Холодное свечение

Опубликовано Дмитриева Инна Викторовна вкл 01.05.2021 - 19:27

Автор:

Рябошлык Владислав

Исследование флуоресценции веществ в школьной лаборатории

Скачать:

Вложение	Размер
holodnoe_svechenie_issledovatelskaya_rabota.docx	875.47 КБ

Предварительный просмотр:

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ
ШКОЛА С УГЛУБЛЕННЫМ ИУЧЕНИЕМ ОТДЕЛЬНЫХ ПРЕДМЕТОВ №13

ХОЛОДНОЕ СВЕЧЕНИЕ

Выполнили:

Рябошлык Владислав, 10 класс

Руководитель:

Дмитриева Инна Викторовна,

учитель химии.

Воронеж 2019

Цель: провести экспериментальное исследование флуоресцирующих объектов и веществ. Задачи: изучение научных данных о флуоресцирующих объектах, исследование данных объектов в школьной лаборатории. Методы исследования: сбор научной информации; собственные эксперименты, наблюдения.

Задачи: изучение научных данных о флуоресцирующих объектах; исследование данных объектов в школьной лаборатории.

Методы исследования: сбор научной информации; собственные эксперименты; наблюдения.

Термин «флуоресценция» происходит от названия минерала флюорит, у которого она впервые была обнаружена, и лат. -escent — суффикс, означающий слабое действие. Согласно представлениям квантовой химии, электроны в атомах расположены на энергетических уровнях. При облучении вещества светом возможен переход электронов между различными энергетическими уровнями. Разница энергии между энергетическими уровнями и частота колебаний поглощённого света соотносятся между собой уравнением (II постулат Бора): Е2 – Е1 = hν. После поглощения света часть полученной системой энергии расходуется в результате релаксации. Часть же может быть испущена в виде фотона определённой энергии. Впервые флуоресценцию соединений хинина наблюдал физик Джордж Стокс в 1852 год. Спектр флуоресценции сдвинут относительно спектра поглощения в сторону длинных волн. Это явление получило название «Стоксов сдвиг». Его причиной являются безызлучательные релаксационные процессы. В результате часть энергии поглощённого фотона теряется, а испускаемый фотон имеет меньшую энергию, и, соответственно, большую длину волны. (Приложение 1).

Явление холодного свечения было изучено нами в школьной лаборатории на примере объектов была, красок и биологических объектах.

Объекты быта.

Объекты исследования: белая бумага и ткань, моющие средства, отбеливатели, напитки.

Метод отбеливания волокон с помощью флуоресцентных веществ был открыт Полом Крайсом в 1929 году. Современные оптические отбеливатели представляют собой бесцветные или слабоокрашенные органические соединения, которые способны интенсивно излучать собственный свет. Тем самым они компенсируют недостаток синих лучей, отражаемых материалом, и делают его визуально ослепительно белым. (Приложение 2)

В текстильной промышленности они используются не только для отбелки натуральных и синтетических волокон, но и для повышения яркости окрашенных тканей. (Приложение 3). Ими также отбеливают пластические массы, резину, бумагу, мыло, кинопленку, но главным образом они применяются в качестве добавок к моющим средствам. Нужно понимать, что оптические отбеливатели не отстирывают белье от загрязнений и не выводят пятна (в этом их главное отличие от химических). Частицы люминесцентных красителей просто оседают на ткани и обеспечивают иллюзию яркого белого цвета. Их эффект особенно заметен при солнечном свете под действием ультрафиолета. Оптические отбеливатели используют также при изготовлении стиральных порошков и белой бумаги. (Приложение4).

Хинин является алкалоидом, содержащимся в коре различных видов хинного дерева. Тоник - это газированный напиток горьковатого вкуса с добавлением хинина. Впервые запатентованный в середине 19-го века в Англии этот напиток обязан своей популярностью фактам, основанным на уникальных свойствах хинина.

В 17 веке, после его появления в Европе, хинин был признан довольно надежным средством для лечения малярии. Растворы хинина, подкисленные кислотой, имеют голубую флуоресценцию (Приложение 5).

Флуоресцентные краски.

Объекты исследования: желтый маркер, белые салфетки, растворы слабых кислот и соды.

Ультрафиолетовые флуоресцентные краски испускают видимый свет при УФ и делятся на короткие волны (200 – 400nm), длинные волны (400 – 800 nm) и двойной волны в соответствии с волной возбуждения. Цветовое изменение включает в себя: ахроматические и хроматические изменение цвета. Хроматические краски под воздействием ультрафиолетового облучения краска начинает ярко светится оригинальным цветом (Приложение 6).

На салфетку наносится рисунок ярким жёлтым маркером и промачивается раствором лимонной (уксусной) кислот. После высыхания при воздействие УФ – света рисунок проявляется голубым светом. (Приложение 7).

Так же невидимый рисунок хорошо проявляется, если лимонную кислоту заменить содой (Приложение 8).

Биологические объекты.

Объекты исследования: раствор хлорофилла, витамины.

Для определения флуоресценции можно использовать спиртовую вытяжку пигментов (Приложение 9). Молекула хлорофилла может переходить в электронно-возбужденное состояние при сообщении ей энергии в количестве 40 – 42 ккал (красная область спектра). Энергия этого состояния может использоваться на осуществление фотохимических процессов, мигрировать от одной молекулы хлорофилла к другой, растрачиваться в виде тепла или флуоресцентного излучения. В последнем случае электрон возвращается в исходное положение. Таким образом, независимо от длины волны возбуждающего света хлорофилл флуоресцирует только в красной части спектра. (Приложение 10).

Витамин B12, относится к группе водорастворимых витаминов. Обладает высокой биологической активностью. Раствор витамина В12 имеет характерный спектр поглощения в ультрафиолете с максимумами при 278, 361 и 548 ммк - синяя часть спектра (Приложение 11).

По результатам исследования можно сделать вывод: явление флуоресценции широко используется человеком при изготовлении белой бумаги и ткани, оптических отбеливателей и жидких моющих средств, при изготовлении лаков и красок. Многие биологические объекты флуоресцируют, что позволяет использовать это явление в медицине, биофизике и криминалистике.

Поэтому работу можно считать актуальной и перспективной. Исследования можно продолжить, перешагнув рамки школьной лаборатории, например, рассмотреть флуоресцентную микроскопию.

Литератур и источники.

Приложение.

Приложение 1.