Stefan Sękowski - Chemia dla ciebie v11 Fotochemia domowa.pdf - Stefan Sękowski - alex110

CHEMIA DLA CIEBIE

Stefan Sękowski

Fotochemia domowa - Wydanie drugie

Warszawa 1990; Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne

Zamiast wstępu

Co tu dużo ukrywać — spotykamy się już po raz 11. Tak, tak, po raz 11. Popatrz na tytuły!

Widzisz?. Zaczęło się od: galwanotechniki, potem przyszła kolej na kleje, kity, następnie

na 2 tomiki ciekawych doświadczeń, elektrochemię, tworzywa sztuczne, na domowe

laboratorium znów w dwóch książeczkach, była już też chemia organiczna i pierwiastki w

domowym laboratorium, i tak seria książeczek „Chemia dla Ciebie" rozrosła się do

dziesięciu pozycji. Ta jedenasta książeczka poświęcona jest fotochemii.

Dlaczego akurat fotochemii — pytasz — a nie na przykład pirotechnice, paliwom

rakietowym czy gazom łzawiącym? Twoim zdaniem taka właśnie tematyka byłaby o wiele

bardziej interesująca, a doświadczenia —jakże efektowne!

Ja osobiście jestem jednak odmiennego zdania i tego rodzaju doświadczenia, a zwłaszcza

pirotechniczne, określam nie efektownymi lecz efekciarskimi. Chemii tam niewiele, a

ryzyko ogromne. Ot; krótki błysk, huk, może dym i po wszystkim (czasem łącznie z

palcami i wzrokiem). Co z czym przereagowało, jak, dlaczego i jakie powstały produkty —

oto przykłady pytań, których amatorzy efektów pirotechnicznych nie zadają z zasady. Nie

można im się wcale nawet dziwić. Ich interesuje samo zewnętrzne zjawisko, a nie chemia.

Nie dla nich jest niestety nasza seria. Modelarze rakiet też muszą paliwa do swych modeli

szukać w swoich klubach, a nie tutaj. Pozostaje mi tylko odpowiedzieć na Twoje pytanie:

— Dlaczego akurat fotochemia?

Cóż, z pytania tego wynika, że nie znasz wszystkich pozycji z serii. Na podstawie czego

tak sądzę? Bo starsi Twoi koledzy, z którymi spotykam się juz po raz właśnie jedenasty

przy stole laboratoryjnym, dobrze wiedzą, ze tematyka poszczególnych książeczek jest

odzwierciedleniem ich zainteresowań. To właśnie oni poprzez swoje listy sygnalizują, co

ich interesuje, jakie mają problemy i trudności.

Ponieważ w ostatnim okresie otrzymałem wiele pytań dotyczących fotografii na tkaninach,

odbitek i rysunków na najrozmaitszych podłożach, postanowiłem wszystkie te zagadnienia

połączyć i omówić w jednej książeczce, właśnie w "Fotochemii domowej". No, a teraz

sprawa bardzo, a bardzo ważna. Dotyczy ona stylu i sposobu pracy w Twoim domowym

laboratorium. Tylko, proszę Cię, nie obrażaj się, że to jest Twoja i jedynie Twoja prywatna

sprawa. Otóż, wcale nie Każde Twoje potknięcie, błąd czy drobny przypadek roznoszą się

lotem błyskawicy i mobilizują opinię publiczną przeciw amatorom eksperymentu. Dlatego

też przyrzeknij mi, że:

- Będziesz respektował podane w książeczce wskazówki i wprost rygorystycznie

przestrzegał bezpieczeństwa pracy. W czasie wykonywania doświadczeń będziesz

niejednokrotnie operował substancjami palnymi, żrącymi, szkodliwymi dla zdrowia. A więc

istnieć będzie pewne ryzyko. Rzecz w tym, aby to ryzyko sprowadzić do minimum. Jest to

na pewno realne, trzeba tylko opanować wrodzone lenistwo, zamiłowanie do prowizorek,

„śmiecioplastyki" i z zasady najpierw pomyśleć, potem zrobić. Ryzyko tylko wówczas

spadnie do minimum, jeżeli bezwzględnie i z żelazną konsekwencją przestrzegać

będziesz wszelkich podawanych środków bezpieczeństwa.

- Dopomożesz mi udowodnić całemu otoczeniu, że można eksperymentować bez

wybuchów, zatruć i pożarów. Jestem szczery i przyznaję, że wcale nie żałuję Twoich

poparzonych palców czy dziur w ukochanych dżinsach. Bo musisz stale pamiętać, że I

najmniejsze Twoje potknięcie czy najbłahszy nawet wypadek, to nie tylko sprawa Twego

bezpieczeństwa, ale również przysłowiowa woda na młyn przeciwników

eksperymentowania w warunkach domowych. Bądź więc solidarny, nie dawaj broni do rąk

naszych nieprzyjaciół. A raczej odwrotnie — swą staranną pracą udowodnij otoczeniu, że

eksperymentowanie chemiczne nie jest wcale niebezpieczniejsze od radioamatorstwa,

metaloplastyki, rzeźbiarstwa czy każdego innego modelarstwa. Jednak mimo najlepszych

nawet chęci i staranności, niektóre doświadczenia można wykonywać jedynie pod okiem

nauczyciela lub odpowiedniego, dorosłego opiekuna.

Co, krzywisz się, że to już słyszałeś?

Nic nie szkodzi. O bezpieczeństwie i staranności pracy w domowym laboratorium muszę

powtarzać stale, aby z kolei w Tobie wytworzyły się odpowiednie odruchy i

przyzwyczajenia.

Jeszcze więc raz apeluję, abyś swą ostrożną pracą stal się ambasadorem bezpiecznego

eksperymentu chemicznego. Wierzę, ze mogę na Ciebie liczyć w tej materii i że pomożesz

mi, i co najważniejsze — początkującym chemikom, którzy dopiero torują sobie drogę do

założenia własnego laboratorium.

Apeluję również, podobnie jak i w poprzednich książkach, abyś, juz

tylko dla swoich potrzeb, prowadził dziennik pracy. Co prawda w

Twoim wieku nie miewa się jeszcze sklerozy, ale za to żyjesz w

czasach tak szybkiego przepływu wiadomości, że może Ci się

zdarzyć zapomnieć, co z czym zmieszałeś poprzedniego dnia i potem

nie będziesz wiedział czemu zawdzięczasz powodzenie, albo w

którym momencie popełniłeś błąd. Powierz tez swojemu dziennikowi

obserwacje i uwagi, jakie nasuną Ci się podczas pracy. I jeszcze

jedną rzecz mam Ci do powiedzenia. Zgodnie z obowiązującym już w

kraju międzynarodowym układem jednostek miar SI i my będziemy

się w tej książeczce i we wszystkich dawniejszych, ale świeżo

wznawianych, posługiwali m. in. centymetrami sześciennymi [cm3]

zamiast mililitrami [ml] do wyrażania objętości. W praktyce nic się

właściwie nie zmieni, bo kolbka miarowa, dajmy na to o pojemności 100 ml, będzie nadal

mieściła do kreski 100 ml wody destylowanej o temp. 20 o C, tyle tylko, że zamiast w

mililitrach objętość wyrażona zostanie w centymetrach sześciennych. Tak więc jak dawniej

1 l zawierał 1000ml, tak teraz 1 dm 3 zawiera 1000cm 3 . Podobnie, dawna jednostka ilości

ciepła, kaloria, w układzie SI zastąpiona jest dżulem, a jednostka ciśnienia atmosfera —

paskalem. Na marginesie tych zmian dodam Ci jeszcze, że w książkach wydawanych

około 20 lat temu i dawniej, objętości podawane były w centymetrach sześciennych. W

latach sześćdziesiątych wprowadzono mililitry. Będziesz się więc stykał zarówno z

mililitrami, jak i z centymetrami sześciennymi. Mam nadzieję, że dasz sobie z tym radę. I

starym już zwyczajem przypominam: jeżeli masz kłopot zupełnie nierozwiązalny, pytanie,

które mimo poważnych poszukiwań nie ma wciąż odpowiedzi, gdy reakcje kilkakrotnie

powtarzane nie chcą wychodzić i ogarnia Cię juz „czarna rozpacz", pisz na adres:

Dział Łączności z Czytelnikami

Redakcja Młodego Technika

ul. Spasowskiego 4

00-389 Warszawa

PHOS PO GRECKU ZNACZY ŚWIATŁO

Długo się zastanawiałem nad rozłożeniem materiału i treścią poszczególnych rozdziałów.

W końcu doszedłem do wniosku, że najlepiej będzie całą książeczkę podzielić na 3 części.

Co będzie treścią pierwszej części?

Sam chyba rozumiesz, że trudno studiować literaturę, jeżeli się nie umie czytać, czy też

budować dom, gdy się nic nie wie o trzymanym po raz pierwszy w ręku bloczku siporeksu.

Podobnie i my zanim przejdziemy do konkretnego wykorzystania światłoczułych związków

żelaza i chromu, co będzie stanowić części 2 i 3, musimy zacząć od poznania przedmiotu.

Dlatego w tej części omówimy wspólnie sprawę zasadniczą, a mianowicie sam zakres

poruszonych w tej książeczce zagadnień fotochemicznych, dalej będą migawki z dziejów

fotografii i — w końcu — prezentacja pewnych skutków działania światła. O tym wszystkim

porozmawiamy zresztą przy stole laboratoryjnym, przeplatając starym zwyczajem teorię

doświadczeniami.

Leży oto przed Tobą ta mała książeczka, którą długo miętosiłeś w dłoniach, kartkując ją od

przodu do tyłu i z powrotem, a teraz myślisz i zastanawiasz się, i wahasz, bo tak na dobrą

sprawę dalej nie wiesz, o czym ona jest. Wstępu — jak zawsze nie przeczytałeś albo

przeczytałeś go szybko, pobieżnie. Przypomnę Ci więc, ze tematyka tej książeczki wyszła

od Twoich kolegów, po prostu wynikła z treści ich listów. Dlatego właśnie będzie w niej

mowa o fotochemii. Aha, zaczynasz sobie coś kojarzyć: a więc będzie tu mowa o

fotografii! I już zapewne puszczasz wodze fantazji, czujesz się autorem pięknych foto-

gramów, fantastycznych zdjęć trikowych czy też zaskakujących fotografii mikroskopowych.

Moja odpowiedź brzmi: i tak,i nie, przy czym zdecydowanie bardziej nie niż tak. Po prostu

fotografią jako taką, a więc samą techniką wykonania i reprodukcji zdjęć,zajmować się nie

będziemy. Teraz juz nic nie rozumiesz, a z wyrazu Twoich oczu odczytuję pytanie:

No to, co tu właściwie jest grane? „Grana" będzie fotochemia, a ściślej - jeden z jej

ważnych działów, w których bada się reakcje chemiczne zachodzące pod wpływem

światła, często stosowane też w technice reprodukcji rysunków i obrazów. Zacznijmy więc

może od tego, czym właściwie jest fotochemia? W naukach mamy juz bardzo daleko

posuniętą specjalizację. Weźmy jako przykład samą chemię. Z grubsza biorąc, dzieli się

ona na chemię nieorganiczną, organiczną i fizyczną. Dalej przychodzi już podział na

poszczególne dziedziny praktyczne i związany z tym sam warsztat pracy. Mamy więc

biochemię, geochemię, agrochemię czy właśnie fotochemię.

Ta ostatnia, jak Ci już przed chwileczką wspomniałem, jest działem chemii poświęconym

reakcjom zachodzącym pod wpływem światła. A więc, będzie to brązowienie Twojej skóry

pod wpływem słońca lub światła kwarcówki, synteza chlorowodoru, bielenie płótna na

słońcu, czernienie halogenków srebra na świetle, płowienie barwników czy też doniosłe

przemiany fotosyntezy zachodzące w zielonych liściach roślin, wszystkie te procesy i

jeszcze wiele innych nie wymienionych, a pozornie tak różnych, łączy wspólna cecha. —

Mianowicie:

procesy zachodzące tu są wynikiem reakcji chemicznych wywołanych czy też

zainicjowanych przez światło.

W ciemności, czyli bez dostępu światła, roślina nie urośnie, Ty się nie opalisz i nie

wykonasz zdjęcia fotograficznego, szare lniane płótno nie zbieleje, a barwna tkanina nie

zsiwieje, zaś z mieszaniny chloru i wodoru nie powstanie chlorowodór.

Fotochemia zna wiele typów reakcji.

Kiwasz głową, że już o tym była mowa.

Nie, mój kochany, dotychczas była tylko mowa o rodzajach, a więc o asymilacji dwutlenku

węgla czy czernieniu halogenków srebra. Teraz przyszedł już czas, poznać typy reakcji

fotochemicznych. Zacznijmy od początku:

w reakcjach fotochemicznych działanie światła polega na pochłonięciu przez cząsteczkę

substancji kwantu energii świetlnej, czyli fotonu. Dopiero gdy foton zostanie pochłonięty, w

cząsteczkach substancji zajść mogą najróżniejsze reakcje. Widzę, ze kręcisz głową, bo

coś Ci się tu nie zgadza. Juz wiem, o czym myślisz. Normalnie mówiąc o świetle mamy na

myśli różnej długości fale elektromagnetyczne. Tymczasem ja mówiąc o świetle zacząłem

od wymienienia fotonów, czyli kwantów energii świetlnej. Zupełnie więc słusznie zadajesz

pytanie:

— Czym więc jest światło: falą czy cząsteczką?

Weź, proszę, monetę, na przykład dwuzłotową. Po jednej stronie widzisz na niej orła, a po

drugiej tzw. reszkę — napis „2 zł" wkomponowany w gałązkę.

I teraz ja się pytam:

— Czy moneta ta jest orłem, dokładniej — wizerunkiem orła?

— Nie — odpowiadasz.

— A może w takim razie jest reszką?

— Tez nie — stwierdzasz.

I słusznie. Moneta nie jest ani orłem ani reszką. lecz krążkiem metalu posiadającym po

obu stronach różne rysunki. Podobnie jest i ze światłem. Nie ma ono ani charakteru tylko

falowego, ani tylko cząsteczkowego, a więc korpuskularnego. Stąd odpowiedź na Twoje

wcale nie proste pytanie brzmi: światło jest rodzajem materii, która w pewnych

doświadczeniach ujawnia swą strukturę falową, a w innych — strukturę korpuskularną.

W interesujących nas doświadczeniach fotochemicznych dominuje struktura

korpuskularną, kwantowa. Energię kwantu energii świetlnej, czyli fotonu, wyrażamy

wzorem

E = hv

Z wzoru tego wynika, że energia niesiona przez kwant jest proporcjonalna do częstości v

(grecka litera ni) pomnożonej przez tzw. stałą Plancka — h.

A teraz podam Ci przykłady reakcji, które mogą zostać zapoczątkowane przez

pochłonięcie kwantów energii:

● atomizacji

● syntezy

● redukcji

● łańcuchowa

● izomeryzacji

Tak zwana cząsteczka wzbudzona, czyli cząsteczka,

która pochłonęła foton, może w przeciągu bardzo

krótkiego czasu, około 10-8 sekundy, albo

przereagować z inną cząsteczką, albo utracić uzyskaną

energię i wrócić do stanu podstawowego. Zbiorowisko

cząsteczek tracąc pochłonięte kwanty energii świeci, a

obserwowane wtedy zjawisko nazywamy fluorescencją,

ale tylko w przypadku, kiedy trwa krótko po

naświetleniu. Jeżeli trwa dłuższy czas po naświetleniu,

wtedy mówimy o fosforescencji Tyle o fotochemii powinieneś zapamiętać.

Z wielkiej liczby reakcji i procesów, zachodzących pod wpływem światła, w książeczce tej

zajmiemy się tylko jednym ich typem. Będą to

reakcje fotochemiczne, stosowane w różnego

rodzaju technikach utrwalania rejestracji czy też

reprodukcji wszelkiego rodzaju obrazów.

Naciskając spust migawki aparatu

fotograficznego, Ty i Twoi koledzy z zasady nie

interesujecie się procesami, jakie wtedy

zachodzą w warstewce emulsji światłoczułej ani później, w trakcie wywoływania i

utrwalania negatywów oraz pozytywów.

Tymczasem właśnie nas, chemików eksperymentatorów, powinny obchodzić i interesować

przede wszystkim reakcje i procesy chemiczne. Dlatego pozostaw fotografikom dobór

aparatów, umiejętność kompozycji, wyszukiwanie motywów i technikę pracy ciemniowej, a

sam zajmij się w pierwszym rzędzie reakcjami wywoływanymi przez światło. Inaczej

mówiąc: książeczka ta nie jest następnym poradnikiem fotograficznym, ale zbiorem

ciekawych doświadczeń z jednej dziedziny fotochemii, i to doświadczeń możliwych do

wykonania w domowym laboratorium.

Oczywiście, jak tego juz wymaga tradycja książeczek z serii „Chemia dla Ciebie", nie

będzie to tzw. sztuka dla sztuki. Podam Ci wiele konkretnych zastosowań. Jednak jeszcze

raz uprzedzam i zapowiadam: fotografią klasyczną, artystyczną, zajmować się nie

będziemy. Przykładowo — fotograficy oprócz związków srebra do wykonania pięknych, o

wysokich walorach artystycznych fotografii, wykorzystują światłoczułe związki żelaza i

chromu. My również tak postąpimy, ale nie w celu uzyskania efektownych fotografii, lecz

przede wszystkim w celu poznania samego mechanizmu reakcji. Postaramy się więc

wspólnie przy stole laboratoryjnym poznać różne reakcje fotochemiczne od

najtypowszych, powszechnie w fotografii znanych, aż do bardzo rzadko stosowanych, i to

wyłącznie w technice, a nie w fotografice.

Niejako produktem wtórnym naszych doświadczeń będą różne śmieszne, pomysłowe, a

może dziwne drobiazgi, które przy okazji da się wykonać. Będą to, krótko mówiąc,

różnego typu rysunki i obrazy na najprzeróżniejszych podłożach. Już w samym doborze

słów ostatniego zdania kryje się motyw przewodni naszego postępowania.

Nie mamy zamiaru konkurować z fotografikami, natomiast chcemy poznać reakcje

fotochemiczne, stosowane w technice reprodukcyjnej i z ich pomocą wykonać

najrozmaitsze obrazy czy rysunki, ale bez żadnych ambicji artystycznych. Powiedzmy

sobie szczerze, czasem przez zbieg okoliczności czy tez przypadkowy dobór zestawu

barw. może Ci wyjść zwyczajna szmira. Tak, używam tego określenia z całą

świadomością. Daleki jestem od namawiania Cię do celowej i świadomej fabrykacji rzeczy

nieartystycznych, ale dla mnie znacznie ważniejsze jest w tej chwili poznanie przez Ciebie

mechanizmów reakcji i opanowanie zdolności eksperymentatorskich niż walory

artystyczne u-zyskanych obrazów. Chociaż i na to radziłbym Ci w drugiej kolejności

poświęcić trochę czasu, wysiłku i inwencji.

Stosując reakcje fotochemiczne, będziesz mógł wykonać różne praktyczne przedmioty,

barwne metalowe plakietki, tabliczki znamionowe, formę do druku sitowego, skalę na

szkle, dowolne wklęsłe i wypukłe rysunki, napisy i podziałki na metalach. A czy nie jest

przyjemnie posiąść umiejętność wytwarzania obrazów na tkaninach, drewnie, tworzywach

sztucznych, ceramice? — Na pewno tak. Eksperymentować będziemy z różnymi

światłoczułymi substancjami, np.: związkami srebra, żelaza, chromu, miedzi. Taki zakres

doświadczeń z fotochemii postanowiłem omówić z Tobą w tej książeczce.

Celowo natomiast pominąłem fotosyntezę, nie omawiam reakcji zachodzących w skórze

pod wpływem promieni nadfioletowych ani też nie analizuję mechanizmu płowienia

barwnika. Są to reakcje bardzo ciekawe na pewno godne opisania przez kogoś w formie

Stefan Sękowski - Chemia dla ciebie v11 Fotochemia domowa.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: