Светящаяся жидкость / Светящаяся вода / Светящаяся краска / Светящиеся материалы

Люминофоры собственного приготовления не могут светиться слишком долгое время, хотя это не у нас. Предложенные в Интернете способы светятся в темноте несколько секунд после яркой вспышки (как правило фотовспышки) или облучения УФ лампой.

8888888 / 8888888 / 8888888 / 8888888 / 8888888

Самым распространенным ранее было использование фосфорных компонентов (наверное, у каждого есть или были часы с фосфорным наполнением стрелок, которые светятся в темноте).

Светящиеся компоненты делятся на органические (химического приготовления) и неорганического (минералы). Минералы мало кто найдет, а вот органику – не составит труда.

Самым лучшим является использование люминофоров, однако Диметрий провел исследование, выяснив, что купить свободно этот состав очень трудно. Светящиеся фломастеры или краски очень дороги (150 мл стоит около 300 рублей).

Для увеличения свойств и длительности реакции Диметрий советует использовать желеобразующие вещества (например желатин). В итоге раствор светится ярче и дольше в десятки раз.

Вот две статьи из клуба Юный химик:

Luminofor-1.djvu [44.6 Кб]

Luminofor-2.djvu [53.25 Кб]

Люминофоры на основе борной кислоты

Оборудование: керамическая чашечка для выпаривания, борная кислота (H3BO3), какой-нибудь компонент (см.ниже), спиртовка, фотовспышка.

В чашечку для выпаривания положите 2 гр. порошковой борной кислоты (продается в аптеке) и такое же количество компонента; подлейте чуть-чуть воды, чтобы при размешивании получилась густая кашица. Затем начинайте греть. Сначала смесь начнет кипеть, потом вода испарится и получится лепешка, потом она начнет плавится, превращаясь в смолу. Дождитесь пока вся лепешка станет густой стекловидной массой, а затем снимите чашечку с огня и поставьте остывать. Как только смесь остынет, при освещении получившегося люминофора фотовспышкой, можно наблюдать свечение (в абсолютной темноте).

Компоненты употребляемые с борной кислотой

0,1% раствор флуоресциина (ярко зеленое свечение)

10 % раствор ацетата никеля (зеленое свечение)

Лимонная кислота (желтое свечение)

Щавелевая кислота (салатовое свечение)

В нашем клубе Брионики представлена светящаяся плесень (гриб), обладающая классными свойствами. Плесень светится при определенных условиях, относится к классу полицикличных и является довольно капризным веществом. Плесик может светить приятным не ядовитым желто-зеленым светом, являющийся интересным дополнением в декор брионики.

Перекись водорода + щавелевая кислота + люминофор.

Самым распространенным способом является приготовление светящейся жидкости с помощью борного порошка (продается в аптеке). Люминофор можно сделать с борной кислотой (точнее борным ангидридом, который образуется из кислоты). Делал с флуорисциином Na - светится ~4 c, ярко флуоресцирует в УФ. С лимонной кислотой, аспирином, какими то из многоатомных фенолов, светились все, правда, очень короткий промежуток времени ~ секунды, насвечивал фиолетовым светодиодом в полной темноте. Главное что наблюдается сам факт фосфоресценции.

Из-за прочной кристаллической решетки оксида бора орг. молекулам трудно передавать поглощённую в виде квантов света энергию, и она высвобождается в виде света, а не тепла. Для изготовления настоящих неорганических люминофоров, которые светятся часами нужны компоненты класса хч, и даже чище. Можно в интернете найти книгу Казанкин О. Н. "Неорганические люминофоры", там всё очень подробно описано. Ещё есть коллекция люминофоров у меня на сайте http://himiklab.org.ua/phosphors.shtml

Берете примерно 3 г. борной кислоты (можно на глаз, треть 10-г пакетика борной кислоты), размешиваете с 10-15 каплями раствора "хвойного концентрата", 1 г. на 50 мл .воды, в аптеке можно купить, обычная соль с добавками флуоресцеина и хвойного масла. Кашицу разравниваете тонким слоем 2-3 мм на металлической пластинке (можно взять старую алюминиевую ложку или что-нибудь ещё) и осторожно нагреваете до испарения воды и расплавления смеси. Нагрев несильный, подойдёт электроплитка. Охлаждаете и проверьте на послесвечение, осветив лампочкой и выключив свет.

Действующие рецепты люминофоров представлены на сайте, посвященному только люминофорам и их приготовлению:  http://chemlight.ucoz.ru/load Хотя очень сложно все написано.

Люминофоры борной кислоты.

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 люминофоры были в своё время изучены и запатентованы различными химиками и физиками, такими как Томашек (R. Tomaschek), Тиде (E. Тiede), Жиров, Винокуров, Левшин, Чаус (Chause), Тугаринов. По их результатам работ и заключениям, можно подвести существенные итоги:

• 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.

Нафталевый ангидрид. (Нафталин-1, 8-дикарбоновой к-ты ) – Оптимум нафталевого ангидрида в соотношении с борной кислотой равный 1:1000. Излучение состоит из двух полос: α = 573-530 нм и β = 510-495 нм. Соотношение интенсивностей для различных полос α:β = 1,2:1. Свечение яркое еще при +160°С и имеется даже при и после плавления люминофора, но имеет более белёсый оттенок благодаря выступлению фиолетовой полосы λmax = 430 нм.

Фенантрен – оптимум 1:100. Возбуждение при всем спектре УФ. Излучение: α = 595-570 нм, β = 552-532 нм, γ = 518-498 нм, ó = 477-460 нм, é = 445-425 нм.

Фталевый ангидрид (1,2-бензолдикарбоновой к-ты) – Оптимум 1:500, а по данным Жирова 1:1000. Затухание обеих полос происходит одновременно с соотношением интенсивностей 1:1,4. Оптимальное возбуждение при 300 нм и при 235 нм. Излучение при α = 545-500нм, β = 455-385 нм.

Терефталевая кислота (1,4-бензолдикарбоновая кислота) – Оптимум 1:500, по излучению аналогичен фталевому ангидриду. Оптимум возбуждения на УФ-В участке спектра. Очень сильная начальная фосфоресценция.

Флуоресцеин (Диоксифлуоран; уранин А) – Оптимум 1:3000 по Тиде, 1:30000 по Винокурову и Левшину, и 1:20000 по наблюдениям Жирова. Затухание подчиняется по данным Винокурова экспоненциальному закону. Кроме фосфоресценции, имеет место сильная жёлто-зелёная флюоресценция, превосходящая первую почти в три раза.

Томашеком было найдено изменение цветности при понижении температуры до –70°С. При такой температуре свечение желтовато-зелёное. При повышении температуры свечение становится более синеватым, то есть происходит трансформация одной полосы излучения в другую, а не их наложение. Тот же эффект дает повышение концентрации активатора, что было замечено Жировым. Так, чисто зелёное излучение наблюдается при 1:2000 и желто-зелёное при 1:1000. При этой концентрации наступает угнетение люминофора. Желтая полоса имеет ширину λ = 630-530 нм.

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. Диметрий Богданов.  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.

Сами люминофоры могут быть получены двумя методами – либо обезвоживание борной кислоты происходит путём сплавления её при температурах от 160 до 200°С в платиновом тигле, либо в вакууме водоструйного насоса, при 100°С, в течение двух часов. В этом случае, в отличие от первого метода, люминофоры получаются в легко измельчаемом виде. Но зато этот метод не при всех активаторах даёт хорошие результаты – лучше всего получаются с терефталевой и оксинафтойной кислотами. Подобным же методом можно по данным Тиде и Рагосса получить так же борный ангидрид при 200°С над P2O5 в течение 2-4 часов.

Следует отдельно рассмотреть метод получения фосфоресцирующей борной кислоты в кристаллическом состоянии путём кристаллизации из растворов. Эти люминофоры относятся к класс люминофоров кристаллизации. С терефталевой кислотой получаются синие люминофоры, если взять горячий, насыщенный водный раствор терефталевой кислоты и охладить после добавления борной кислоты.