From Wikipedia, the free encyclopedia
A világító rúd (angolul: glow stick) egy egyszer használatos, átlátszó műanyag cső, amely egymástól elszigetelt anyagokat tartalmaz. Az anyagokat egyesítve a kemolumineszcencia következtében fény keletkezik. A világító rúd elsősorban szórakoztató eszköz, azonban használja a katonaság, a rendőrség, a tűzoltóság és a mentők is.
A világító rúdban hidrogén-peroxid és difenil-oxalát van. Ezek, ha keverednek, világítanak. Idővel a reakció alábbhagy, és a pálca elhalványodik. Ha használat előtt mélyhűtőbe teszik, hónapokig használható marad. Horgászatban is alkalmazzák. Egyszer használatos eszköz, a fény nem kapcsolgatható.
A Cyalume vegyületet Michael M. Rauhut,[1] Robert W. Sombathy és Laszlo J. Bollyky amerikai kutató Edwin A. Chandross (Bell Laboratórium) és Richard D. Sokolowski (Eh.M Laboratórium) munkái alapján fedezte fel.[2][3]
Körülbelül ugyanebben az időben a China Lake Naval Weapons Centernél dolgozó Herbert Richter és csapata is foglalkozott kemilumineszcenciával.[4][5]
Az Amerikai Egyesült Államokban több szabadalmat is benyújtottak világító rúdra. Bernard Dubrow és Eugene Daniel Guth 1965 júniusában nyújtotta be szabadalmát kemilumineszcenciás csomagjáról.[6] 1973 októberében Clarence W. Gilliam, David Iba Sr. és Thomas N. Hall regisztrált, mint a kémiai világító eszköz feltalálója.[7] 1974 júniusában Herbert P. Richter és Ruth E. Tedric kemilumineszcens eszközt szabadalmaztatott.[8]
Vincent J. Esposito, Steven M. Little, és John H. Lyons 1976. november 1-jén az Egyesült Államokban jegyezte be kemilumineszcens jelzőeszközét.[9] A szabadalomban egy ampulla szerepelt, amiben az egyik, körülötte a másik anyag. Az ampulla eltörésével a két anyag keveredett, és fényt bocsátott ki. A szabadalom tartalmazott talpat is, amin a rúd meg tudott állni, ha mozgó járműből dobták ki. Ezzel képes volt helyettesíteni a hagyományosabb világító eszközöket vészhelyzetben. Előnyei: nem tűzveszélyes, használata könnyű és biztonságos, és az sem hatástalanítja, ha áthajtanak rajta. Ez a szerkezet jobban megfelel a mai világító rudak felépítésének.
1977 decemberében Richard Taylor Van Zandt kémiai világító eszközt szabadalmaztatott.[10] A terv tartalmaz egy acélgolyót, ami eltöri az ampullát, ha a rudat elég erősen megrázzák. Ha kilövik, akkor még sötétben repül, és csak becsapódáskor kezd világítani a hirtelen lassulás hatására.
A világító rúd sok célra használható, mivel vízhatlan, és nem kell hozzá áramforrás. Kevés hőt szabadít fel. Olcsó és eldobható. Nagy nyomást is elvisel, így a búvárok előszeretettel használják merüléseknél a sötétebb mederfenék közelében. Táborozások alkalmával is felbukkan. A katonai szervezeteknél is rendszeresített segédeszköz: világításra és fényjelzések adására alkalmazzák. A katasztrófavédelem számára sem ismeretlen eszköz. Földrengések, viharok, áradások esetén is használják, mert nem fogyaszt áramot, így nem áll fent a szikrázás veszélye - amely a szivárgó gáz belobbantásával további károkat okozhatna.[11]
Az elektronikus zenei rendezvények meghatározó szimbóluma, koncerteken, táncpartikon.[12] Éjszakai előadásokon az előadóművészek veszik elő; fesztiválok és ünnepségek díszítő elemei. Játékok, jól látható éjszakai jelzések a közlekedők számára. Viselhető változataik segítenek vigyázni a gyerekekre éjszaka. Fényeffektusokat hoznak létre vele ballonnal röptetve. Alkalmas fényeffektek létrehozására a kevés fényt használó fényképészet és film számára.[13]
A Guinness Rekordok Könyve szerint a világ legnagyobb világító rúdja 150 méteres volt. A Wisconsin–Whitewater Egyetem kémia tanszéke alkotta meg, hogy megünnepelje az egyetem alapításának 150 éves évfordulóját. 2018 szeptember 9-én törték el.[14]
A világító rúd azután kezd világítani, hogy két anyag összekeveredik. A reakciót katalizátor segíti, ez rendszerint nátrium-szalicilát.[15] A rudak tartalmaznak egy kis, törhető tartályt egy rugalmas külső tartállyal körülvéve. Ennek meghajlításakor a belső tartály eltörik, így az anyagok elegyednek, ami lehetővé teszi a reakciót. Eltörés után ajánlott a rudat megrázni, hogy az anyagok minél jobban elkeveredjenek.
A világító rúd tartalmaz két vegyületet, egy katalizátort és egy színezéket. Az anyagok exergonikus reakcióba lépnek egymással. A külső csőben a színezék, a katalizátor és difenil-oxalát található. A belső tartályban hidrogén-peroxid van. A hidrogén-peroxid és a difenil-oxalát észter keveredésével kémiai reakció kezdődik, melynek eredménye fenol és peroxisav-észter (1,2-dioxetándion).[16] A peroxisav spontán szén-dioxidra bomlik; az ebből keletkező energia gerjeszti a színezéket, ami ennek hatására fotont bocsát ki. A foton hullámhossza, azaz a kibocsátott fény színe a színezék szerkezetétől függ. Csak kis mértékben szabadul fel hő,[15] mivel a fordított irányú reakció, 1,2-dioxetándion [2 + 2] fotocikloaddíciója megsérti a Woodward–Hoffmann-szabályokat, így hevítéssel nem idézhető elő.
Az összetétel beállításával a gyártó szabályozni tudja, hogy a rúd rövidebb ideig fényesen vagy hosszabb ideig halványan világítson, ezzel tudnak alkalmazkodni a különböző éghajlati körülményekhez, mivel a reakció sebessége függ a hőmérséklettől. A reagensek maximális koncentrációja esetén a rúd csak pár másodpercre villan fel a reakció hevessége miatt. Hasonló hatás érhető el a nátrium-szalicilát vagy más katalizátor mennyiségének növelésével. Melegítés hatására a reakció felgyorsul, és a rúd is fényesebb lesz; hűtés hatására tovább tart, és fényereje csökken. Ez megmutatható egy aktív világító rúddal is. A színezék ultraibolya sugárzás hatására is fluoreszkál, akkor is, ha a rúd már nem világít.
A rúd az aktiválást követő időben világít a legfényesebben, utána a fényerősség exponenciálisan csökken. Hűtéssel a gyengülés egyenletesebb.[17]
Több fluorofór is használható az oldatban vagy a rúd falában. Ennek előnye, hogy a falban lehet olyan fluorofór is, ami az oldatban lebomlana. Az első fluorofór által kibocsátott fény nagy részét a második elnyeli, és további fényt sugároz ki, rövidebb hullámhosszal. Így alakítható ultraibolya sugárzás láthatóvá, zöld narancssárgává, vagy látható fény közeli infravörössé. Az eltolódás akár 200 nm is lehet, de a kibocsátási spektrum rendszerint 20-100 nm-rel hosszabb, mint az elnyelési.[18] Az ezzel a megközelítéssel készült világító rudak tartálya színes a benne levő fluorofór miatt. Az infravörös világító rudak sötétvörösnek vagy feketének látszanak, mivel a falban levő színezék elnyeli a bent kibocsátott fény nagy részét, és közeli infravöröst sugároz ki.
Különböző fluorofórok keverésével különböző színek érhetőek el a kívánt hatáshoz.[15][19] Additív színkeveréssel további színek hozhatók létre. Például narancssárga szín elérésére piros, sárga, zöld fluorofórokat használnak;[15] fehér színt négy-öt fluorofórral állítanak elő.[19]
A következő anyagokat használják a különböző színű fények előállítására:
anthracene.svg)
A világító rudakban végbement reakcióban fenol keletezik, ami mérgerző. Bőrrel érintkezve az elegy irritációt, duzzanatot, extrém esetben hányingert, hányást is okozhat. A régebbi típusokban használt vegyületek egy része rákkeltő lehet, [22] ami a policiklusos aromás szénhidrogénekről már be is bizonyosodott.
A dibutil-ftalátot Kalifornia felvette a teratogéngyanús vegyületek közé 2006-ban.[23]
A világító rudak tartalma képes műanyagok elfolyósítására.[24]
A difenil-oxalát csípi és égeti a szemet, irritálja a bőrt, égeti a szájat és a torkot, ha lenyelik.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
