foszforeszcencia lumineszcencia, amely akkor fordul elő, amikor energia szállítja elektromágneses sugárzás, általában ultraibolya fény. Az energiaforrás egy elektron elektronát rúgja atom alacsonyabb energiaállapotból "izgatott" magasabb energiaállapotba; akkor az elektron felszabadítja az energiát látható fény (lumineszcencia), amikor visszaesik alacsonyabb energiaállapotba.
Kulcsfontosságú elvihetőségek: fényforrás
- A foszforeszcencia a fotolumineszcencia egyik típusa.
- A foszforeszcencia során a fényt egy anyag abszorbeálja, és felveszi az elektronok energiájának szintjét gerjesztett állapotba. A fény energiája azonban nem igazán felel meg a megengedett gerjesztett állapotok energiájának, így az elnyelt képek hármas állapotban elakadnak. Az alacsonyabb és stabilabb energiaállapotba való átmenet időbe telik, de amikor ezek megtörténnek, a fény felszabadul. Mivel ez a felszabadulás lassan következik be, úgy tűnik, hogy a foszforeszkáló anyag sötétben világít.
- A foszforeszkáló anyagok példái a sötétben világító csillagok, néhány biztonsági jel és izzó festék. A foszforeszkáló termékektől eltérően, a fényforrás eltávolítása után a fluoreszcens pigmentek abbahagyják az izzást.
- Noha a foszfor elem zöld fénysugárának nevezték el, a foszfor valójában az oxidáció következtében ragyog. Nem foszforeszkáló!
Egyszerű magyarázat
A foszforeszcencia idővel lassan szabadítja fel a tárolt energiát. Alapvetően a foszforeszkáló anyagot "töltik" úgy, hogy fénynek kitéve. Ezután az energiát egy ideig tárolják és lassan felszabadítják. Amikor az energia azonnal felszabadul a beeső energia elnyelése után, a folyamat meghívásra kerül fluoreszkálás.
Kvantummechanika magyarázat
Fluoreszcencia során egy felület szinte azonnal (kb. 10 nanosekundum) elnyeli és újra kibocsátja a fotont. A fotolumineszcencia gyors, mivel az abszorbeált fotonok energiája megegyezik az energiaállapotokkal és az anyag megengedett átmeneteivel. A foszforeszcencia sokkal hosszabb ideig tart (ezredmásodperceken át, napokig), mert az abszorbeált elektron gerjesztett állapotba tér át, nagyobb centrifugáltsággal. A gerjesztett elektronok csapdába esnek hármas állapotban, és csak a "tiltott" átmeneteket használhatják, hogy alacsonyabb energiájú szingulett állapotba essenek. A kvantummechanika megengedi a tiltott átmenetet, de nem voltak kinetikusan kedvezőek, így hosszabb ideig tartanak. Ha elegendő mennyiségű fényt vesz fel, a tárolt és felszabadult fény kellően jelentősé válik ahhoz, hogy az anyag "megviláguljon" sötét. "Ezért a foszforeszkáló anyagok, mint például a fluoreszkáló anyagok, nagyon fényesnek tűnnek fekete (ultraibolya) fény alatt. A Jablonski diagramot általában használják a fluoreszcencia és a foszforeszcencia közötti különbség megjelenítésére.
Történelem
A foszforeszkáló anyagok tanulmányozása legalább 1602-re nyúlik vissza, amikor az olasz Vincenzo Casciarolo „lapis solarist” (napkő) vagy „lapis lunarist” (holdkő) írt le. A felfedezést Giulio Cesare la Galla filozófia professzor 1612-es könyve ismertette De Phenomenis Orbe Lunae-ban. La Galla jelentése szerint Casciarolo kő fényt bocsát ki rajta, miután melegítés útján meglágyult. Fényt kapott a Napból, majd (mint a Hold) fényt bocsátott ki a sötétben. A kő tiszta barit volt, bár más ásványok is foszforeszkáltak. Ezek között van néhány gyémánt (amelyet Bhoja indiai király már 1010-1055-ben ismert, Albertus Magnus újra felfedezett és Robert Boyle ismét felfedezett) és fehér topáz. Különösen a kínaiak értékelték a klorofánnak nevezett fluoritit, amely a test hőjének, a fénynek való kitettségből vagy dörzsöléséből lumineszcenciát mutat. A foszforeszcencia és más típusú lumineszcencia iránti érdeklődés végül 1896-ban a radioaktivitás felfedezéséhez vezetett.
anyagok
Néhány természetes ásvány mellett a kémiai vegyületek is foszforeszkálnak. Ezek közül talán a legismertebb a cink-szulfid, amelyet a termékekben az 1930-as évek óta használnak. A cink-szulfid általában zöld foszforeszcenciát bocsát ki, bár foszforokat adhatunk hozzá a fény színének megváltoztatásához. A foszforok elnyelik a foszforeszkálás által kibocsátott fényt, majd újabb színként engedik fel.
A közelmúltban a stroncium-aluminátot használták a foszforeszkáláshoz. Ez a vegyület tízszer világosabb, mint a cink-szulfid, és sokkal hosszabb ideig tárolja energiáját.
Példák a foszforeszcenciára
A foszforeszkálás általános példái közé tartoznak a csillagok, amelyeket az emberek a hálószobák falaira raknak, amelyek órákig ragyognak a lámpák kialudása után, és az izzó csillagfestmények készítéséhez használt festék. Bár az elem foszfor Zölden világít, a fény felszabadul az oxidációtól (kemilumineszcencia), és így van nem egy példa a foszforeszcenciára.
források
- Franz, Karl A.; Kehr, Wolfgang G.; Siggel, Alfred; Wieczoreck, Jürgen; Adam, Waldemar (2002). "Világító anyagok" Ullmann ipari kémia enciklopédia. Wiley-VCH. Weinheim. doi: 10.1002 / 14356007.a15_519
- Roda, Aldo (2010). Kemilumineszcencia és biolumineszcencia: múlt, jelen és jövő. A Kémiai Királyi Társaság.
- Zitoun, D.; Bernaud, L.; Manteghetti, A. (2009). Egy tartós foszfor mikrohullámú szintézise. J. Chem. Educ. 86. 72-75. doi: 10.1021 / ed086p72