Definitie en voorbeelden van fosforescentie

fosforescentie is luminescentie die optreedt wanneer energie wordt geleverd door elektromagnetische straling, meestal ultraviolet licht. De energiebron schopt een elektron van een atoom uit een lagere energietoestand in een "geëxciteerde" hogere energietoestand; dan geeft het elektron de energie af in de vorm van zichtbaar licht (luminescentie) wanneer het terugvalt naar een lagere energietoestand.

Belangrijkste afhaalrestaurants: fosforescentie

• Fosforescentie is een soort fotoluminescentie.
• In fosforescentie wordt licht geabsorbeerd door een materiaal, waardoor de energieniveaus van elektronen in een aangeslagen toestand worden opgestuwd. De energie van het licht komt echter niet helemaal overeen met de energie van toegestane opgewonden toestanden, dus de geabsorbeerde foto's komen vast te zitten in een drielingstoestand. Overgangen naar een lagere en stabielere energietoestand kosten tijd, maar wanneer ze optreden, komt er licht vrij. Omdat deze afgifte langzaam plaatsvindt, lijkt een fosforescerend materiaal in het donker te gloeien.
• Voorbeelden van fosforescerende materialen zijn glow-in-the-dark-sterren, enkele veiligheidstekens en gloeiende verf. In tegenstelling tot fosforescerende producten stoppen fluorescerende pigmenten met gloeien zodra de lichtbron is verwijderd.
• Hoewel genoemd naar de groene gloed van het element fosfor, gloeit fosfor eigenlijk vanwege oxidatie. Het is niet fosforescerend!

Eenvoudige uitleg

Fosforescentie geeft de opgeslagen energie na verloop van tijd langzaam vrij. Kortom, een fosforescerend materiaal wordt "geladen" door het bloot te stellen aan licht. Vervolgens wordt de energie gedurende een bepaalde periode opgeslagen en langzaam vrijgegeven. Wanneer de energie onmiddellijk na het absorberen van de invallende energie wordt vrijgegeven, wordt het proces fluorescentie genoemd.

Kwantummechanica Verklaring

Bij fluorescentie absorbeert een oppervlak vrijwel onmiddellijk een foton en zendt het opnieuw uit (ongeveer 10 nanoseconden). Fotoluminescentie is snel omdat de energie van de geabsorbeerde fotonen overeenkomt met energietoestanden en toegestane overgangen van het materiaal. Fosforescentie duurt veel langer (milliseconden tot dagen) omdat het geabsorbeerde elektron overgaat in een geëxciteerde toestand met een hogere spin-multipliciteit. De geëxciteerde elektronen raken gevangen in een triplet-toestand en kunnen alleen "verboden" overgangen gebruiken om naar een singlet-toestand met lagere energie te vallen. Kwantummechanica staat een verboden overgang toe, maar ze zijn niet kinetisch gunstig, dus het duurt langer voordat ze optreden. Als voldoende licht wordt geabsorbeerd, wordt het opgeslagen en afgegeven licht voldoende significant om een ​​materiaal te laten "gloeien in het donker". Om deze reden zien fosforescerende materialen, zoals fluorescerende materialen, er erg helder uit onder een zwart (ultraviolet) licht. Een Jablonski-diagram wordt meestal gebruikt om het verschil tussen fluorescentie en fosforescentie weer te geven.

Dit Jablonski-diagram toont het verschil tussen de mechanismen van fluorescentie en fosforescentie. Smokefoot / Creative Commons Naamsvermelding-Gelijk delen 3.0

Geschiedenis

De studie van fosforescerende materialen dateert van minstens 1602 toen de Italiaanse Vincenzo Casciarolo een "lapis solaris" (zonnesteen) of "lapis lunaris" (maansteen) beschreef. De ontdekking werd beschreven in het boek 1612 van professor Giulio Cesare la Galla, filosofie De Phenomenis in Orbe Lunae. La Galla meldt dat Casciarolo's steen licht uitstraalde nadat het was gecalcificeerd door verhitting. Het ontving licht van de zon en gaf toen (net als de maan) licht in de duisternis. De steen was onzuiver bariet, hoewel andere mineralen ook fosforescentie vertonen. Ze omvatten enkele diamanten (al in 1010-1055 bekend bij de Indiase koning Bhoja, herontdekt door Albertus Magnus en opnieuw herontdekt door Robert Boyle) en witte topaas. Vooral de Chinezen waardeerden een type fluoriet, chlorofaan genaamd, dat luminescentie zou vertonen door lichaamswarmte, blootstelling aan licht of wrijven. Interesse in de aard van fosforescentie en andere soorten luminescentie leidde uiteindelijk tot de ontdekking van radioactiviteit in 1896.

materialen

Naast een paar natuurlijke mineralen, wordt fosforescentie geproduceerd door chemische verbindingen. Waarschijnlijk is de meest bekende hiervan zinksulfide, dat sinds de jaren dertig in producten wordt gebruikt. Zinksulfide straalt meestal een groene fosforescentie uit, hoewel fosforen kunnen worden toegevoegd om de kleur van het licht te veranderen. Fosforen absorberen het licht dat wordt uitgestraald door fosforescentie en geven het vervolgens af als een andere kleur.

Meer recent wordt strontiumaluminaat gebruikt voor fosforescentie. Deze verbinding gloeit tien keer helderder dan zinksulfide en slaat zijn energie ook veel langer op.

Voorbeelden van fosforescentie

Veel voorkomende voorbeelden van fosforescentie zijn sterren die mensen op slaapkamerwanden plaatsen die uren gloeien nadat de lichten zijn uitgedaan en verf die wordt gebruikt om gloeiende sterren te maken. Hoewel het element fosfor groen oplicht, komt het licht vrij van oxidatie (chemiluminescentie) en is dat wel zo niet een voorbeeld van fosforescentie.

bronnen

• Franz, Karl A .; Kehr, Wolfgang G .; Siggel, Alfred; Wieczoreck, Jürgen; Adam, Waldemar (2002). "Luminescent Materials" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. Weinheim. doi: 10.1002 / 14356007.a15_519
• Roda, Aldo (2010). Chemiluminescentie en bioluminescentie: verleden, heden en toekomst. Royal Society of Chemistry.
• Zitoun, D .; Bernaud, L .; Manteghetti, A. (2009). Microgolfsynthese van een langdurige fosfor. J. Chem. Educ. 86. 72-75. doi: 10,1021 / ed086p72