Definición de fosforescencia y ejemplos

Fosforescencia es la luminiscencia que ocurre cuando la energía es suministrada por radiación electromagnética, generalmente luz ultravioleta. La fuente de energía patea un electrón de un átomo desde un estado de energía inferior a un estado de energía superior "excitado"; entonces el electrón libera la energía en forma de luz visible (luminiscencia) cuando vuelve a un estado de energía más bajo.

Conclusiones clave: fosforescencia

• La fosforescencia es un tipo de fotoluminiscencia..
• En la fosforescencia, la luz es absorbida por un material, elevando los niveles de energía de los electrones a un estado excitado. Sin embargo, la energía de la luz no coincide con la energía de los estados excitados permitidos, por lo que las fotos absorbidas se atascan en un estado triplete. Las transiciones a un estado de energía más bajo y más estable toman tiempo, pero cuando ocurren, se libera luz. Debido a que esta liberación se produce lentamente, un material fosforescente parece brillar en la oscuridad..
• Ejemplos de materiales fosforescentes incluyen estrellas que brillan en la oscuridad, algunas señales de seguridad y pintura brillante. A diferencia de los productos fosforescentes, los pigmentos fluorescentes dejan de brillar una vez que se elimina la fuente de luz..
• Aunque recibe su nombre del brillo verde del elemento fósforo, el fósforo realmente brilla debido a la oxidación. No es fosforescente!

Explicación simple

La fosforescencia libera la energía almacenada lentamente con el tiempo. Básicamente, un material fosforescente se "carga" exponiéndolo a la luz. Luego, la energía se almacena durante un período de tiempo y se libera lentamente. Cuando la energía se libera inmediatamente después de absorber la energía incidente, el proceso se llama fluorescencia..

Explicación de la mecánica cuántica

En fluorescencia, una superficie absorbe y vuelve a emitir un fotón casi instantáneamente (aproximadamente 10 nanosegundos). La fotoluminiscencia es rápida porque la energía de los fotones absorbidos coincide con los estados de energía y permite las transiciones del material. La fosforescencia dura mucho más (milisegundos hasta días) porque el electrón absorbido cruza a un estado excitado con mayor multiplicidad de espín. Los electrones excitados quedan atrapados en un estado triplete y solo pueden usar transiciones "prohibidas" para caer a un estado singlete de menor energía. La mecánica cuántica permite la transición prohibida, pero no son cinéticamente favorables, por lo que tardan más en ocurrir. Si se absorbe suficiente luz, la luz almacenada y liberada se vuelve suficientemente significativa para que un material parezca "brillar en la oscuridad". Por esta razón, los materiales fosforescentes, como los materiales fluorescentes, aparecen muy brillantes bajo una luz negra (ultravioleta). Un diagrama de Jablonski se usa comúnmente para mostrar la diferencia entre fluorescencia y fosforescencia.

Este diagrama de Jablonski muestra la diferencia entre los mecanismos de fluorescencia y fosforescencia. Smokefoot / Creative Commons Reconocimiento-Compartir Igual 3.0

Historia

El estudio de los materiales fosforescentes se remonta al menos a 1602 cuando el italiano Vincenzo Casciarolo describió un "lapis solaris" (piedra del sol) o "lapis lunaris" (piedra de la luna). El descubrimiento fue descrito en el libro de 1612 del profesor de filosofía Giulio Cesare la Galla. De Fenómenos en Orbe Lunae. La Galla informa que la piedra de Casciarolo emitió luz sobre ella después de haber sido calcificada por calentamiento. Recibió luz del Sol y luego (como la Luna) emitió luz en la oscuridad. La piedra era barita impura, aunque otros minerales también muestran fosforescencia. Incluyen algunos diamantes (conocidos por el rey indio Bhoja desde 1010-1055, redescubiertos por Albertus Magnus y nuevamente redescubiertos por Robert Boyle) y topacios blancos. Los chinos, en particular, valoraban un tipo de fluorita llamada clorofano que mostraría la luminiscencia del calor corporal, la exposición a la luz o la fricción. El interés en la naturaleza de la fosforescencia y otros tipos de luminiscencia eventualmente condujo al descubrimiento de la radiactividad en 1896..

Materiales

Además de algunos minerales naturales, la fosforescencia es producida por compuestos químicos. Probablemente el más conocido de estos es el sulfuro de zinc, que se ha utilizado en productos desde la década de 1930. El sulfuro de zinc generalmente emite una fosforescencia verde, aunque se pueden agregar fósforos para cambiar el color de la luz. Los fósforos absorben la luz emitida por la fosforescencia y luego la liberan como otro color..

Más recientemente, el aluminato de estroncio se usa para la fosforescencia. Este compuesto brilla diez veces más brillante que el sulfuro de zinc y también almacena su energía durante mucho más tiempo..

Ejemplos de fosforescencia

Los ejemplos comunes de fosforescencia incluyen estrellas que las personas ponen en las paredes de las habitaciones que brillan durante horas después de que se apagan las luces y se usa pintura para hacer brillantes murales de estrellas. Aunque el elemento fósforo se ilumina en verde, la luz se libera de la oxidación (quimioluminiscencia) y es no un ejemplo de fosforescencia.

Fuentes

• Franz, Karl A .; Kehr, Wolfgang G .; Siggel, Alfred; Wieczoreck, Jürgen; Adam, Waldemar (2002). "Materiales luminiscentes" en Enciclopedia de Ullmann de química industrial. Wiley-VCH. Weinheim doi: 10.1002 / 14356007.a15_519
• Roda, Aldo (2010). Quimioluminiscencia y bioluminiscencia: pasado, presente y futuro. Real Sociedad de Química.
• Zitoun, D .; Bernaud, L .; Manteghetti, A. (2009). Síntesis de microondas de un fósforo de larga duración. J. Chem. Educ. 86. 72-75. doi: 10.1021 / ed086p72