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熒光棒是怎么發光的?

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上傳人:酷炫科學

上傳時間: 2016-12-30

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  在演唱會和夜間爬梯上營造氣氛,熒光棒是一個常見的選擇,你有沒有想過,這些塑料棒棒為什么掰一下就開始發光呢?

  熒光棒里面其實藏著兩組化學物質:一組是各種不同的熒光染料加上一種叫草酸二苯酯的物質,另一組是過氧化氫溶液,也就是雙氧水。在開始使用之前,這兩組成分是不會相遇的,因為其中的一組被封裝在一根玻璃管里面。而掰熒光棒的過程弄斷了玻璃管,這時候不同成分接觸,反應才會開始。

  這里面的化學反應其實是發生在過氧化氫和草酸二苯酯之間。在過氧化氫的氧化性作用下,會生成一種1,2-二氧雜環丁烷二酮的中間產物(下圖中那個有四元環的東西)。這種產物是很不穩定的,它會自發地分解,變成二氧化碳,而且在這個過程中還會釋放能量。這個能量可以傳遞給熒光染料分子,讓它進入激發態。而激發態也是不穩定的,最終還會回到低能量的基態。那多出來的能量去哪兒了呢?就變成了我們所看到的光。

  (上圖中的dye是染料,dye*是進入激發態的染料,hv是發出的光)

  不同化學結構的熒光染料,可以產生不同顏色的光,常見的是以下幾種:

  (圖片來自compoundchem)

  當然,最終反應物總是要消耗完的,所以這時候熒光棒就不能繼續發光了。不過,也有一個給熒光棒稍微續點命的方法:放冰箱。化學反應速率收到溫度影響,放到冷的地方保存的話,反應物消耗的速度就會慢一些。相反,在溫度比較高的環境下,發光會變得更亮,但持續的時間也會相應變短。

  PS:熒光棒的發光過程其實并不是熒光,而是化學發光,因為它不是被光激發的,而是從化學反應中汲取能量。同理,魯米諾反應也是屬于化學發光。

  不過熒光棒中所用的發光染料確實一般也有熒光。

  因為過氧化氫等物質的刺激性,不推薦大家把熒光棒拆開玩。


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