Хемилюминесценция люминола / что внутри «светящихся палочек»?

    Наверняка вы хоть раз видели химические источники света — светящиеся палочки, которые начинают работать после «переламывания». Внутри — стеклянная капсула, которая при этом ломается, и начинается какая-то мистическая химическая реакция. Мне всегда было интересно разобраться, как это работает.

    Энергия связи молекул, освобождающаяся во время химической реакции — может выделится в виде тепла (к чему мы все привыкли), а в редких случаях может — в виде излучения кванта света. Излучение света во время химической реакции называется хемилюминесценцией. Существуют 2 наиболее распространенных реакции с хемилюминесценцией: окисление Люминола и окисление TCPO в присутствии органических красителей.

    Отличие в том, что Люминол светится сам, а TCPO — передает энергию молекулам органического красителя (вроде Родамина), и таким образом можно управлять цветом свечения выбирая краситель. Про TCPO (включая его синтез) можно посмотреть на YouTube (использование синтез), а вариант с Люминолом — под катом.

    Что нам понадобится

    В первую очередь — Люминол. Его можно найти на форумах химиков (1 2), или купить в аптеке под названием Галавит (натриевая соль люминола, этот вариант я не пробовал). Я нашел на барахолке по ~1$ за грамм. Не жадничайте, 1-2-3 грамма вполне хватит для экспериментов.

    Люминол растворяется только в щелочной среде — потому нужен гидроксид натрия (NaOH) или калия (KOH). Продается в химическом магазине (например Русхим).

    Во многих примерах, которые можно найти в интернете — реакцию с Люминолом проводят в водной среде (добавляя перекись водорода). Но свечение в этом случае слабое, и очень кратковременное (единицы/десятки секунд). Намного лучшего результата можно добиться, если в качестве растворителя использовать диметилсульфоксид (DMSO), продается в аптеке под именем Димексид. При работе с ним нужно соблюдать осторожность и надевать перчатки — он хоть сам и не ядовит, но легко проникает через кожу, унося с собой в кровь любую растворимую грязь на руках. Может иметь легкий неприятный запах из-за примесей, так что лучше не нюхать. Цвет свечения кстати отличается — в водной среде он синий, в DMSO — бирюзовый. Почему так получается — вопрос интересный.

    В качестве источника кислорода — в простейшем случае может использоваться кислород воздуха, или гидроперит из аптеки. Перекись водорода использовать нельзя, т.к. там есть вода.

    И наконец катализатор — в случае DMSO он не обязателен, но можно пробовать варианты с кровью, гематогеном и соком хрена(!). Я пробовал с высохшей кровью и сульфатом меди — ничего хорошего не вышло. Возможно катализатор важен только для реакции в водной среде.



    Главный секрет

    Основная сложность — как и сколько чего класть, чтобы все работало? Немало попыток ушло на поиск хорошо работающего варианта.

    Как оказалось, гидроксида много не бывает, и его можно брать примерно на половину объема DMSO, даже если он не растворяется. Люминола — по объему 1-2-3 спичечных головки на 100мл. Именно наличие не растворившихся гранул гидроксида — ключевой фактор для начала реакции. Яркость свечения — зависит от температуры, и количества растворенного кислорода. Без гидроперита свечение очень быстро остается только в поверхностном слое жидкости — где есть доступ кислорода воздуха:



    Стоит заметить, что об абсолютной яркости по снимкам и видео судить сложно из-за автоэкспозиции. Например следующий пример — ярче предыдущего, но из-за бОльшей светящейся массы экспозиция получилась короче. В целом, при такой яркости можно читать, хоть и не комфортно.

    Если добавить ~1г гидроперита на 100мл жидкости, и перемешать — свечение будет по всему объему:



    Свечение постепенно будет затухать, но даже после 30 часов реакция все еще идет:



    И наконец, можно посмотреть на видео

    Первый кадр — DMSO с растворенным люминолом и KOH приливается в колбу с DMSO и гидроксидом калия на дне. Этот эксперимент показывает необходимость наличия не растворенных чешуек KOH на дне для начала реакции.

    3:40 — к сухому люминолу и KOH приливается DMSO. Сразу начинается реакция.
    6.19 — то же в «широкой» емкости.


    Update: Вариант без гидроперита, с барботацией кислородом. Смотрим с 40-й секунды, кислород — с 2.09. В данном случае — DMSO был подогрет до ~60 градусов, что давало красивые эффекты из-за конвекции.
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 49

      +16
      А если не добавлять гидропирит, а налить в емкость побольше и подключить воздушную помпу. Должен получиться офигенный по красоте эффект светящихся пузырьков. Или скорости реакции не хватит?
        +14
        Интересная идея, скорости хватит. Можно также пробовать с чистым кислородом (у меня есть генератор). Обязательно попробую.
          +9
          И видео процесса выложите пожалуйста — очень интересно как будет выглядеть!
          +6
          Добавил результат в конце статьи. В начале — резкий рост яркости, но затем яркость падает до обычного уровня.
            0
            Емкость маловата пузырьки прям на всю колбу. Вот бы аквариум… :)
            +2
            Или добавить мыла. И надувать святящиеся мыльные пузыри (надеюсь, мыло реакции не помешает).
            +1
            А почему состав из палочек быстро перестает светиться на воздухе?
              0
              По идее, там должен быть состав на основе TCPO — но ему от воздуха хуже не становится. В частности, ссылки на видео на YouTube с экспериментами с TCPO — все с доступом воздуха, и все отлично работает. Может это был какой-то другой, более экзотический состав.
            • UFO just landed and posted this here
                +3
                Спасибо за статью! Сам интересуюсь этой темой.
                Не так давно оставлял посты об электролюминесцентной подсветке и классификации люминофоров.
                  +1
                  купить в аптеке под названием Галавит (натриевая соль люминола, этот вариант я не пробовал). Я нашел на барахолке по ~1$ за грамм. Не жадничайте, 1-2-3 грамма вполне хватит для экспериментов

                  Галавит:
                  1 флакон с порошком для приготовления раствора для инъекций содержит:
                  Галавит – 0,1 г.
                  Цена: 370 грн ($46).
                  Советую не жадничать, но все-таки лучше поискать на барахолке.
                    0
                    Есть вариант вариант таблеток по 25мг 20шт = ~300 рублей (10$)
                    Это в первую очередь вопрос доступности: аптеки есть везде, а хим.барахолка — в основном в крупных городах, или придется надеяться на почту России.
                      +1
                      В Киеве поиском находится следующее:
                      Киевский завод реактивов, индикаторов и аналитических препаратов РИАП,
                      ПАО, Киев, Украина.
                      Украина, Киев,04080, ул. Корабельная, 5
                      Это в районе. метро Петровка.
                        +1
                        Велик шанс, что без юр.лица там укажут на дверь :-)
                          +1
                          Да нет, там все можно спокойно купить. В Киеве есть еще отличный хим-магазин в районе м. Черниговская, мб у них найдется.
                        0
                        А где в Москве подобные барахолки, если не секрет?
                          +1
                          На форумах, ссылки в статье )
                            +3
                            Бью себя палкой за невнимательность!
                      0
                      круто)
                        0
                        Света от колбы — достаточно, чтобы непосредственно рядом с ней читать.
                        Чувствительность глаза существенно выше, чем у видеокамеры — глазом все было видно и до «включения» колбы.
                        0
                        Еси долбануть по рафинаду молотком в темноте, то можно увидеть вспышку света. Когда малой был, делал сахарную пудру в чулане.
                          +1
                          Не знал, спасибо. Век живи, век учись. (Ушел за молотком)
                            +1
                            Эх… Почему я раньше этого не знал…
                            +2
                            Мне кажется, что подобные опыты всенепременно должны ставить в школе, чтобы привлечь интерес к химии!
                              +4
                              Главное что бы не к веществам.
                              Ну а если серьезно, то совершенно согласен. Прекрасно помню как наша «химичка» показывала нам химческий «вулкан», образующийся при поджигании не помню чего, смешанного с непонятно чем.
                                0
                                Смотря к каким. Если вот к этим, то конечно. А если к химическим, то почему бы и нет?
                                  +1
                                  В школе, на одном из первых уроков химии нам показывали «горение» снега (карбид в миске был), и шикарный опыт с цинком, емнип, красиво горит а при резком опускании в воду ярко вспыхивает. В итоге неорганическая химия пошла на ура. В 10-11 классе была органическая, интереса уже такого не вызывала.
                                    +1
                                    Это точно был цинк? У нас натрий поджигали — он сначала весело бегает по миске с водой, а потом взрываетс
                                      +1
                                      Точно цинк.
                                      «Нагреем немного цинка на древесном угле в окислительном пламени паяльной лампы. Металл расплавится и при высокой температуре начнет испаряться. Одновременно, однако, он будет сгорать с появлением голубовато-белого пламени. На поверхности около пламени выпадет оксид цинка; в нагретом состоянии он желтого цвета, а в холодном — белый.»
                                      Если его при этом резко опустить в воду — очень красивый эффект получается.
                                        +1
                                        Натрий не обязательно поджигать, при контакте с водой он сам загорается.
                                      +1
                                      Эх, а у нас за все время ни одного опыта не было. =(
                                    +2
                                    можно пробовать варианты с кровью, гематогеном и соком хрена
                                    Я пробовал с высохшей кровью и сульфатом меди

                                    От этих фразы веет средневековьем и алхимией. Мне всегда казалось что использовать такие компоненты сликом «грязно» для современной химии. Я ошибаюсь?
                                      +4
                                      Линзы в обьективах до сих пор склеивают канадским бальзамом. Хотя казалось бы.
                                        +1
                                        Люминол даже использовался в криминалистике именно потому, что по счастливому стечению обстоятельств гемоглобин в крови является катализатором данной реакции. Конкретно — реагирует на ионы железа, меди. Потому я сульфат меди и пробовал.
                                        0
                                        Светящаяся колба почему-то фиал Галадриэли напомнила :/
                                          +1
                                          Я пробовал с высохшей кровью...

                                          А чью кровь использовали, если не секрет? Или тоже на барахолке нашли? ))
                                            +7
                                            Вообще мое воображение рисует картину, на которой бородатый мужик в темной комнате льет кровь в светящуюся колбу. Жуть!
                                            +3
                                            Очень интересно.
                                            Решил повторить. Купил всё по дороге домой с работы.
                                            В аптеке:
                                            Галавит: 280 руб
                                            Димексид: 50 руб
                                            Гидроперит: 17 руб
                                            Щелочь нашлась дома в виде средства для прочистки засоров в ванной/туалете, типа Крот. Стоит, наверное, рублей 100.
                                            Жаль, что не долго шла реакция.

                                              +1
                                              В Кроте — вода, потому реакция и тухнет так быстро.
                                                +1
                                                Это смотря какой. Откуда в порошке, который на 90-100% это NaOH, вода? Разве что из атмосферы чутка насосет.
                                                  +2
                                                  Опа, о том что есть сухой Крот я и не знал :-)
                                                0
                                                А щёлочь у вас была сухая или жидкая? Крот бывает в виде порошка.
                                                0
                                                А чем снималось? Если не сложно, можно параметры съемки, чтоб прикинуть реальную яркость свечения?
                                                  +1
                                                  В случае видео — там точно ничего сказать не выйдет, а вот на это фото -Sony a700, ISO3200, 1/100 sec, F2.8:

                                                    +1
                                                    Спасибо большое. С цифрами — как будто вживую посмотрел )

                                                    Как же я любил в школе химию… Был лучшим в школе. И как же мало она пригодилась мне в жизни.

                                                    А все равно притягивает, зараза.
                                                  0
                                                  Не стоит забывать, что ДМСО под действием света легко окисляется до диметилсульфона, который является токсичным веществом.
                                                    +1
                                                    Вы про это? Выглядит не очень страшно.
                                                    LD50 17.5г/кг, для сравнения — у поваренной соли 3г/кг.

                                                    Но безусловно ненужному риску себя подвергать не стоит.
                                                    +2
                                                    А как вы потом растворы утилизируете?
                                                      0
                                                      В этих растворах ничего токсичного нет — потому все просто выливается.

                                                    Only users with full accounts can post comments. Log in, please.