Исследование периода послесвечения борного люминофора в зависимости от активатора | Статья в журнале «Юный ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 8 февраля, печатный экземпляр отправим 12 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Научный руководитель:

Рубрика: Химия

Опубликовано в Юный учёный №6 (9) декабрь 2016 г.

Дата публикации: 06.12.2016

Статья просмотрена: 64 раза

Библиографическое описание:

Зацепин С. Н., Гончаренко М. С. Исследование периода послесвечения борного люминофора в зависимости от активатора // Юный ученый. — 2016. — №6. — С. 51-54. — URL https://moluch.ru/young/archive/9/588/ (дата обращения: 26.01.2020).



Что общего между светлячком, зеленоватой дымкой над болотом, голубым свечением моря ночью? Всё это примеры природной люминесценции, которые были знакомы нашим предкам ещё с античности. Они считали это магией, но только сейчас мы понимаем, что это не так. Люминофоры очень прочно вошли в нашу жизнь, настолько, что мы даже этого не замечаем. А зря! Ведь они хранят в себе много тайн, некоторые из них даже на данный момент остаются загадками. Именно поэтому на люминесценцию возлагаются большие надежды в будущем. Например, учёные работают над созданием люминесцирующих деревьев, которые будут освещать дорогу в ночи. Но и в настоящем она нашла множество применений. Об этих применениях и о многом другом можно узнать из данной статьи.

Цель нашей работы: Исследовать зависимость периода послесвечения борного фотолюминофора от активатора.

Задачи:изучить и проанализировать информацию о явлении люминесценции и люминофорах; — понять, как используют «холодный свет» живые организмы в природе; -исследовать области применения люминофоров; -синтезировать борные люминофоры с различными активаторами.

Люминесценция. Области применения

Научное объяснение явлению люминесценции ученые смогли дать только после открытия строения атома. Люминесценция—это свечение веществ, избыточное над их тепловым излучением при данной температуре и возбужденное какими-либо источниками энергии.Люминесценция под действием света называется фотолюминесценцией, под действием бомбардировки электронами — катодолюминесценцией, под действием электрического поля — электролюминесценцией, под действием химических превращений — хемилюминесценцией.1

Суть явления люминесценции такова. Большинство электронов в атоме находятся в основном энергетическом состоянии. При получении атомами дополнительной энергии — часть электронов переходят в возбужденное состояние. Возвращаясь в основное электронное состояние, вещество излучает фотон света. 2

Люминофорвещество, способное преобразовывать поглощаемую им энергию в световое излучение. Люминофоры отличаются друг от друга по различным признакам, а именно: по длительности послесвечения, по способу подвода к атомам энергии, — по химической природе люминофоры разделяются на неорганические и органические.

Химики синтезировали много люминофоров, и область их применения очень разнообразна. На первом месте стоит производство фотолюминофоров для ламп дневного света (90 % от мирового выпуска все классов люминофоров). Люминофоры широко применяются в текстильной, пищевой промышленностях, материаловедении, криминалистике, искусстве, медицине, фармацевтике, банковском деле, в обороте ценных бумаг и т. д. Например, криминалисты заставляют биологические жидкости флуоресцировать под действием УФ, чтобы обнаружить следы крови, мочи, слюны и т. д. на месте преступления. Флуоресцентные зонды и красители используют для визуализации опухолей в сложных операциях. Белая бумага, произведённая до 1950 года, не содержала флуоресцентных веществ в отличие от современной. Таким образом, подделка исторических документов может быть обнаружена при облучении образца ультрафиолетом. 53

Живые организмы стали использовать люминесценцию в своих целях гораздо раньше человека. Биолюминесценция— это способность живых организмов светиться. Такая люминесценция встречается у некоторых бактерий, грибов, водорослей, червей, моллюсков, насекомых, рыб, но никогда не наблюдается у более высокоорганизованных животных. Биолюминесценция основывается на химических процессах и обусловлена двумя типами веществ, объединенных общими названиями люциферина и люциферазы. Конкретный состав этих веществ у разных организмов различен. Люцифераза − это фермент, биологический катализатор реакций, при которых люцеферины окисляются кислородом. При этом выделяемая энергия реакции излучается в виде фотона света.

люциферин + O2 → оксилюциферин + свет

Таким образом, хемилюминесценция включает в себя и биолюминесценцию. Биологическая роль, которой связана с такими аспектами поведения живых организмов, как нападение, защита и коммуникация. 3

Методика изготовления борного люминофора

Наиболее доступным в условиях школьной лаборатории является синтезирование борного люминофора. В его основе лежит борный ангидрид (HBO2 и H2B4O7) с добавками небольшого количества органических активаторов. Эти фотолюминофоры представляют собой аморфную стекловидную массу. При его синтезе необходимо обезводить борную кислоту, а потом сплавить её с активатором в определённых пропорциях. Эти пропорции были подобраны мною экспериментально и для разных активаторов они различаются.

При сплавлении необходимо выпарить лишнюю воду при температуре не выше 200оС, иначе смесь будет обуглена, что приведет к снижению интенсивности послесвечения. Потому что не распавшаяся органическая молекула активатора является единственной причиной люминесценции, т. е. центром люминесценции. После полученный люминофор необходимо измельчить, дабы улучшить люминесценцию и хранить его во влагозащищённом сосуде.

Рис. 1. Готовый фотолюминофор

Чтобы исследовать период послесвечения, я освещал истолченный люминофор диодной лампой в течение 1 минуты, и фиксировал зеленовато-желтое и зеленое послесвечение веществ (λ от 510–575 нм). Температура окружающей среды 220С. Полученные мной данные при вышеописанных условиях представлены на диаграмме.

Но яркость и длительность послесвечения, видимого для глаз человека, субъективна и зависит от температуры окружающей среды, наличия примесей посторонних веществ в люминофоре (угнетающих люминесценцию), индивидуальных особенностей зрения человека, степени затенённости помещения, а также от времени «зарядки» образца. Длина волны излучаемого света, т. е. цвет излучения, напрямую зависит от активатора и его концентрации.

Выводы

Я достиг поставленной цели. Мною были получены люминофоры борной кислоты, активируемые органическими веществами. Эти фосфоресцирующие вещества, обладают стекловидным строением, большой яркостью свечения и лёгкой возбудимостью от обычных источников света. В ходе экспериментов я выяснил, что наилучшими активаторами среди исследуемых мною веществ, являются флуоресциин и смесь салициловой и лимонной кислот. Проанализировав полученные данные, я понял, что одним из факторов, влияющих на время послесвечения является строение молекулы активатора. А именно вещества, имеющие сопряжённые системы π-связей, особенно гетероциклического строения, как у флуорсцеина, обладают наиболее выраженной люминесценцией.

Литература:

  1. [Электронный ресурс] Доступ к ресурсу: https://ru.wikipedia.org
  2. Лакович Дж. Основы флуоресцентной спектроскопии. — М.: Мир, 1986. — 496 с.
  3. А. Н. Ремизов, Медицинская и биологическая физика. М: Высшая школа 1987, с.525
  4. Владимиров Ю. А., Шерстнев М. П. Хемилюминесценция клеток животных. Итоги Науки и Техники, Сер. Биофизика, том. 24, Москва, ВИНИТИ, 1989.
  5. И. А. Леенсон «Удивительная химия» —М.: ЭНАС, 2009. — 176 с.
Основные термины (генерируются автоматически): люминофор, люминесценция, вещество, активатор, явление люминесценции, окружающая среда, длительность послесвечения, борный люминофор, борная кислота.


Похожие статьи

Определение состава химической ловушки «Родамин», на основе...

Результат эксперимента показывает, что люминесценция спецмази «Родамин» ярко оранжево-розовая, а люминесценция органического красителя родамина С оранжево-розовая, это еще раз подтверждает, что в основе спецмази находится органический краситель родамин С.

Люминесцентный солнечный концентратор в решении...

Описаны актуальные проблемы современной солнечной энергетики и возможные решения, одним из которых является люминесцентный солнечный концентратор. Дана характеристика люминесцентного солнечного концентратора...

Необходимость стратегического планирования в условиях...

Исследование периода послесвечения борного люминофора... В его основе лежит борный ангидрид (HBO2 и H2B4O7) с добавками небольшого количества органических активаторов. При его синтезе необходимо обезводить борную кислоту, а потом сплавить её с активатором в...

Кинетическое изучение каталитического эффекта сульфата меди...

Определение химической кинетики для борной кислоты в разных... Ключевые слова: кинетика реакции, борной кислоты, температура

Рис. 1. Подготовка к проведению экспериментов по изучению органических химических реакций с люминесценцией с различными катализаторами.

Научно-исследовательская работа и реставрация иконы...

Определение pH-среды с лицевой поверхности иконы, определение состава грунта, УФЛ

Для возбуждения видимой люминесценции мы направляли на исследуемое произведение поток УФ-излучения и наблюдали видимую люминесценцию в затемненном помещении.

Фотолюминесцентные свойства пористого кремния и способы их...

Для спектров люминесценции образцов серии 1, выдержанных на атмосфере в течение месяца, наблюдается такая же ситуация, как и образцов, выдержанных в течение двух недель. Сохраняется форма, ширина полосы и соотношение интенсивностей ФЛ образцов пористого...

Изучение производных феназина от синегнойной палочки

Охрана здоровья человека и окружающей среды, получение биологически чистой продукции предусматривает рациональное и грамотное использование химических средств защиты, только в тех случаях, когда это действительно необходимо.

Получение и исследование тонких плёнок на основе...

Нерастворимые полупроводящие пленки получают с помощью центрифугирования растворов молекул с последующим нагреванием тонкой пленки и удалением растворителя и летучих веществ, способствующих растворению фталоцианинов (рисунок 2).

Закономерности и описание сверхстехиометрической сорбции...

При сорбции РЗЭ на поверхности глауконита происходит сополимеризация изначально гидратированных форм ионов РЗЭ конденсированной фазой соответствующих оксигидратов, образовавшихся в результате обработки системы сорбент – сорбированное вещество щелочью.

Похожие статьи

Определение состава химической ловушки «Родамин», на основе...

Результат эксперимента показывает, что люминесценция спецмази «Родамин» ярко оранжево-розовая, а люминесценция органического красителя родамина С оранжево-розовая, это еще раз подтверждает, что в основе спецмази находится органический краситель родамин С.

Люминесцентный солнечный концентратор в решении...

Описаны актуальные проблемы современной солнечной энергетики и возможные решения, одним из которых является люминесцентный солнечный концентратор. Дана характеристика люминесцентного солнечного концентратора...

Необходимость стратегического планирования в условиях...

Исследование периода послесвечения борного люминофора... В его основе лежит борный ангидрид (HBO2 и H2B4O7) с добавками небольшого количества органических активаторов. При его синтезе необходимо обезводить борную кислоту, а потом сплавить её с активатором в...

Кинетическое изучение каталитического эффекта сульфата меди...

Определение химической кинетики для борной кислоты в разных... Ключевые слова: кинетика реакции, борной кислоты, температура

Рис. 1. Подготовка к проведению экспериментов по изучению органических химических реакций с люминесценцией с различными катализаторами.

Научно-исследовательская работа и реставрация иконы...

Определение pH-среды с лицевой поверхности иконы, определение состава грунта, УФЛ

Для возбуждения видимой люминесценции мы направляли на исследуемое произведение поток УФ-излучения и наблюдали видимую люминесценцию в затемненном помещении.

Фотолюминесцентные свойства пористого кремния и способы их...

Для спектров люминесценции образцов серии 1, выдержанных на атмосфере в течение месяца, наблюдается такая же ситуация, как и образцов, выдержанных в течение двух недель. Сохраняется форма, ширина полосы и соотношение интенсивностей ФЛ образцов пористого...

Изучение производных феназина от синегнойной палочки

Охрана здоровья человека и окружающей среды, получение биологически чистой продукции предусматривает рациональное и грамотное использование химических средств защиты, только в тех случаях, когда это действительно необходимо.

Получение и исследование тонких плёнок на основе...

Нерастворимые полупроводящие пленки получают с помощью центрифугирования растворов молекул с последующим нагреванием тонкой пленки и удалением растворителя и летучих веществ, способствующих растворению фталоцианинов (рисунок 2).

Закономерности и описание сверхстехиометрической сорбции...

При сорбции РЗЭ на поверхности глауконита происходит сополимеризация изначально гидратированных форм ионов РЗЭ конденсированной фазой соответствующих оксигидратов, образовавшихся в результате обработки системы сорбент – сорбированное вещество щелочью.

Задать вопрос