Химия радиолюбителя3

В обзоре представлены полезные рецепты составов, для самостоятельного приготовления.

Рецепты светящихся красок

Явление фосфоресценции можно хорошо наблюдать на сульфидах щелочноземельных металлов. Оно заключается в том, что некоторые вещества, будучи предварительно подвергнуты освещению, продолжают затем некоторое время светиться в темноте. Сущность явления состоит в возбуждении электронов фосфоресцирующего вещества под действием постороннего освещения и последующем их возврате на низшие энергетические уровни, сопровождающемся излучением света. Фосфоресцирующие вещества являются, таким образом, как бы аккумулятором световой энергии. Практически светящиеся составы (иначе, «фосфоры», или «люминофоры») готовят сплавлением смеси отдельных составных частей, по возможности - химически чистых. Кроме веществ, необходимых для образования фосфоров, в исходную смесь вводят обычно и вещества, служащие исключительно для понижения температуры ее плавления (плавни). Хорошие люминофоры светятся довольно ярко, а продолжительность их свечения измеряется часами. На этом основано изготовление из них светящихся красок для покрытия различных ночных сигналов, а также незначительная часть используется в искусстве (картины, маски и т.п.). Для приготовления качественных люминофоров требуются вещества класса не ниже «ХЧ» (химически чистые), а так же тщательность измельчения веществ и их перемешивания. Плавление смесей осуществляется в чистом фарфоровом тигле, закрывающемся фарфоровой крышкой (не слишком плотно). Для нагревания используется муфельная печь с регулятором температуры.

МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ

В состав для приготовления люминофоров могут входить ядовитые вещества (здесь они будут помечены значком *). Хранить их следует в емкости со специальной этикеткой и в закрываемом на замок шкафу. При соприкосновении сульфидов с кислотами выделяется ядовитый газ сероводород с отвратительным запахом тухлых яиц. Его опасность повышается тем, что он парализует обонятельный центр. Сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов разрушают ногти и волосы при соприкосновении с ними, поэтому не следует допускать их попадания на какие бы то ни было участки тела, а после работы с ними тщательно мыть руки. При спекании смесей в печи выделяются вредные газы (смесь вспенивается), поэтому нагревание следует проводить на открытом воздухе или в хорошо проветриваемом помещении, а тигель перед постановкой в печь заполнять не более чем на 1/3.

Фиолетовый цвет

Окись кальция СаО – 20   г , сера S – 6   г , сульфат лития Li 2 SO 4 - 1,5   г, 1   мл 0,5%-го спиртового раствора нитрата висмута Bi ( NO 3 ) 3 . Калить при температуре 700° С в течение 40 минут.

Синий цвет

Окись кальция СаО – 20   г , гидроокись бария** Ва(О H ) 2 – 20   г , сера S – 8   г , сульфат кадия K 2 SO 4 – 1   г , сульфат натрия Na 2 SO 4 – 1  г , сульфат лития Li 2 SO 4 – 2   г , 2   мл 0,5%-го спиртового раствора нитрата висмута Bi ( NO 3 ) 3 . Калить 40   минут при температуре 800° С.

Сине-голубой цвет

Карбонат кальция СаСО 3 – 100   г , окись магния Mg О – 25   г , сера S – 50   г , сахароза С 12 Н 22 О 11 – 10   г , фторид натрия* NaF – 3   г , сульфид калия K 2 S - 2,5   г, сульфид натрия Na 2 S - 2,5   г, (0,5%-ные) спиртовые растворы: нитрата тория Th ( NO 3 ) 4 - 1,6   мл, нитрата таллия*** TlNO 3 - 1,6   мл, нитрата висмута Bi ( NO 3 ) 3 - 3,6   мл, нитрата рубидия RbNO 3 – 8   мл. Кипятить при температуре 1100° С в течение 150   минут.

Цвет морской волны

Окись кальция СаО – 10   г , окись стронция SrO – 20   г , вольфрамат кальция CaWO 4 – 1   г , сера S – 8   г , сульфаты калия и натрия K 2 SO 4 , Na 2 SO 4 - по 1   г , сульфат лития Li 2 SO 4 – 2   г , 2   мл 0,5%-го раствора нитрата висмута Bi ( NO 3 ) 3 в спирте. Калить 40   минут при температуре 800° С.

Лиловый цвет

Окись калия СаО – 100   г , сера S – 30   г , 10   мл 0,5%-го спиртового раствора нитрата висмута Bi ( NO 3 ) 3 . Калить 30   минут при температуре 1200° С.

Светло-зеленый цвет

Карбонат стронция SrCO 3 – 40   г , сера S – 6   г , сульфат мышьяка ( III )*** As 2 S 3 – 1   г , карбонат лития Li 2 CO 3 –1   г, 2   мл 0,5%-го спиртового раствора нитрата таллия*** Т1 N О 3 . Калить 45   минут при температуре 1200° С.

Желтый цвет

Гидроокись стронция Sr ( OH ) 2 – 15   г , карбонат бария** ВаСО 3 – 25   г , вольфрамат кальция CaWO 4 – 1   г , cepa S – 10   г , сульфат лития Li 2 SO 4 – 1   г , 3   мл 0,4%-го спиртового раствора сульфата меди* CuSO 4 , 3   мл 0,5%-го спиртового раствора нитрата тория Th ( NO 3 ) 4 . Калить при 800°С в течение 40 минут.

Красные тона

Для получения чистых красных тонов требуются исходные вещества класса "Ос.Ч" (особо чистые), чистая посуда и отсутствие запыленности в воздухе.

Красный цвет

Окись бария ВаО – 40   г , сера S – 9   г , фосфат лития Li 3 PO 4 - 0,7   г, 3   мл 0,4%-го спиртового раствора сульфата меди* CuSO 4 . Калить 40 минут при температуре 800° С.

Ярко-красный цвет

Карбонат бария B аСО 3 – 100   г , сера S – 15   г , бура Na 2 B 4 O 7 – 2,5 г, фосфат лития Li 3 PO 4 - 2,5   г, 2   мл 0,5%-го спиртового раствора нитрата рубидия RbNO 3 . 4 мл 0,5%-го спиртового раствора нитрата меди* Cu ( NO 3 ) 2 . Калить 45 минут при температуре 1200° С.

Краткие сведения о светящихся веществах

•  Свечение может возникать благодаря медленному окислению вещества на воздухе (например, белый фосфор, люциферин в некоторых насекомых, микробах, грибах, рыбах). Такие вещества без доступа окислителя (например, кислорода воздуха) не светятся. С повышением температуры свечение таких веществ усиливается (белый фосфор сильно ядовит и самовоспламеняется при температуре 18-25°С).

•  Некоторые вещества могут светиться от трения или встряхивания (например, кристаллический хелидонин, некоторые сульфиды, активированные марганцем и др.). Такое свечение называется триболюминесценцией.

•  Вещества, светящиеся в присутствии радиации или невидимых для глаза лучей рентгена, используются для изготовления составов с постоянным свечением. В качестве радиоактивного вещества используются, например, парафин, в молекулах которого часть атомов обычного водорода (протия) заменена атомами сверхтяжелого радиоактивного водорода (трития). Из-за наличия радиоактивных элементов в составе такие источники видимого света опасны для здоровья.

•  Четвертый класс светящихся веществ - это те, которые светятся благодаря запасенной энергии. Их свечение может продолжаться весьма интенсивно даже несколько часов после предварительного освещения. Рецепты именно таких составов приведены выше. По сравнению с другими светосоставами они обладают рядом преимуществ: не окисляются, не содержат радиоактивных примесей, могут светиться независимо от доступа воздуха, не требуют никакого трения или встряхивания в отличие от триболюминесцентов. Единственным их недостатком является то, что им требуется время от времени "подзарядка" для накопления энергии.

После извлечения из печи тигель, не открывая, отставить, чтобы остыл. Затем открыть, удалить корку и растереть сплав в порошок. Для приготовления краски порошок нужно смешать с нитролаком или другим пленкообразующим веществом, не содержащим воды и кислот. Покрытие различных предметов, сувениров, картин светящимися красками.Предметы, покрытые светящимися красками, являются ориентирами в темном помещении, что обеспечивает экономию электроэнергии. В настенных часах цифры, стрелки, покрытые светящимися красками, дают информацию времени в темноте. Сувениры, картины, покрытые такими красками, создают зрелищный эффект. Ниже приводятся рецепты и способ приготовления светящихся красок. Главной составной частью светящихся красок являются сернистые соли: сернистый цинк, сернистый барий и др. Все вещества, входящие о состав светящихся красок, должны быть химически чистыми . При составлении нужно придерживаться следующей последовательности: сначала соли смешивают с крахмалом, затем с растворами, после чего полученную смесь сушат. Далее сухую смесь соединяют с серой и окислами при тщательном смешивании в фарфоровом тигле. Этот тигель помещают в печь, имеющую вытяжную трубу, и прокаливают в ней смесь при температуре 1200° С в течение 25-30 мин. Накаливаемая смесь будет иметь вначале ярко-красный цвет и в конце соломенно-желтый. Охлажденная смесь растирается в ступке и просеивается через самое мелкое сито. В результате получается порошок светящейся краски. Для покрытия предметов порошки красок разводят на разбавителях. Необходимо помнить, что разведенная краска во избежание ее высыхания должна наноситься немедленно. Наносить краску нужно не на чистый металл или предмет, а на места, предварительно обработанные лаком или масляной краской, при помощи мягкой кисти, острой палочки или гусиного пера. Густота краски должна быть такой, чтобы она медленно стекала с кисти или палочки. Светящиеся краски боятся сырости и влаги. Свечение их ограничено в зависимости от рецептуры, поэтому предметы, на которые нанесена светящаяся масса, нужно восстанавливать (заряжать), т.е. облучать дневным светом или электрической лампой, отчего краска вновь будет интенсивно светиться.

Примечание . При составлении рецептов за единицу измерения взят 1 см 3 , так как используется мензурка (мерный цилиндр).

Рецепт фиолетово-синий (длительного свечения) (см 3 )

Окись кальция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 40
Сера кристаллическая (порошок) . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 6
Углекислый литий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Крахмал . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . .2
Сернокислый калий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 1
Сернокислый натрий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .. . . . . . . 1
Водно-спиртовой раствор
азотнокислого висмута . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 2
Водно-спиртовой раствор азотнокислого тантала . . . . . . . . . 2

Рецепт оранжево-красный (средней интенсивности) (см 3 )

Углекислый барий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20
Сера кристаллическая (порошок) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
Сахар . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
Бура . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .0,3
Сернонатриевая соль . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .0,3

Фосфорнолитиевая соль . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,3

Азотнокислая медь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,5

Азотнокислый свинец . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .0,5

Простейший рецепт – желтый цвет (см 3 )

Углекислый стронций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100
Сера кристаллическая (порошок) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30
Натрий углекислый безводный (сода) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

В качестве разбавителей для всех вышеприведенных светящихся красок может быть использовано жидкое стекло (силикатный клей), скипидар. Можно разводить светящиеся краски даммаровым лаком, в состав которого входят: даммаровая смола 52%, ксилол 43% и касторовое масло 5%. Смолу заливают ксилолом и тщательно перемешивают, после растворения смолы добавляют касторовое масло. Полученную смесь фильтруют через замшу. Лак имеет соломенно-желтый цвет, легко испаряется, поэтому хранить его нужно в стеклянной посуде с притертой пробкой. Если со временем в посуде появится осадок, то лак заново нужно отфильтровать. 2,5 части светящейся краски растворяют на 1 часть даммарового лака, и смесь тщательно перемешивают