribuție de către Pok »Sâmbătă, 10 septembrie 2016, ora 05:33
Luminiscența cristalină a sulfatului de sodiu și potasiu
Următorul experiment se descurcă fără substanțe chimice periculoase și este încă unul dintre cele mai impresionante exemple de luminescență a cristalului.
Cratiță cu capac, balon Erlenmeyer (1 L), filtru de cafea cu suport
Dacă doriți să repetați experimentul încălzind din nou conținutul balonului până la fierbere până când cristalele se dizolvă, luminescența nu mai este observată la răcire. În schimb, trebuie să filtrați din nou soluția saturată fierbinte într-un vas curat și uscat pentru ca repetarea să aibă succes. Dacă încă nu reușește, există fie nuclee de cristal în balon, care trebuie apoi spălate și uscate. Sau concentrația de ioni sulfat este prea mare. În acest caz, sarea de masă poate fi utilizată în locul sulfatului de sodiu, ceea ce ar trebui să facă experimentul mai fiabil. 2
În funcție de modul în care se efectuează, timpul necesar pentru apariția primelor blițuri poate varia. Cu răcire foarte lentă, de ex. într-un borcan izolat, se formează cristale mari și fulgerele individuale devin mai strălucitoare pe măsură ce frecvența lor scade.
Când soluția se răcește, se cristalizează un sulfat dublu cu compoziția K4Na2 (SO4) 3 sau 2 K2SO4 · Na2SO4. Mecanismul luminescenței cristalelor a fost cu greu cercetat. Emisia de lumină depinde, printre altele, de prezența oxigenului și/sau a peroxizilor, a căror descompunere ar putea duce la chemiluminescență datorită suprafețelor cristaline proaspăt formate, active catalitic. 3 Datorită zgomotelor care însoțesc niște fulgere, formarea microfisurilor pare de asemenea concepută, energia fiind eliberată sub formă de lumină, asemănătoare cu triboluminiscența. O teorie generală presupune că grupurile de semințe de cristal se ciocnesc între ele în timpul cristalizării, creând stări excitate care provoacă luminescență în timpul tranziției la starea de bază. 4 Strălucirea care apare atunci când cristalele se sparg ulterior este triboluminescența.
Când se dizolvă din nou și se răcește, se poate întâmpla ca, în locul sulfatului dublu, cele două săruri sulfat de potasiu și sodiu să cristalizeze separat unul de celălalt fără a arăta lumină. Primii observatori au presupus că sarea dublă trebuia întotdeauna să fie proaspăt preparată topind-o împreună, întrucât o schimbare de fază de la stare amorfă la cristalină a fost presupusă a fi cauza fenomenului luminos. 2 Cu toate acestea, această ipoteză a fost ulterior infirmată. 5 Filtrarea din nou într-un balon curat ar putea, datorită răcirii locale rapide a soluției fierbinți atunci când intră în contact cu fundul rece al vasului, să asigure că ionii de sodiu și potasiu se potrivesc într-un mod relativ „dezordonat” în rețeaua cristalină, astfel încât sulfatul dublu este mai probabil să se formeze.
Cristalele rezultate sunt izomorfe cu sulfat de potasiu. Instrucțiunile (sursa 1) afirmă că este un decahidrat, dar acest lucru nu este corect. Atunci când o probă de 0,76 g a fost încălzită la aproximativ 300 ° C, nu a existat o pierdere în greutate măsurabilă și nu există dovezi ale unui hidrat în alte surse.
Soluția și cristalele pot fi refolosite sau diluate și eliminate prin apele uzate sau deșeurile menajere.
Cele două săruri sulfat de sodiu decahidrat (stânga) și sulfat de potasiu (dreapta)
Când soluția fierbinte, saturată se răcește, se formează cristale pe fundul balonului, a cărui suprafață emite o strălucire.
Expunere îndelungată a luminiscenței cristalului (4 min). În acest caz, soluția a fost izolată la răcire, producând blițuri mai luminoase, dar mai puține. Punctele luminoase sunt cristale în lumina fulgerelor care emană din ele. Zonele neclare sunt cauzate de reflexii pe peretele vasului.
Cristale după răcire
Triboluminescența cristalelor
Video:
Video cu luminescența cristalului (abordare ușor mai mică, doar cele mai strălucitoare cu aproximativ 10% din blițuri pot fi văzute aici)
Aș dori să mulțumesc membrului youtube SuperR450 pentru că mi-a permis să-i încorporez videoclipul.
[1] O. M. Olgin (1988) Experimente fără explozii, p. 230. ISBN 5030005617 (text integral)
[2] H. Rose (1841) Despre fenomenele luminoase în formarea cristalelor. Pharmaceutisches Central-Blatt pentru 1841, volumul 12, 661-665. (legătură)
[3] A. I. Voloshin și colab. (1994) Distribuția în timp a grupurilor de fotoni de cristaloluminiscență la cristalizarea 2K2SO4 · Na2SO4 sare binară din soluții apoase. Chimie cu energie ridicată, 28, 208-210.
[4] T. A. Ring (2001) Nucleație de cluster de dimensiuni nano. Progrese în știința coloidală și a interfeței, 91, 473-499. doi: 10.1016/S0001-8686 (00) 00073-7
[5] E. Bandrowski (1895) Despre fenomenele luminoase din timpul cristalizării. Bulletin international de l'Académie des sciences de Cracovie - Comptes rendus, 75-78. (legătură)