閃耀的科學:探索發光的水!

來自科學夥伴的化學挑戰

關鍵概念
化學


熒光
能量
紫外光
 
引言
你有沒有想過發光的東西是如何工作的?玩發光的手鐲、魔杖和其他玩具會很有趣!你有沒有想過可以在家裡製作發光的東西?事實證明,這並不難做到——你只需要奎寧水和黑光燈!一些常見的家用化學品也會影響這種飲料的發光效果。在這個活動中,你將使用黑光燈讓奎寧水發光,然後你會向水中加入少量漂白劑。新增漂白劑會如何影響奎寧水的發光?嘗試這個活動來找出答案!
 
背景
奎寧水是一種碳酸飲料,其中溶解了一種叫做奎寧的化學物質。奎寧是從樹皮中提取的,幾個世紀以來一直被用作治療瘧疾的藥物。奎寧不僅賦予奎寧水獨特的苦味(如今,瓶裝奎寧水中添加了甜味劑來抵消這種苦味),而且在適當的條件下,這種化學物質也會發出非常強的熒光。
 
在紫外線“黑光燈”下,奎寧水中的奎寧會使水發出明亮、耀眼的藍色熒光(儘管只有相對少量的奎寧溶解在水中)。一般來說,某種物質會發出熒光是因為它吸收了光能,這使其處於激發態,然後當它返回到正常的未激發狀態時,它會釋放(或發射)光。我們發現某些在紫外線下發光的東西(如一些礦物、魚和奎寧水)令人著迷的部分原因是,我們看不到它們吸收的(紫外線)光,但可以看到它們發射的可見光(在奎寧的情況下是藍色)。
 
材料

  • 奎寧水

  • 透明、塑膠、一次性杯子

  • 量杯(可選)

  • 滴管

  • 漂白劑

  • 紫外線“黑光燈”燈泡(這可以在派對用品店或一些五金店購買。)

  • 一個可以變暗的房間

  準備


支援科學新聞

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過 訂閱來支援我們屢獲殊榮的新聞報道。透過購買訂閱,您正在幫助確保有關當今塑造我們世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。


  • 在處理漂白劑時,請務必閱讀並遵守容器上列出的所有安全注意事項。處理漂白劑時需要成人協助。請勿飲用漂白劑或與漂白劑混合的奎寧水,並注意不要將其沾到皮膚上。

  • 避免直視紫外線“黑光燈”並將其照射到您的皮膚上,因為光線會損害您的眼睛和皮膚。

  步驟

  • 將約一杯奎寧水倒入一個透明的塑膠一次性杯子中。

  • 在黑暗的房間裡開啟紫外線黑光燈並照射杯子。當黑光燈照射到杯子時,杯子裡的奎寧水會發生什麼變化?

  • 在黑光燈仍然照射著奎寧水杯子的同時,使用滴管小心地向奎寧水中新增兩滴漂白劑。小心地將漂白劑與奎寧水混合。當向奎寧水新增漂白劑時會發生什麼?當漂白劑與其混合後會發生什麼?

  • 如果您沒有看到奎寧水發生變化,請嘗試新增並混合更多幾滴漂白劑。會發生什麼?

  • 如果還有剩餘,您可以在黑光燈下比較原始瓶子中的奎寧水與混合了漂白劑的奎寧水的發光效果。它們看起來很不一樣嗎?總的來說,向奎寧水中新增漂白劑如何改變了它在黑光燈下的發光?

  • 額外:如果您用普通水稀釋奎寧水,可以使奎寧水的發光亮度降低。在紫外線黑光燈下仍然能明顯發光的奎寧水所需(用普通水稀釋)的最小量是多少?

  • 額外:漂白劑是一種叫做氧化劑的化學物質。其他常見的家用氧化劑包括過氧化氫和 OxiClean(其中含有過碳酸鈉)。當向奎寧水中新增其他氧化劑時,它們對其在紫外線黑光燈下的發光效果與漂白劑相同嗎?

  • 額外:您可以嘗試用奎寧水代替普通水來製作果凍。用奎寧水製成的果凍在紫外線黑光燈下會發光嗎?(提示:嘗試用熱水但不沸騰的水製作果凍。)

 [分隔]
觀察和結果
當您向奎寧水中加入幾滴漂白劑時,它是否停止在紫外線黑光燈下發出熒光?
 
您應該清楚地看到,當您將其置於紫外線黑光燈下時(在新增漂白劑之前),奎寧水會發出明亮、耀眼的藍色。這是因為黑光燈發出的(不可見)紫外線被奎寧水中的奎寧吸收,這會激發奎寧。當奎寧恢復到未激發狀態時,它會釋放我們看到的可見藍光。然而,在向奎寧水中新增並混合幾滴漂白劑後,它應該停止發光。為什麼?漂白劑是一種氧化劑,可以破壞和斷裂某些化學鍵(特別是碳-碳雙鍵)。奎寧正是透過這些化學鍵吸收紫外線的,因此透過向奎寧水中新增漂白劑,它使奎寧無法再吸收紫外線,因此它不能再發出藍光。
 
清理
您可以將非常稀釋的漂白劑倒入排水溝。徹底清潔所有接觸過漂白劑的物品,並沖洗雙手。
 
更多探索 測量發光物體的發光度,來自科學夥伴
生物發光:研究發光的鞭毛藻,來自科學夥伴
熒光棒和發光,來自 ACS 化學俱樂部
發光,來自科學闡明

本活動由科學夥伴合作推出

© .