Какой металл светится в темноте

Обновлено: 16.05.2024

ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ. СВЕЧЕНИЕ ВЕЩЕСТВ. Слово «люминесценция» произошло от латинского lumen – свет. Все источники света можно разделить на два типа. К первому относятся те, свечение которых обусловлено высокой температурой, ко второму – так называемое холодное свечение (к нему, как правило, и относят различные виды люминесценции).

Самый «универсальный» способ заставить тело испускать свет – сильно нагреть его. Так излучают свет сильно нагретая спираль электроплитки, раскаленная спираль электрической лампочки, Солнце и звезды, свечка, факел и другие горящие вещества и тела. Чем выше температура, тем более энергично движутся и сталкиваются атомы в веществе. При этом электроны в атомах возбуждаются и переходят на уровни с повышенной энергией. В этом состоянии электроны находятся недолго (миллиардные доли секунды), после чего они теряют избыток энергии. Эта потеря сопровождается испусканием кванта света – фотона, энергия которого как раз равна разности энергии электронов на двух уровнях ( см. также АТОМА СТРОЕНИЕ).

При нагреве тел электроны могут запасать (а затем испускать) разную энергию. Поэтому нагретое тело излучает фотоны разной энергии, то есть разного «цвета». Чем меньше энергия фотона, тем «краснее» свет, а чем энергия выше, тем свет «голубее». При очень слабом нагреве вещества фотоны в основном имеют малую энергию, которая соответствует инфракрасному участку спектра. Этот термин произошел от латинского infra – под. В 1800 английский астроном и оптик Вильгельм Гершель, перемещая чувствительный термометр вдоль солнечного спектра, неожиданно обнаружил, что максимум температуры наблюдается в самом низу, за пределами красного участка спектра, где глаз ничего не различает. Поэтому инфракрасное излучение с длиной волны ( l ) больше 700–750 нм (0,70–0,75 мкм) и энергией фотонов меньше 160 кДж/моль часто называют тепловым. Много инфракрасных лучей испускает, например, хорошо протопленная печка.

Если постепенно повышать температуру тела, оно начнет светиться. Зависимость интенсивности излучения от длины волны имеет форму колокола: она максимальна при некоторой длине волны и быстро спадает при ее увеличении и уменьшении. В соответствии с законом смещения, сформулированным в 1894 Вильгельмом Вином, с повышением температуры максимум излучения смещается в сторону меньших длин волн: l _max = 2900/T мкм; одновременно резко возрастает интенсивность излучения. Так, печка, нагретая до 150° С (423 К) излучает инфракрасный свет с максимумом около 7 мкм, поэтому ее свет невидим (в области менее 0,75 мкм фотонов практически нет). Если через спираль от электроплитки (она сделана из нихрома – тугоплавкого сплава никеля, железа, хрома и марганца) пропускать все более сильный электрический ток, она начнет светиться. При 500–600° С появляется темно-красный свет, чуть заметный в темноте, при 600–800° С цвет становится вишнево-красным, при 800–1000° С – ярко-красным, при 1000–1100° С – желтым, а если вещество нагреть еще сильнее, оно начнет испускать белый свет («белое каление»). По цвету астроном может определить температуру звезды, а опытный металлург – температуру расплавленного металла. Правда, спираль плитки до белого каления нагреть не удастся – она еще раньше расплавится или сгорит на воздухе. А вот тугоплавкую и химически стойкую платину можно нагреть очень сильно; на расплавленную платину (1770° С) невозможно даже смотреть с близкого расстояния – настолько яркий свет она испускает. Вольфрамовая спираль обычной лампы разогрета примерно до 2600° С и максимум ее излучения приходится на 1 мкм. Поэтому спираль излучает больше красных фотонов, чем синих, и ее цвет желтоватый. В галогенных лампах спираль раскалена сильнее, и их свет ближе к белому.

Когда горит свеча или факел, светятся мельчайшие раскаленные частички угля в пламени. Их температура не так высока, поэтому пламя красноватое. Когда в прошлом веке появились первые газовые фонари, их пламенем сильно нагревали специальные «калильные сетки», изготовленные из оксидов тория, церия и других редких металлов. Раскаленные сетки испускали очень яркий свет, которым освещали по ночам улицы.

Когда свет испускает раскаленный газ, тип излучения зависит не только от температуры, но и от давления. Если давление высоко, газ светится примерно так же, как твердое тело. Так излучают Солнце и звезды. Если давление газа невелико, спектр его излучения не сплошной, а линейчатый: газ излучает фотоны только некоторых длин волн, зависящих от природы газа. Каждый химический элемент имеет характерный для него линейчатый спектр. Исследование линейчатых спектров испускания – важный раздел спектрального анализа – метода, разработанного в начале 1860-х Густавом Робертом Кирхгофом и Робертом Вильгельмом Бунзеном.

С помощью спектрального анализа было открыто немало новых химических элементов. Первыми из низ были рубидий и цезий, открытие Кирхгофом и Бунзеном. Цезий назван по ярко-голубой линии в спектре (лат. caesius – голубой), рубидий – по линиям в красной части спектра (лат. rubidus – красный). Английский физик и химик Уильям Крукс, специалист в области спектрального анализа, изучая отходы сернокислотного производства, записал 7 марта 1861 в своем лабораторном журнале: «Зеленая линия в спектре, даваемая некоторыми порциями селеновых остатков, не обусловлена ни серой, селеном, теллуром; ни кальцием, барием, стронцием; ни калием, натрием, литием». Действительно, это была линия нового элемента, название которого произведено от греческого thallos – зеленая ветвь. Выбирая название новому элементу, Крукс проявил себя романтиком: «Я выбрал это название, ибо зеленая линия соответствует спектру и перекликается со специфической яркостью свежего цвета растений в настоящее время». Публикация эта датирована 18 мая 1861, когда цвет свежей зелени особенно ярок.

Ко второму типу относится свечение, не связанное с нагреванием – это и есть люминесценция в строгом смысле этого слова. Ее можно видеть в огнях рекламы (которую по традиции иногда называют «неоновой»); светятся экраны телевизоров и компьютеров, таблички «выход» в залах театров и кинотеатров, светятся цифры и стрелки на некоторых приборах, светятся ночью волны в океане и светлячки в лесу.

Механизм люминесценции может быть разным, так как существует несколько способов возбуждать электроны в атомах. Во многих лампах свет испускают ртутные пары, а энергию атомы ртути получают за счет электрического разряда. Если давление паров ртути невелико, лампа слабо светится бледно-синим светом, но зато она интенсивно излучает в невидимой ультрафиолетовой области ( l = 254 нм). Ультрафиолет убивает микробов, поэтому такие лампы называются бактерицидными; их устанавливают в больницах и поликлиниках и периодически включают для стерилизации помещения. Трубки этих ламп делают из специального стекла, пропускающего ультрафиолетовый свет.

Если трубку для лампы сделать из обычного стекла, но покрыть ее изнутри специальным составом – люминофором (в переводе – «несущий свет»), получится лампа дневного света. Люминофор, поглощая невидимый и вредный для глаз ультрафиолет, сам начинает светиться. Лампы дневного света часто имеют приятный желтоватый оттенок, приближающий его к солнечному; соответственно бывают люминесцентные лампы дневного, белого, тепло-белого и холодно-белого света. Эти лампы значительно экономичнее ламп накаливания: современная 11-ваттная люминесцентная лампа дает света столько же, сколько 75-ваттная лампа накаливания! Срок службы люминесцентных ламп также в 2–2,5 раза больше. Еще одно преимущество – трубка люминесцентной лампы чуть теплая, о нее невозможно обжечься, значит, уменьшается опасность возгорания или оплавления пластмассового светильника. Но есть у люминесцентных ламп и неприятная особенность: в них содержится немного ртути, и когда такие лампы просто выбрасывают на свалку, где они бьются, то это приводит к загрязнению воздуха и почвы ядовитым металлом.

Если к парам ртути в лампе добавить под давлением инертный газ, а трубку сделать из тугоплавкого кварцевого стекла, можно значительно повысить температуру в ней и получить лампу типа «горное солнце». Такие лампы используют в медицинских целях, а также для получения искусственного загара в зимнее время (особенно в северных районах России, где мало естественного солнечного ультрафиолета).

Ртутные лампы высокого давления, наподобие тех, что применяют в кабинетах физиотерапии, используют и для освещения улиц. Эти лампы двойные: внутри у них кварцевая лампа, а снаружи – большой стеклянный баллон, также покрытый изнутри люминофором, который излучает свет, несколько напоминающий дневной. Такие лампы могут иметь мощность в десятки киловатт; их используют для освещения площадей, стадионов, железнодорожных узлов – везде, где требуется создать хорошее освещение на большой площади. Для этой цели используют также ксеноновые лампы сверхвысокого давления.

В последние десятилетия для уличного освещения начали широко использовать натриевые лампы, дающие желтовато-оранжевый цвет. Свет в этих лампах испускают пары натрия (иногда с добавками других металлов). Свет этих ламп довольно далек от дневного, но зато они экономичнее, так как при той же затрате электроэнергии дают значительно большую освещенность.

В веществах-люминофорах могут происходить различные физические процессы. Чтобы люминофор светился, его надо возбуждать, т.е. подводить энергию. Делать это можно разными способами. Самый распространенный способ возбуждения – светом, видимым или ультрафиолетовым (фотолюминесценция). Электроны с избыточной энергией могут излучить свет практически сразу – за время порядка стомиллионной доли секунды после поглощения возбуждающего фотона. В таком случае излучение называется флуоресценцией – от названия минерала флюорита CaF₂, у которого впервые обнаружено это явление. Флуоресцируют синеватым светом кристаллы нафталина на солнечном свету, зеленоватым светом – растворов флуоресцеина или эозина (эти красители иногда добавляют к шампуням и экстрактам для ванн), ярко светятся на солнечном свету особые краски бакенов, цветных афиш, деталей одежды, фломастеров (маркеров). Это так называемые дневные флуоресцирующие красители – органические соединения, поглощающие ультрафиолетовые и синие солнечные лучи и излучающие зеленые, оранжевые или красные. Сильной флуоресценцией обладает хинин, соединение с исключительно горьким вкусом. Он используется как лекарство от малярии, его также добавляют к различным тонизирующим напиткам. Малые добавки хинина придают напиткам чуть горьковатый привкус, а также. способность ярко светиться под действием ультрафиолетовых лучей!

Флуоресцирующие красители входят в состав многих моющих средств. Здесь они выполняют роль оптических отбеливателей. Их назначение – преобразовать ультрафиолетовую часть солнечного света в голубой, синий и фиолетовый свет. Таким образом они «подправляют» чуть желтоватый цвет ткани так, что она кажется чисто белой. Этот прием известен с древности, только вместо синтетических флуоресцирующих красителей раньше подкрашивали ткань синькой.

Иногда фотолюминесценция не исчезает сразу после прекращения действия источника возбуждения, а может продолжаться несколько секунд, минут, а иногда и часов. Это фосфоресценция (от латинского phos – свет и phoros – несущий). Фосфоресценцию органических молекул можно наблюдать только в специальных условиях в лабораториях. А вот неорганические фосфoры – это те самые люминофоры, которыми покрыты изнутри лампы дневного света. Чаще всего это различные оксиды, сульфиды, фосфаты и силикаты. Кроме этих веществ, в состав люминофора вводят активирующие добавки сурьмы, марганца, олова, серебра, меди и других тяжелых металлов. Примером могут служить (Zn,Sr)₃(PO₄)₂·Sn, BaSi₂O₅·Pb. В мировом выпуске всех классов люминофоров их доля составляет примерно 90%.

От ламп дневного света не требуется, чтобы они светились после отключения от сети. Но бывают люминофоры с длительным послесвечением, их используют для покрытия циферблатов и стрелок измерительных приборов. Если такой люминофор длительного действия «насветить» несколько минут на солнце, то потом в темноте в течение нескольких часов он будет светиться – сначала ярко, потом все более тускло.

Люминофоры для экранов телевизоров, мониторов, осциллографов относятся к катодолюминофорам – они возбуждаются пучком электронов (раньше их называли катодными лучами). Еще в конце 19 в. были найдены вещества, ярко светящиеся под действием электронов. В настоящее время по масштабам мирового производства (сотни тонн в год) катодолюминофоры занимают второе место после ламповых люминофоров. Некоторые из них перестают светиться после прекращения возбуждения очень быстро; если бы, к примеру, люминофор на экране телевизора светился хотя бы секунду после того, как с него ушел «рисующий» изображение электронный луч, картинка на экране была бы полностью смазана. Другие люминофоры, наоборот, должны обладать послесвечением. Ими покрыты экраны с «памятью» (в некоторых осциллографах, радиолокационных трубках). Для получения цветного изображения используют люминофоры со специальными активаторами. Например, в цветных телевизорах синее свечение экрана может давать ZnS·Ag, зеленое – (Zn,Cd)S·Cu,Al, красное – Y₂(O,S)₃·Eu. Разработаны и другие композиции, в которых сочетание трех основных цветов в различных соотношениях дает миллионы разнообразных оттенков. Используются они и при производстве компьютеров – для экранов цветных мониторов (если посмотреть в сильную лупу на белый экран, можно увидеть цветные светящиеся точки – пиксели). К катодолюминофорам близки ретгенолюминофоры, которыми покрыты экраны в рентгеновских кабинетах – они светятся под действием рентгеновских лучей. Кроме уже упомянутых люминофоров, здесь могут использоваться CaWO₄, BaSO₄·Pb и другие.

В отдельный класс выделяют электролюминофоры – вещества, светящиеся под действием электрического поля. Они непосредственно преобразуют электрическую энергию в световую, потребляя очень малую мощность и обладая очень большим сроком службы. Однако светимость электролюминофоров мала, поэтому их используют обычно для световой сигнализации. Например, надпись «выход», светящаяся зеленым светом в концертных залах, театрах и кинотеатрах, – это как раз пример электролюминофора.

Наконец, последний класс люминофоров – радиолюминофоры, свечение которых возбуждается излучением естественных или искусственных радиоактивных препаратов. Такие люминофоры могут светиться годами, а срок их работы часто обусловлен разрушающим действием радиации на люминофор. Радиолюминофоры сыграли в свое время огромную роль в изучении явлений радиоактивности: до изобретения электроизмерительных приборов (ионизационной камеры, счетчика Гейгера – Мюллера) ими покрывали небольшие пластинки и затем в полной темноте подсчитывали число вспышек на пластинке, чтобы определить интенсивность излучения от разных источников. Раньше радиолюминофором служил тетрацианоплатинат(II) бария Ba[Pt(CN)₄]·4Н₂О. Под действием радиации в нем возбуждается яркая желто-зеленая люминесценция. Сейчас используют значительно более дешевые люминофоры, например, активированный медью сульфид цинка. Раньше радиолюминофором – светящимся составом постоянного действия с примесью радиоактивного препарата покрывали стрелки и цифры часов. Из-за вредности (в основном для рабочих, занятых на производстве) такие часы сейчас не делают.

Особую группу светящихся веществ составляют соединения, испускающие свет за счет энергии химических реакций. Это явление называется хемилюминесценцией. Светиться могут гнилушки, светляки, некоторые морские одноклеточные организмы. Светятся и многие морские животные, обитающие как на поверхности моря, так и в его глубине. Это примеры биолюминесценции – свечения в живых организмах. Причина всех описанных явлений – химические реакции, идущие с выделением энергии. Обычно эта энергия выделяется в виде тепла, но в редких случаях часть ее переходит в световую. В живых организмах такие реакции (как и все другие) регулируются ферментами.

Известны и неферментативные химические реакции, в ходе которых наблюдается хемилюминесценция. Еще в 1669 алхимик из Гамбурга Хенниг Бранд случайно открыл белый фосфор по его свечению в темноте. Впоследствии химики выяснили, что белый фосфор легко испаряется, и светятся его пары, когда они реагируют с кислородом воздуха. В результате был открыт совершенно новый класс химических реакций.

Свечение паров фосфора, хотя и привело к важному научному открытию, не имеет практического значения. Однако химики обнаружили, что при окислении некоторых органических веществ, например, перекисью водорода, энергия реакции почти со 100%-ной эффективностью преобразуется в световую. При этом наблюдается настолько яркая хемилюминесценция, что ее можно видеть даже при дневном освещении. Это явление используют, например, для производства игрушек и украшений. Их делают в виде прозрачных пластмассовых трубочек, в которых запаяна ампула с перекисью водорода, а также раствор дифенилового эфира щавелевой кислоты и флуоресцентный краситель. Если ампулу раздавить, эфир начнет окисляться, энергия этой реакции передается на краситель, который и светится. Его цвет может быть разным – оранжевым, голубым, зеленым – в зависимости от красителя. Чем быстрее идет реакция окисления, тем ярче свечение, но тем быстрее оно прекращается. Подбором компонентов получают яркое (можно читать в темноте) свечение, которое затухает в течение примерно 12 часов – для карнавала или дискотеки этого вполне достаточно.

Какие вещества светятся в темноте?

Предметы и вещества, которые умеют сами по себе светиться в темноте, всегда удивляют и притягивают внимание. Ведь это так удивительно, что им не требуется никакого внешнего источника питания, чтобы быть видимыми в кромешной тьме. Помните, как глядя в детстве на фосфорные часы, каждый мечтал получить такие же в подарок? Не обязательно фосфорные, конечно, можно и с другим веществом – главное, чтобы светились. Даже не обязательно, чтобы это были часы – главное чтобы эта вещь светилась сама по себе каждую ночь. Теперь нам будет легче разобраться, какие светящиеся вещества и предметы стоит уносить к себе в дом, а от каких лучше держаться подальше: ведь мы подготовили целый список веществ и предметов, которые светятся в темноте. Одни из них издают флуоресцентное свечение сами по себе, другие – под воздействием черных ламп.

Это интересно: черные лампы – это вовсе не лампы, покрашенные в черный цвет, а лампа, работающая в длинноволновой часть ультрафиолетового диапазона. Наши глаза плохо воспринимают электромагнитные волны данного диапазона, поэтому свет черной лампы для нас почти невидим.

Радий. Это радиоактивный элемент, который по мере распада излучает бледно-синее свечение. Радий использовался для создания светящихся красок, которые, как правило, бывают зеленого цвета. Первооткрывателем радия считается Мария Кюри. Изначально радий считался полезным элементом, и активно использовался в промышленном производстве: добавлялся в краски и продукты питания. Остается лишь посочувствовать постоянным потребителям этих товаров: радий обладает огромной токсичностью и имеет свойства накапливаться в организме, разрушая костную ткань.

Плутоний. Не все радиоактивные элементы светятся сами по себе. Плутоний, например, издает свечение, только когда взаимодействует с кислородом в воздухе. Он дает темно-красный свет, похожий на горящий уголек. Основное свое применение плутоний нашел в ядерном оружии и в качестве топлива на АЭС. Кстати, за все время испытаний ядерных бомб в атмосферу попало около 5 тонн плутония, который постепенно рассеялся по всему миру.

Фосфор. Всем известный фосфор, как и плутоний, реагирует с кислородом и только после этого дает свечение жутко-зеленого света. Хотя фосфор светится, он не является радиоактивным.

Радон. Накачав этот газ в комнату, вы его даже не увидите. Но стоит только включить кондиционер на минимальную температуру и немного подождать, как воздух вокруг начнет светиться. Сначала он станет желтым, а при еще большем охлаждении – оранжево-красным. Но наблюдать эту красоту всё-таки лучше на расстоянии – радон является радиоактивным газом, который, попадая в организм человека, способствует развитию рака легких.

Актиний. Актиний – чрезвычайно редкий элемент. По подсчетам специалистом, всего в коре нашей планеты находится около 2600 тонн актиния. Если всё-таки умудриться собрать достаточное количество актиния, то можно невооруженным глазом увидеть, что в темноте он издает нежно-голубое свечение.

Тритий. Этот радиоактивный элемент является изотопом водорода. Тритий можно встретить в часах с подсветкой, оружейных прицелах, а так же в качестве генератора энергии для автономных датчиков. Некоторые фирмы даже выпускают тритиевые брелки, которые светятся в темноте. Но здесь есть маленькая хитрость – сам тритий не светится, а испускает электроны, которые попадают на специальное вещество, атомы которого при возбуждении начинают светиться. Такое вещество называется люминофором. По такому принципу работает, например, брелок на картинке ниже.

Но как же быть с радиоактивностью? Неужели тритиевые брелки покупают только самоубийцы? Вовсе нет – энергия выделяемых тритием электронов настолько мала, что без проблем задерживается защитным стеклом и знакомым нам люминофором.

Предметы и существа.

Светиться могут не только редко встречающиеся и недоступные обычному человеку химические элементы, но и вполне обыденные вещи и существа.

Грибы. На сегодняшний день науке известно около 70 видов светящихся в темноте грибов, но, наверняка, в природе существует ещё немало неоткрытых видов. Некоторые из них светятся едва заметно, другие же заметны с нескольких десятков метров. Происходит это благодаря биолюминесценции – способности живых организмов светиться при помощи протекающих внутри химических реакций.

Старые пни. Не случайно старые пни в данном списке идут сразу же после грибов, потому что в их свечении виноваты именно грибы. Трухлявые пни и гнилушки являются отличным домом для многих видов грибов, среди которых нет-нет, да и попадутся светящиеся грибы. Через некоторое время они оккупируют весь пень, создавая в темноте совершенно невероятную иллюзию.

Светляки. С обычным ничем не примечательным в дневное время суток жучком с наступлением ночи происходят удивительные перемены – кончик его тела вдруг начинает испускать зеленый свет, который образуется благодаря окислению вещества люциферина.

Разве можно себе представить, что ночью этот жучок светится необычным зеленым светом?

Медузы. Казалось бы, что общего между светляками и медузами? Первые живут на поверхности в травке, а вторые обитают в океанах на глубине нескольких километров под чудовищным давлением. Оказывается, и те, и другие умеют светиться в темноте благодаря всё тому же веществу – люциферину.

Это интересно: способностью к свечению обладают многие морские обитатели. Например, планктон, который собирается в огромные светящиеся стаи. По ночам такие светящиеся облака видны даже из космоса!

Белая бумага. Если вы совсем отчаялись найти хоть что-нибудь светящееся, можете открыть письменный стол и взять оттуда простой лист белый бумаги. Не пытайтесь рассмотреть его в темноте – ничего не увидите. Но в этом случае нам на помощь придет черная лампа. В состав белого листка входят отбеливающие агенты, которые при воздействии ультрафиолетом начинают светиться ярко-синим цветом.

Залез в аптечку и сделал СВЕТЯЩИЕСЯ КРИСТАЛЛЫ - делаем люминофоры дома . ⁠ ⁠

Заскучал в очередной раз, ну чтож - ДА БУДЕТ ДОМАШНЯЯ ВАРКА. Делаем снова все на гряяяяззз из борной кислоты и подручных веществ из аптечки и кухонного шкафа. Ребята погнали.

И вот например простые кристаллы из борной кислоты и салициловой кислоты!

Для того чтоб сделать люминофор, не плохо бы понять, что это за вещество. Люминофор это такое вещество, которое поглощает энергию и преобразовывает её в световое излучение. В зависимости от фильтра находящегося на поверхности люминофора или его примеси, свечение может быть различного цвета. У люминофора есть несколько видов: радиолюминофоры, электролюминофоры, рентгенолюминофоры, фотолюминофоры, катодолюминофоры. Фотолюминофор - порошок, он наделен способностью светиться в темное время суток под воздействием искусственного или естественного освещения.

Убедительная просьба ознакомиться с предыдущими постами дорогие друзья, сегодня мы рассмотрим общие моменты по получению таких кристалликов.

Делал вот по этим видосам, друзья пожалуйста ознакомьтесь, чтобы быть в теме:

Теперь о некоторых тонкостях, которые нужно знать, чтобы приготовить такие вот кристаллы:

Борные люминофоры состоят собственно из борной кислоты, которая выступает как основа с добавлением различных органических соединений, выступающие как активаторы промежуточных соединений, образующихся при частичном обезвоживании борной кислоты. Эти люминофоры могут быть приготовлены как при сплавлении до 200°С, так и интенсивным высушиванием смеси под вакуумом при 100°С

Эти пункты очень важны для выяснения общих свойств борных люминофоров и представляют следующий перечень:

• Свечение активированной борной кислоты под ультрафиолетовым излучением происходит из-за присутствия следов органического материала.

• Люминофор мог быть приготовлен с использованием самой борной кислоты, частично обезвоженной борной кислоты, так же, используя полностью обезвоженную её форму в качестве борного ангидрида - B2O3.

• Самые лучшие и успешные результаты получены с использованием частично обезвоженными борными промежуточными соединениями, которые возникают при обезвоживании борной кислоты.

• Люминофор быстро теряет свою способность к люминесценции, как при воздействии влаги находящейся в воздухе, так и при сильном обезвоживании - люминесценция у борного ангидрида намного более слабая, чем у частично обезвоженных продуктов борной кислоты.

• Интенсивность люминесценции сильно уменьшается под воздействием кислорода на борные люминофоры.

• В качестве активирующих свечение веществ могут применяться многие органические препараты и соединения.

• Тесное взаимодействие между активатором и основой не только возможно, но также вероятно в случае синтеза, который исключает обезвоживание борной кислоты путём нагрева.

• Не распавшаяся органическая молекула (активатор) единственная причина люминесценции и также единственный центр вызывающий световой эффект, а борная кислота предоставляет необходимые физические условия, наряду как в борном ангидриде в качестве активатора по большей части выступает элементарный углерод.

• Борный люминофор имеет структуру схожую с твёрдыми растворами.

• Многие борные люминофоры обладают флюоресценцией, фосфоресценцией и некоторые термолюминесценцией с заменой полос излучения.

• Большинство борных люминофоров имеют полосы возбуждения и полосы излучения в спектре, от двух до четырёх.

• Свойства борных люминофоров отличаются по нескольким параметрам от люминофоров, активированных примесями металлов, и механизмы люминесценции также резко отличаются.

• Примеси металлов как активаторов борной кислоты или борных промежуточных соединений не являются доминирующими над органическими активирующими соединениями. Флюоресценция и фосфоресценция при добавке солей металлов возникает не по причине активации металла, а по причине взаимодействия кислотного остатка соли металла с борной кислотой или её промежуточными соединениями при частичном обезвоживании, а так же распада кислотного остатка соли металла на другие стабильные составляющие при температуре приготовления. (Пример тому - внесение в борную кислоту ацетатов металлов или формиатов).

• Излучающие центры длительной фосфоресценции и короткой флюоресценции имеют между собой различия.

• Структуры фосфоресцирующих центров борного ангидрида отличаются от люминофоров борной кислоты и от сульфидных люминофоров металлов второй группы.

• Подавляющее большинство борных люминофоров имеют отдельные полосы поглощения (возбуждения), как в видимой части спектра, таких, как фиолетовой и синей, а так же большинство из них имеют оптимум поглощения в ультрафиолетовой части спектра – ближнего (А), среднего (В) и чуть реже, дальнего (С) ультрафиолета.

• Некоторые корреляции и порой существенные изменения присутствуют между составом активаторов, их вносимого количества, цвета излучения и интенсивности фосфоресценции, а так же между цветом и интенсивностью излучения фосфоресценции и флуоресценции, у одного и того же люминофора.

• Имеет место изменение цвета флуоресценции и фосфоресценции при возбуждении различными источниками излучений у одного и того же борного люминофора.

• Имеются различия между цветом флюоресценции и фосфоресценции при возбуждении одного и того же люминофора одним и тем же источником возбуждения.

• Время послесвечения в темноте не особо длительное, у самых успешных образцов фосфоресценция не превышает двух минут. Самое большое уменьшение интенсивности фосфоресценции, наблюдается в течение первых тридцати секунд после прекращения возбуждения.

• Цвет флюоресценции активирующего соединения в состоянии чистого вещества-реактива или растворённого в органическом растворителе, отличается от цвета флюоресценции люминофора на борной кислоте, приготовленного с ним же, и их излучения фиксируются в различных частях спектра.

• Активирующее органическое вещество не обязательно должно обладать флюоресценцией само по себе и флуоресцентное вещество не всегда приводит к активации борной кислоты. Таким образом, нет никакой связи между флуоресцентной способностью активатора и его способностью активировать свечение. Есть некоторые исключения, например соединение - флуоресцеин. Это общее заключение целиком согласуется с работами Томашека.

В качестве активаторов для борной кислоты могут быть применены углеводороды, гетероциклические соединения, оксисоединения, карбоновые кислоты, сульфокислоты и особенно флуоресцеин, который исследовался в борнокислотных соединениях наиболее часто. Увеличение боковой алифатической цепи действует угнетающим образом. Многие окрашенные вещества, исключая флуоресцеин, не активируют борную кислоту. Так же введение галоидов и нитрогруппы ухудшает или даже совсем уничтожает фосфоресценцию. Аминогруппы и имидогруппы, связанные не циклически, то же ухудшают эффект. Вводимые ацетаты, формиаты и прочие органические кислотные остатки дают позитивный, но часто не наилучший эффект. Введение сульфатов дает незначительный эффект. Действующие концентрации активаторов достаточно низки, но оптимумы значительно отличаются.

Наилучшие активаторы – флуоресцеин, α-оксинафтойная кислота и терефталевая кислота. Теперь, немного подробнее о некоторых активаторах и свойствах их борных люминофоров.

Ну и конечно же МЕГА КРИСТАЛЛ. В кастрюле на углях аккуратно расплавил борную кислоту и всыпал активатор - ФЛУОРЕСЦЕИН. Все, люминофор готов, масса кристалла 500 гр.

Полосы фосфоресценции при борной кислоте представляют собой полосы разделённые и имеющие много максимумов, но более размытые, чем, например, в затвердевшем жидком воздухе или этиловом спирте, где линейчатость спектра выступает резко. При этом, чем резче полоса и ближе по своему строению к линейчатому спектру, тем меньше влияние температуры, но как правило, борные люминофоры имеют весьма низкий температурный предел верхнего уничтожения флюоресценции и при повышенных температурах и изменение температуры в пределах нормальных условий не влияет на послесвечение. Обычно уже при +160°С все борные люминофоры не светят. Исключением являются лишь люминофоры с флуоресцеином и нафталевым ангидридом.

Все эти люминофоры не обладают ни одним видом вынужденного затухания. Как указывалось выше, борные люминофоры возбуждаются лишь видимым светом и УФ. Оптимум в основном приходится на ближний и средний спектр ультрафиолетового спектра. Ни от катодных, ни от рентгеновских, а так же от излучения радиоактивных элементов эти люминофоры не светят. Даже вещества, подобные дигидроколлидин-дикарбоноводиэтиловому эфиру, хорошо возбуждающемуся от радиоактивных излучений, будучи введён в борную кислоту, дают люминофоры, прекрасно возбуждающиеся на свету, но совершенно не реагирующие на препараты радия. То же относится к пентадецилпаратоликетону, хорошо реагирующий на катодное излучение.

ДОПОЛНИТЕЛЬНУЮ ИНФУ ПО ЛЮМИНОФОРОМ МОЖНО ПОСМОТРЕТЬ ТУТ:

21 мая - День Химика.

50 лет назад Химический факультет МГУ начал проводить День Химика под знаком элементов таблицы Менделеева.

Ежегодно День Химика собирает вместе студентов, аспирантов, преподавателей и сотрудников, а также выпускников МГУ и гостей из других вузов России и ближнего зарубежья.

Традиционно заглавный элемент определяется порядковым номером Дня Химика. Сурьма, будучи пятьдесят первой, стала отправной точкой для Дня Химика-51.

День Химика 2016 - это повод отдохнуть, встретиться с друзьями, погрузиться в атмосферу родного факультета! Спортивные состязания, весёлые конкурсы, непредсказуемый аукцион, традиционное Представление на ступеньках, незабываемая Ночь Химика, а также множество других важных и интересных событий - вот что ждёт вас 21-го мая!

Всем удачи друзья, надеюсь вам полезна статья по получению таких кристалликов)

Радиация и свечение: разбираем мифы

В массовой культуре существует стереотип о том, что радиоактивные вещества и процессы, связанные с радиоактивным излучением, всегда должны сопровождаться «спецэффектами» в виде зловещего призрачного голубоватого или зеленоватого свечения. Типа такого:

Попытаемся же разобраться, может ли радиация вызывать свечение, и в каких случаях.

Самый каноничный пример, когда нечто действительно светится из-за радиоактивного излучения – так называемое излучение Вавилова-Черенкова. Оно возникает в жидкостях и газах, когда через них проходят быстро движущиеся заряженные частицы.

«Быстро» - это значит быстрее скорости света в данной среде (подчеркнём – именно в данной среде; в воде, например, скорость света составляет примерно 75 % от его скорости в вакууме). Понятно, что для того, чтобы разогнать частицу до таких скоростей, нужна приличная энергия. Поэтому пронаблюдать такое свечение в обычных или даже не совсем обычных (типа радиационной аварии) условиях у вас не получится. Наблюдается оно, к примеру, в слое воды, в который погружены топливные сборки работающего атомного реактора: например, как тут.

Подчеркнём: речь идёт о работающем реактора, в котором идёт самоподдерживающаяся цепная реакция. Ни в Чернобыле, ни в Фукусиме после аварии и за пределами реактора ничего такого наблюдаться не могло и не наблюдалось. После взрыва ядерной бомбы даже в самом-самом эпицентре тоже ничего не светится.

Некоторые радиоактивные вещества могут светиться и сами по себе – например, плутоний-238 высокой очистки может светиться слабым красноватым светом. Но это не какое-то специфическое радиоактивное свечение, а обычное излучение нагретого тела – также светится гвоздь, если вы накалите его в огне. А вот за нагрев слитка плутония отвечает процесс естественного радиоактивного распада ядер его атомов, который в плутонии идёт крайне активно.

Тёплый ламповый плутоний

N.B. Далеко не всякий плутоний светится. Например:

А вот уран, самый широко используемый радиактивный элемент, так делать не умеет: даже обогащённый уран, в котором существенно увеличена доля наиболее активного изотопа, урана-235, распадается недостаточно активно для того, чтобы существенно нагреваться в естественной среде. Вообще даже чистый уран-235 не очень опасен: его можно даже держать в руках.

Таблетки из обогащённого урана для АЭС

Правда, лучше всё-таки надеть перчатки: но не из-за радиоактивности, а из-за того, что, как и все тяжёлые металлы, уран весьма токсичен, и при попадании в организм может наделать бед с чисто биохимической точки зрения.

Впрочем, уран тоже может светиться. Точнее, не сам уран, а соединения урана. И не сами по себе, а будучи смешанными с другими веществами.

Классическим примером является так называемое урановое стекло, известное своей необычной желтовато-зелёной окраской. Её стеклу придают именно соединения урана.

Часто можно видеть картинки и видео, на которых урановое стекло светится таинственным зеленоватым светом. Но не спешите радоваться: это не «уран светится в темноте».

Скорее всего, где-то за пределами кадра спрятана ультрафиолетовая лампа, свет которой и сообщает урановому стеклу свечение. Дело в том, что урановое стекло является флуоресцирующим материалом: оно поглощает падающий на него свет и переизлучает его на определённой длине волны.

Именно благодаря флуоресценции, урановое стекло весьма необычно выглядит, к примеру, в ярком солнечном свете, содержащем много ультрафиолета: оно не просто отражает и преломляет свет, как обычное стекло, но «играет» специфическим образом.

Флуоресценция уранового стекла никак не связана с радиоактивностью самого урана: флуоресцентными свойствами обладают и многие нерадиоактивные соединения, например, хинин.

Гидрохлорид хинина в ультрафиолетовом свете выглядит. радиоактивно

Само по себе урановое стекло не светится. Вообще.

И да. Радиоактивность уранового стекла ничтожна. Его можно невозбранно держать дома, например (антиквариатъ, пик популярности изделий из уранового стекла пришёлся на 30-е годы 20 века). Хотя кушать и пить из него регулярно не рекомендуется — но, опять же, не из-за радиоактивности, а из-за химической токсичности урана.

Существует родственное флуоресценции явление – фосфоресценция. Разница между ними состоит в том, что при флуоресценции переизлучение происходит сразу, а при фосфоресценции – с задержкой. Фосфоресцирующие вещества как бы «аккумулируют» свет, а потом медленно отдают его.

Кстати, собственно фосфор в темноте светится не поэтому: это не фосфоресценция, а хемилюминисценция – свечение, вызванное медленным окислением фосфора кислородом воздуха. Да, вещество, давшее название явлению, к самому явлению не имеет отношения – в физике, да и в жизни вообще, так часто бывает. Америку, знаете ли, тоже назвали не в честь Колумба.

Почему мы заговорили о фосфоресценции? А потому, что она имеет непосредственное отношение к тому явлению, которое и породило обсуждаемый стереотип.

Помните советские часы со светящимися стрелками? Так вот, их свечение – таки да может вызвано радиоактивностью.

В советское время существовал светящийся краситель, он же светосостав постоянного действия, он же светомасса – это смесь сульфида цинка, меди и крошечных количеств радиоактивного вещества, например, радия или тория. В целом, принцип свечения таких составов (радиолюминисценция) схож с флуоресценцией, разница лишь в том, что источником энергии для свечения является не свет, а излучаемое радиоактивным материалом альфа-излучение.

Так что – да, такие красители действительно светятся из-за радиации, но – нет, светится не само радиоактивное вещество, а флуоресцирующая краска, люминофор. Не было бы её – не было бы и свечения.

Кстати, некоторые многие современные люминофоры нередко содержат стронций – вещество, известное в основном благодаря своим радиоактивным изотопам стронций-82 и стронций-90. Однако в природном стронции их ничтожное количество: в основном естественный стронций состоит из стабильных стронция-86, 87 и 88 и почти неактивен.

Светится без всякой радиации

И да. Чистый радий тоже не светится. Свечение, которое наблюдали супруги Кюри, и которое и дало название элементу, было обусловлено взаимодействием атомов радия с атомами бария, которые входили в состав изучаемых супругами Кюри молекул.

Кстати, в отличие от того же уранового стекла, радиевые часы могут таки доставить вам неприятности. Их не рекомендуется, к примеру, разбирать, снимать с них стекло и так далее. Скопившаяся в таких часах пыль может быть изрядно радиоактивной: глотать или вдыхать её убедительно не рекомендуется.

Подводя итоги, можно сказать следующее. Да, радиация может вызывать свечение, причём сразу несколькими способами. Однако наличие такого свечения не является ни характерным, ни специфическим признаком радиации: лишь меньшая часть светящихся в темноте веществ радиоактивна, и лишь иногда процессы радиоактивного распада сопровождаются видимым глазу свечением.

Читайте также: