Что находится в светящихся палочках и опасно ли
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.
Какое вещество используется в светящихся палочках и изделиях?
. В институте разработаны безопасные всепогодные, не требующие каких-либо внешних источников энергии химические источники света. Их действие основано на химической реакции компонентов хемилюминесцентной системы, сопровождаемой испусканием света. Цвет свечения может быть зеленым, красным, оранжевым, синим или близким к
Химический источник света (ХИС) представляет собой герметичную прозрачную пластмассовую трубку, содержащую окрашенный раствор и стеклянные ампулы с другими растворами: сгибание трубки до разрушения ампул и встряхивание ее приводит к смешению растворов и немедленному инициированию свечения. Рецептура ХИС экологически безопасна как при хранении, так и при утилизации отработанных ХИС с бытовыми или промышленными отходами.
ХИС могут применяться в любой климатической зоне, под водой, в пожаровзрывоопаcной атмосфере. Целесообразно применение ХИС на бензохранилищах при осмотре емкостей, при горноспасательных работах и при работе аварийных бригад в чрезвычайных ситуациях крупного масштаба. ХИС могут использоваться для обозначения трасс, путей выезда, указания места аварии, посадки вертолетов, при работе с топографическими картами, черно-белыми и цветными документами. ХИС могут входить в аварийные бортовые комплекты транспортных средств на суше, на море и в воздухе.
Химические источники света могут широко применяться в быту, в коммунальном хозяйстве при осмотре загазованных помещений, при отключении электроэнергии, туристами и альпинистами.
Светящаяся палочка
СОДЕРЖАНИЕ
История [ править ]
Различные изобретатели получили несколько патентов США на устройства типа «светящиеся палочки». Бернард Даброу и Юджин Дэниел Гут запатентовали упакованный хемилюминесцентный материал в июне 1965 года. [6] В октябре 1973 года Кларенс В. Гиллиам, Дэвид Иба-старший и Томас Н. Холл были зарегистрированы как изобретатели химического осветительного устройства. [7] В июне 1974 года был выдан патент на хемилюминесцентное устройство, изобретателями которого были Герберт П. Рихтер и Рут Э. Тедрик. [8]
В январе 1976 года был выдан патент на хемилюминесцентное сигнальное устройство, изобретателями которого были Винсент Дж. Эспозито, Стивен М. Литтл и Джон Х. Лайонс. [9] В этом патенте рекомендована единственная стеклянная ампула, суспендированная во втором веществе, которое при разбивании и смешивании дает хемилюминесцентный свет. В конструкцию также входила подставка для сигнального устройства, чтобы его можно было выбросить из движущегося транспортного средства и оставить стоять в вертикальном положении на дороге. Идея заключалась в том, что это заменит традиционные аварийные придорожные сигнальные ракеты и будет лучше, поскольку они не создают опасности возгорания, их проще и безопаснее развертывать, и они не станут неэффективными в случае попадания в них проезжающих транспортных средств. Эта конструкция с единственной стеклянной ампулой внутри пластиковой трубки, заполненной вторым веществом, которое при сгибании разбивает стекло, а затем встряхивается для смешивания веществ, больше всего напоминает типичную светящуюся палочку, продаваемую сегодня. [ необходима цитата ]
В декабре 1977 года был выдан патент на химическое световое устройство, изобретателем которого был Ричард Тейлор Ван Зандт. [10] Это изменение конструкции включает стальной шар, который разбивает стеклянную ампулу, когда светящаяся палочка подвергается удару заданного уровня; Примером может служить темная стрела, которая освещает место приземления при резком замедлении. [ необходима цитата ]
Использует [ редактировать ]
Развлечения [ править ]
В Книге рекордов Гиннеса говорится, что самая большая в мире светящаяся палочка треснула на высоте 150 метров (492 фута 2 дюйма). Он был создан отделом химии Университета Висконсина-Уайтуотера в ознаменование полутора столетия или 150-летия школы в Уайтуотере, штат Висконсин, и взломан 9 сентября 2018 г. [14]
Операция [ править ]
Сразу после активации интенсивность света высока, а затем экспоненциально затухает. Выравнивание этой начальной высокой мощности возможно за счет охлаждения ручки накаливания перед активацией. [17]
Можно использовать комбинацию двух флуорофоров, один из которых находится в растворе, а другой встроен в стенки контейнера. Это выгодно, когда второй флуорофор может разлагаться в растворе или подвергаться воздействию химикатов. Спектр излучения первого флуорофора и спектр поглощения второго должны в значительной степени перекрываться, и первый должен излучать на более короткой длине волны, чем второй. Возможно преобразование с понижением частоты из ультрафиолетового в видимое, как и преобразование между видимыми длинами волн (например, от зеленого до оранжевого) или из видимого диапазона в ближний инфракрасный. Сдвиг может достигать 200 нм, но обычно диапазон примерно на 20–100 нм больше, чем спектр поглощения. [18] Светящиеся палочки, использующие этот подход, как правило, имеют цветные контейнеры из-за красителя, встроенного в пластик. Инфракрасные светящиеся палочки могут казаться темно-красными или черными, поскольку красители поглощают видимый свет, производимый внутри контейнера, и излучают в ближнем инфракрасном диапазоне.
Часто задаваемые вопросы про светящиеся палочки и ХИС
Отличный атрибут для различных праздничных мероприятий таких как фестивали, вечеринки или корпоративы. Также могут быть использованы в туризме, во время походов, охоты, рыбалки или дайвинга для сигнализации в экстренных ситуациях. Незаменимы в случае отсутствия других источников света и в случаях, когда обычные источники не подходя (например во время утечек газа)
↓ За счет чего светятся неоновые палочки и другие химические источники света? ↓
Свет излучаемый палочками возникает благодаря химическому процессу называемому хемилюминесценцией, который возникает благодаря реакции при смешении компонентов находящихся внутри светящихся палочек. Внутренний сосуд «плавает» в перекиси водорода и содержит компонент реагирующий с перекисью и краску определенного цвета. При надломе содержимое внутреннего и внешних сосудов смешивается и начинается Свет Подробнее процесс описан в статье посвященной процессу под названием Хемилюминесценция |  |
Также существует явление называемое AfterGlow, тоесть после-свечение, которое в некоторых случаях может наблюдаться в полной темноте и спустя 2-3 дня после использования светящихся палочек.
На самом деле реакция внутри всего-навсего замедляется до практически полной остановки. Таким образом появляется возможность несколько раз использовать активированные палочки на протяжении 1-2 дней.
Срок хранения неактивированных светящихся палочек составляет 3-4 года, при условии соблюдения правил хранения: отсутствие воздействия прямых солнечных лучей, температур ниже 0 и выше 35 градусов Цельсия. Оптимальный режим для хранения температура от 10 до 20 градусов Цельсия в темном помещении
Необходимо учитывать, что даже кратковременный контакт с солнечным светом сокращает срок хранения до нескольких недель
Большинство химических источников света активируются путем изгиба, вследствие чего содержимое смешивается и вступает в реакцию. После этого можно несколько раз резко встряхнуть светящуюся палочку, чтоб получить максимальное количество света и в реакцию вступило все вещество, находящееся внутри.
Химические источники света можно использовать практически в любых погодных условиях, т.к. они являют пыле и влагонепроницаемыми. Исключением являются низкие температуры. Визуальное восприятие яркости свечения зависит от интенсивности освещения от других источников в конкретном месте.
Оптимальное свечение наблюдается при температурах выше 10 градусов Цельсия в темное или сумеречное время суток на открытом пространстве и в любых темных местах. С яркостью Солнца или сценических прожекторов они не способны конкурировать, поэтому свечение будет не заметно в ясную погоду и лишь слегка заметным в пасмурную.
При надлежащем использовании, химические источники света абсолютно безопасны. Химические компоненты нетоксичны, не являются легковоспламеняемыми, но в огне горят, конечно же. Воздействие на окружающую среду сопоставимо с пластиковыми стаканчиками или полиэтиленовыми кульками.
Следите за соблюдением этого простого правила вашими детьми, а также не позволяйте им грызть светящиеся палочки.
Соблюдение правил описанных в предыдущем пункте предотвращает такую возможность практически на 100%, не исключая при этом вероятность наличия фабричных или транспортировочных повреждений.
Признаком протекания оболочки является характерный запах и наличие слегка маслянистой жидкости в упаковке или на самой светящейся палочке.
При попадании содержимого на одежду постарайтесь как можно быстрее промыть область загрязнения в теплой воде с моющим средством. В случае засыхания может остаться невыводимое пятно.
Прекрасные детские ночники и светильники порадуют и взрослых и детей, помогут создать домашний уют и расслабляющую атмосферу.
Прекрасный подарок себе или близким
Что за жидкость в светящихся палочках
Отличный атрибут для различных праздничных мероприятий таких как фестивали, вечеринки или корпоративы. Также могут быть использованы в туризме, во время походов, охоты, рыбалки или дайвинга для сигнализации в экстренных ситуациях. Незаменимы в случае отсутствия других источников света и в случаях, когда обычные источники не подходя (например во время утечек газа)
↓ За счет чего светятся неоновые палочки и другие химические источники света? ↓
Свет излучаемый палочками возникает благодаря химическому процессу называемому хемилюминесценцией, который возникает благодаря реакции при смешении компонентов находящихся внутри светящихся палочек. Внутренний сосуд «плавает» в перекиси водорода и содержит компонент реагирующий с перекисью и краску определенного цвета. При надломе содержимое внутреннего и внешних сосудов смешивается и начинается Свет
Подробнее процесс описан в статье посвященной процессу под названием Хемилюминесценция
Длительность свечения химических источников света напрямую зависит от 2-х факторов — структуры и количества компонентов внутри и температуры окружающей среды. Наименьшие светящиеся палочки светятся до 2-х часов, в то время как наибольшие светятся до 12 часов. Существуют специальные светящиеся палочки с очень ярким свечением, но его длительность не превышает 10-15 минут.
При температурах близких к 0 градусов Цельсия реакция либо совсем прекращается, либо очень медленна — соответственно свечение либо не наблюдается вовсе либо очень тусклое. зато очень долго. В жаркую же погоду или при нагреве светящихся палочек яркость увеличивается, но время свечения сокращается.
Также существует явление называемое AfterGlow, тоесть после-свечение, которое в некоторых случаях может наблюдаться в полной темноте и спустя 2-3 дня после использования светящихся палочек.
Химические источники света являются одноразовыми — однажды активировав их процесс нельзя остановить, можно только замедлить. В связи с чем возник распространенный миф о возможности «перезаряжать» светящиеся палочки положив их в морозильную камеру.
На самом деле реакция внутри всего-навсего замедляется до практически полной остановки. Таким образом появляется возможность несколько раз использовать активированные палочки на протяжении 1-2 дней.
Срок хранения неактивированных светящихся палочек составляет 3-4 года, при условии соблюдения правил хранения: отсутствие воздействия прямых солнечных лучей, температур ниже 0 и выше 35 градусов Цельсия. Оптимальный режим для хранения температура от 10 до 20 градусов Цельсия в темном помещении
Необходимо учитывать, что даже кратковременный контакт с солнечным светом сокращает срок хранения до нескольких недель
Большинство химических источников света активируются путем изгиба, вследствие чего содержимое смешивается и вступает в реакцию. После этого можно несколько раз резко встряхнуть светящуюся палочку, чтоб получить максимальное количество света и в реакцию вступило все вещество, находящееся внутри.
Не стоит чрезмерно изгибать светящиеся палочки — достаточно слегка согнуть их, Вы услышите характерный треск (это знак того, что внутренний сосуд сломался и его содержимое смешалось с перекисью).
Химические источники света можно использовать практически в любых погодных условиях, т.к. они являют пыле и влагонепроницаемыми. Исключением являются низкие температуры. Визуальное восприятие яркости свечения зависит от интенсивности освещения от других источников в конкретном месте.
Оптимальное свечение наблюдается при температурах выше 10 градусов Цельсия в темное или сумеречное время суток на открытом пространстве и в любых темных местах. С яркостью Солнца или сценических прожекторов они не способны конкурировать, поэтому свечение будет не заметно в ясную погоду и лишь слегка заметным в пасмурную.
При надлежащем использовании, химические источники света абсолютно безопасны. Химические компоненты нетоксичны, не являются легковоспламеняемыми, но в огне горят, конечно же. Воздействие на окружающую среду сопоставимо с пластиковыми стаканчиками или полиэтиленовыми кульками.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Избегайте чрезмерного и множественного сгибания светящихся палочек — они прочны, но не бессмертны. Это единственная причина нарушения герметичности оболочки, кроме умышленного ее повреждения.
Следите за соблюдением этого простого правила вашими детьми, а также не позволяйте им грызть светящиеся палочки.
Соблюдение правил описанных в предыдущем пункте предотвращает такую возможность практически на 100%, не исключая при этом вероятность наличия фабричных или транспортировочных повреждений.
Признаком протекания оболочки является характерный запах и наличие слегка маслянистой жидкости в упаковке или на самой светящейся палочке.
При попадании содержимого на одежду постарайтесь как можно быстрее промыть область загрязнения в теплой воде с моющим средством. В случае засыхания может остаться невыводимое пятно.
В случае попадания жидкости из светящихся палочек на кожу — помойте ее теплой водой с мылом. В редких случаях, при повышенной аллергической чувствительности, может возникнуть легкое раздражение кожи.
Попадание содержимого химических источников света в глаза вызывает жжение и раздражение слизистой — ни в коем случае не растирайте и немедленно промойте глаза большим количеством теплой воды.
Если по случайности содержимое жидкости попало в ротовую полость или было проглочено — необходимо прополоскать рот. Может возникнуть аллергическая реакция, а при больших количествах проглоченного отравление. Хотя как-то кошка одного нашего клиента съела чуть ли 3 светящихся браслета и осталась жива))
Прекрасные детские ночники и светильники порадуют и взрослых и детей, помогут создать домашний уют и расслабляющую атмосферу.
Прекрасный подарок себе или близким
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.
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.
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:
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.
Химический источник света, хемилюминесцентные источники света (ХИС) — устройства, генерирующие свет при протекании химической реакции: например, каталитической реакции некоторых сложных эфиров щавелевой кислоты с пероксидом водорода [1] в присутствии люминофора.
Содержание
Использование [ править | править код ]
Широко применяются в качестве автономных (до 12 часов свечения [1] ) источников света при различных аварийно-спасательных, дорожных, уличных работах, в чрезвычайных ситуациях, в туризме и спелеологии, подводном плавании, для подачи сигналов, вообще в качестве различного рода резервных осветителей, в декоративном освещении, для развлечений. Будучи полностью автономными, прочными, пожаробезопасными и водонепроницаемыми, пригодными для долгого хранения, источники могут использоваться в широком диапазоне применений. Выпускаются, как правило, в виде пластиковых палочек или браслетов, которые при надламывании начинают светиться бледным светом.
Нагревание/Охлаждение [ править | править код ]
До конца 1990-х годов в массовой продаже встречались изделия, способные продолжить работу после полного затухания и окончания протекания химической реакции. После непродолжительного механического воздействия в течение 1−2 минут изделие испускало свет на протяжении 1−3 часов, в течение 4−5 циклов такой «перезарядки» постепенно интенсивность свечения снижалась, пока не сходила на нет. В 2000-х годах производство было остановлено из-за использования дорогостоящих материалов и их высокой токсичности.
Считается, что светящиеся палочки могут быть помещены в морозильник, чтобы замедлить химические реакции, что позволяет палочкам храниться в течение двух-трёх ночей. Холод возбуждает переход смеси в твердое состояние и замедляет освобождение фотонов. Наоборот, под воздействием микроволнового излучения или горячей воды ускоряется освобождение фотонов и увеличивается яркость свечения, но уменьшается его продолжительность. Это, однако, как правило, зависит от конкретного состава химических веществ в конкретной светящейся палочке.
Безопасность [ править | править код ]
Жидкости, содержащиеся в некоторых ХИС (до десятков миллилитров), могут представлять опасность при нарушении целостности оболочки источника и попадании на кожу. [1]