Φωσφορισμός είναι η φωταύγεια που συμβαίνει όταν ενέργεια παρέχεται από ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, συνήθως υπεριώδες φως. Η πηγή ενέργειας χτυπά ένα ηλεκτρόνιο ενός άτομο από μια κατάσταση χαμηλής ενέργειας σε μια "ενθουσιασμένη" κατάσταση υψηλότερης ενέργειας. τότε το ηλεκτρόνιο απελευθερώνει την ενέργεια με τη μορφή ορατό φως (φωταύγεια) όταν επιστρέφει σε κατάσταση χαμηλότερης ενέργειας.
Λέξεις-κλειδιά: Φωσφορίζοντες
- Η φωσφορίζουσα είναι ένας τύπος φωτοφωταύγειας.
- Σε φωσφορισμού, το φως απορροφάται από ένα υλικό, ανεβάζοντας τα ενεργειακά επίπεδα των ηλεκτρονίων σε μια διεγερμένη κατάσταση. Ωστόσο, η ενέργεια του φωτός δεν ταιριάζει απόλυτα με την ενέργεια των επιτρεπόμενων διεγερμένων καταστάσεων, έτσι ώστε οι απορροφούμενες φωτογραφίες να κολλάνε σε τριπλή κατάσταση. Οι μεταβάσεις σε μια χαμηλότερη και πιο σταθερή κατάσταση ενέργειας απαιτούν χρόνο, αλλά όταν εμφανιστούν, το φως απελευθερώνεται. Επειδή αυτή η αποδέσμευση γίνεται αργά, ένα φωσφορίζον υλικό φαίνεται να ανάβει στο σκοτάδι.
- Παραδείγματα φωσφοριζόντων υλικών περιλαμβάνουν τα αστραφτερά αστέρια, μερικά σήματα ασφαλείας και λαμπερό χρώμα. Σε αντίθεση με τα φωσφορίζοντα προϊόντα, οι φθορίζουσες χρωστικές σταματούν να ανάβουν όταν αφαιρεθεί η φωτεινή πηγή.
- Αν και ονομάζεται για την πράσινη λάμψη του φωσφόρου του στοιχείου, ο φωσφόρος αναβοσβήνει λόγω οξείδωσης. Δεν είναι φωσφορίζον!
Απλή Επεξήγηση
Η φωσφορίζουσα ενέργεια απελευθερώνει αργά την αποθηκευμένη ενέργεια με την πάροδο του χρόνου. Βασικά, το φωσφορίζον υλικό "φορτίζεται" εκθέτοντάς το στο φως. Στη συνέχεια η ενέργεια αποθηκεύεται για μια χρονική περίοδο και απελευθερώνεται αργά. Όταν η ενέργεια απελευθερώνεται αμέσως μετά την απορρόφηση της προσπίπτουσας ενέργειας, καλείται η διαδικασία φθορισμός.
Κβαντική Μηχανική Επεξήγηση
Στον φθορισμό, μια επιφάνεια απορροφά και εκπέμπει εκ νέου ένα φωτόνιο σχεδόν αμέσως (περίπου 10 νανοδευτερόλεπτα). Η φωταφωταύγεια είναι γρήγορη επειδή η ενέργεια των απορροφούμενων φωτονίων ταιριάζει με τις ενεργειακές καταστάσεις και επιτρέπει τις μεταβάσεις του υλικού. Η φωσφορίζουσα διάρκεια διαρκεί πολύ περισσότερο (χιλιοστά του δευτερολέπτου έως μέρες), επειδή το απορροφούμενο ηλεκτρόνιο διασχίζει σε κατάσταση διεγέρσεως με μεγαλύτερη πολλαπλασιασμό σπιν. Τα διεγερμένα ηλεκτρόνια παγιδεύονται σε τριπλή κατάσταση και μπορούν να χρησιμοποιήσουν μόνο «απαγορευμένες» μεταβάσεις για να πέσουν σε μια κατάσταση χαμηλής ενεργειακής απλής ενέργειας. Η κβαντομηχανική επιτρέπει την απαγορευμένη μετάβαση, αλλά δεν είναι κινητικά ευνοϊκές, οπότε διαρκούν περισσότερο. Εάν απορροφηθεί αρκετό φως, το αποθηκευμένο και απελευθερωμένο φως καθίσταται αρκετά σημαντικό για να εμφανιστεί το υλικό να "λάμπει στο σκοτεινό ". Για το λόγο αυτό, τα φωσφορίζοντα υλικά, όπως τα φθορίζοντα υλικά, φαίνονται πολύ φωτεινά κάτω από ένα μαύρο (υπεριώδες) φως. Ένα διάγραμμα Jablonski χρησιμοποιείται συνήθως για την εμφάνιση της διαφοράς μεταξύ φθορισμού και φωσφορισμού.
Ιστορία
Η μελέτη των φωσφοριζόντων υλικών χρονολογείται από το 1602 τουλάχιστον όταν ο Ιταλός Vincenzo Casciarolo περιέγραψε ένα "lapis solaris" (πέτρα ηλίου) ή "lapis lunaris" (πέτρα φεγγαριού). Η ανακάλυψη περιγράφηκε στο βιβλίο του καθηγητή της φιλοσοφίας Giulio Cesare la Galla του 1612 De Phenomenis στο Orbe Lunae. Η La Galla αναφέρει το πέτρινο φως του Casciarolo που εκπέμπει το φως αφού είχε υποβληθεί σε ασβεστοποίηση μέσω θέρμανσης. Έλαβε φως από τον Ήλιο και έπειτα (όπως η Σελήνη) έδωσε φως στο σκοτάδι. Η πέτρα ήταν ακάθαρτη βαρίτη, αν και άλλα ορυκτά εμφανίζουν επίσης φωσφορίζοντα. Περιλαμβάνουν μερικούς διαμάντια (γνωστή στον ινδικό βασιλιά Bhoja ήδη από το 1010-1055, ανακαλυφθείσα ξανά από τον Albertus Magnus και ξανά ανακαλυφθείσα από τον Robert Boyle) και το λευκό τοπάζ. Οι Κινέζοι, ειδικότερα, αποτίμησαν έναν τύπο φθορίτη που ονομάζεται χλωροφάνη, ο οποίος θα έδειχνε φωταύγεια από τη θερμότητα του σώματος, την έκθεση στο φως ή την τρίψιμο. Το ενδιαφέρον για τη φύση της φωσφορισμού και άλλων τύπων φωταύγειας τελικά οδήγησε στην ανακάλυψη της ραδιενέργειας το 1896.
Υλικά
Εκτός από μερικά φυσικά ορυκτά, η φωσφορίζουσα παράγεται από χημικές ενώσεις. Πιθανώς τα πιο γνωστά από αυτά είναι το σουλφίδιο ψευδαργύρου, το οποίο έχει χρησιμοποιηθεί σε προϊόντα από τη δεκαετία του 1930. Ο σουλφίδιο του ψευδαργύρου εκπέμπει συνήθως ένα πράσινο φωσφορίζον, αν και μπορούν να προστεθούν φωσφοροί για να αλλάξουν το χρώμα του φωτός. Οι φωσφορείς απορροφούν το φως που εκπέμπεται από φωσφορίζοντα και στη συνέχεια το απελευθερώνουν ως ένα άλλο χρώμα.
Πιο πρόσφατα, το αργιλικό στροντίου χρησιμοποιείται για φωσφορισμό. Αυτή η ένωση ανάβει δέκα φορές φωτεινότερη από το θειούχο ψευδάργυρο και επίσης αποθηκεύει την ενέργεια πολύ περισσότερο.
Παραδείγματα φωσφορισμού
Τα συνηθισμένα παραδείγματα φωσφορισμού περιλαμβάνουν ανθρώπους αστέρι που βάζουν σε τοίχους κρεβατοκάμαρων που λάμπουν για ώρες μετά την εξάντληση των φώτων και η βαφή που χρησιμοποιήθηκε για να κάνουν λαμπερές αστέρια τοιχογραφίες. Αν και το στοιχείο φώσφορος ανάβει πράσινο, το φως απελευθερώνεται από την οξείδωση (χημειοφωταύγεια) και είναι δεν ένα παράδειγμα φωσφορισμού.
Πηγές
- Franz, Karl Α.; Kehr, Wolfgang G.; Siggel, Alfred. Wieczoreck, Jürgen; Adam, Waldemar (2002). "Φωσφορίζοντα υλικά" στο Η Εγκυκλοπαίδεια της Βιομηχανικής Χημείας του Ullmann. Wiley-VCH. Weinheim. doi: 10.1002 / 14356007.α15_519
- Roda, Aldo (2010). Χημειοφωταύγεια και Βιοφωτισμός: Παρελθόν, Παρόν και Μέλλον. Βασιλική Εταιρεία Χημείας.
- Zitoun, D.; Bernaud, L.; Manteghetti, Α. (2009). Σύνθεση μικροκυμάτων ενός μακροχρόνιου φωσφόρου. J. Chem. Εκπαιδεύστε. 86. 72-75. doi: 10.1021 / ed086p72