Bologneser Leuchtsteine

[Lithiumoxalat]

Guten Abend,
mir fällt gerade auf, dass ich hier meine Mischung 12a ja noch gar nicht beschreiben habe! Diese ist momentan meine beste (ich hab sie selber zusammengestellt, bis ich das Optimum hatte).

12a
20 g Calciumhydroxid
4 g Schwefel
2 g Lithiumcarbonat
1 g Natriumsulfat
1 g Kaliumsulfat
1 ml Wismutnitratlösung
1 ml Rubidiumnitratlösung
3/4 h bei 1000°C glühen.
Die Phosphoreszenz ist ca. 10 min sehr stark und tief blau, nimmt dann immer mehr ab und ist dann aber noch für min. 6h im völlig dunkeln gut sichtbar.
Ich habe oft beim Dotieren, eine grössere Menge der Lösungen verwendet, als angegeben war. Ich wollte auch mal eine Versuchsreihe mit verschiedenstarker Dotierungen, bin aber leider nie dazugekommen.

mfG
Lithiumoxalat

[Newclears]

Klingt sehr interressant. Werde ich bei gelegenjeit mal ausprobieren.Habe leider kein RbNO₃. Werde das alternativ mal mit CsNO₃ testen.

[Dark_Hagen]

Hm.. da heiz ich doch gleich mal den Ofen an.
Vieleicht wird es ja der Durchbruch.

[Meeresrochen]

Hallo Lemmi und andere,

ich möchte gerne das Experiment im Rahmen einer Facharbeit zur Phosphoreszenz durchführen, habe aber "nur" Bi(NO3)3 x H2O, Bismut(III)-nitra-Pentahdydrat in der Schule.
Wie stelle ich die gefragte 5%ge alkoholische Lösung daraus her? Geht das Überhaupt?

Vielen Dank für Hilfe!!!
Viele Grüße
K.

[Pok]

Wozu brauchst du eine 5 %ige Lösung? Im Artikel ist nur von 0,5 % die Rede. Wenn du das Kristallwasser meinst: du holst dir damit in 100 ml Ethanol gerade mal 100 µl Wasser mit rein, also 0,1 %. Da der Ethanol laut Vorschrift nicht extremst wasserfrei sein soll, hat er schon im Voraus garantiert weit mehr als 0,1 % Wasser, weshalb das Kristallwasser vom Bi(NO₃)₃ keine Rolle spielt. Wasserfreies Bi(NO₃)₃ ist auch völlig unüblich, weil es (wenn überhaupt) nur extrem aufwendig herzustellen ist (simples Erhitzen reicht nicht wegen Zersetzung). Wann immer von Bismutnitrat die Rede ist, wird es sich um das Pentahydrat handeln - solange nicht ausdrücklich "wasserfrei" oder "basisch" dabei steht. Du kannst also ganz einfach 0,5 g davon in 100 ml Ethanol lösen.

[Meeresrochen]

Hi POK,
vielen Dank für Deine schnelle Hilfe: dann kann ich endlich loslegen!

[Lithiumoxalat]

Den Ethanol musst du aber unbedingt mit 1 ml Salzsäure konz. ansäuern, denn sonst bildet sich basischen Bismutnitrat, welches völlig unlöslich in Ethanol ist. Es ist aber auch möglich Leuchtsteine mit "nur" Bismutnitrat herzustellen, die Leuchtkraft, und die Leuchtdauer werden aber nicht gleich gut sein.

[Pok]

Ach ja, das hatte ich übersehen. In der Vorschrift steht ja genau, wie man die Lösung ansetzt:

0,5%ige alkoholische Lösung von Bismutnitrat [Bi(NO₃)₃ x 5 H₂O]:
Man erwärmt in einem Reagenzglas 292 mg basisches Bismutnitrat (BiONO₃) mit 1,0 ml 25%iger Salpetersäure, bis eine klare Lösung entstanden ist, fügt 0,5 ml Salzsäure 25% zu und füllt mit 96%igem Ethanol auf 50 ml auf. Wenn beim Verdünnen eine Trübung auftritt, gibt man tropfenweise Salzsäure zu, bis die Flüssigkeit wieder klar ist.

Wenn man normales (also nicht basisches) Wismutnitrat benutzt, braucht man nur 0,5 statt 1 ml 25 %ige Salpetersäure, um eine völlig identische Lösung zu bekommen. Wahrscheinlich kann man den Schritt mit der Salpetersäure aber auch einfach weglassen.

[lemmi]

@Meeresrochen: die Vorschrift für die Herstellung der Lösung geht bei mir vom basischen Bismutnitrat aus, weil ich das grad da hatte. Deshalb habe ich einfach auf die äquvalente Menge Bismutnitrat-Pentahydrat umgerechnet.

Wie Du in der Überschrift siehst, soll die Lösung 0,5 % des Pentahydrats (nicht des wasserfreien Bismutnitrates!) enthalten. Es ist also wirklich simpel: einfach 0,25 g deiner Ausgangssubstanz mit 0,5 ml Salzsäure 25% und 1 ml Wasser (statt Salpetersäure, denn die war nur dazu da, aus dem basischen neutrales Bismutnitrat zu erzeugen) lösen und mit Ethanol auf 50 ml auffüllen. Weiterer Zusatz von Salzsäure tropfenweise, falls sich die Mischung trübt.

[Meeresrochen]

Genauso werde ich es machen! ---Vielen Dank!!

[Lithiumoxalat]

Guten Abend,
ein Schulkollege hat heute in der chule meine Mischung 12 "geglüht", allerdings,als Dotierung eine 1%-ige Lantanchloridlösung verwendet. Das Ergebnis ist sehr interessannt, der Leuchtstein leuchtet fast weiss, mit einem blassrosa schimmer. Die Helligkeit ist nach dem Aufladen im langwelligen UV ziemlich gut, allerdings nimmt die Intensität in wenigen Minuten auf fast null ab.
Denkt ihr, Versuche mit Cer oder Neudym alsDottierung wären lohnenswert?

LG
Lithiumoxalat

[lemmi]

Keine Ahnung, aus der alten Literatur ist mir dazu nichts bekannt. Dr. Death weiß vielleicht was dazu. Ansosnten: Probieren geht über studieren...

Man sollte auch mal nur die Ausgangsstoffe "ohne Dotierung" glühen - oft sind sie ja nicht ganz rein und man könnte eine Überraschung erleben!

[Dr. Death]

Hallo Lithiumoxalat,

[...]als Dotierung eine 1%-ige Lantanchloridlösung [...]

Besser nimmt man die Nitrate, denn die zersetzen sich beim Glühen. Ich weiß nicht, ob ein Chlorid, das gar nicht mit der Mischung reagiert, genauso gut geeignet ist.

Bist Du sicher, dass die Phosphoreszenz fast weiß ist? Ich habe mal einen mit Samarium dotierten Leuchtstein hergestellt (auf Strontiumsulfid-Basis), der pink-orange leuchtete.
Weiß bedeutet ja, dass er über ein breites Kontinuum des Spektrums leuchtet, was nicht mit meiner Beobachtug zusammen passt, dass er mit Lanthaniden-Dotierung in einem besonders schmalen Spektralbereich leuchtet.
Dieser Strontium-Samarium-Phosphor hatte im Gegensatz zu allen anderen, die ich mal hergestellt habe ein Spektrum, das aus zwei schmalen Banden im orangen Bereich bestand, während wismut- oder kupferdotierte Phosphore in einem breiten Spektralbereich leuchten, jedenfalls bei Zimmertemperatur.

Lanthaniden-dotierte Phosphore sind ein besonderes Kapitel, das ich gerne noch etwas gründlicher untersuchen würde. De Anwesenheit dieser Metalle beeinflusst nämlich die Phosphoreszenz beträchtlich, und es gibt gegenseitige Verstärkungen oder Abschwächungen, wenn man z.B. zwei Lanthaniden in einem Phosphor hat (Vanino, L.: Die Leuchtfarben, 2. Aufl. 1935, F. Encke, Stuttgart, S. 39f u. 70ff).

Möglicherweise hat das schwache Leuchten die weiße Färbung nur vorgetäuscht, weil das Auge bei schwachem Licht nicht farbempfindlich ist.

Grüße vom Dr. Death

P.S.: Gerade las ich was von Rubidium und Caesiumdotierungen hier. ich habe das auch schon ausprobiert und fand, dass beide Alkalimetalle keinen Einfluss auf das Leuchten haben. In Vaninos Handbuch der präparativen Chemie werden diese Rezepte zwar durch alle drei Auflagen unverändert mitgeschleppt, aber in seinem "Die Leuchtfarben" von 1935 werden sie im chemischen Teil nicht mehr erwähnt. Seltsamerweise erscheinen sie trotzdem noch in den Rezepten für die technische Herstellung (S. 90ff)

[Lithiumoxalat]

Es ist gut möglich, dass die Leuchtfarbe eher Ppink-orange ist. Die sehr kurze Leuchtdauer liegt vielleicht wirklich daran, dass sich das Chlorid nich wie gewollt in das Sulfidgitter einbaut. Ich werde dies noch mit Lantannitrat testen. Vielleicht liesse sich die Dotierwirkung durch die Verwendung eines leichter zerfallenden Slazes wie z.B. Acetat, Oxalat oder Formiat noch erheblich steigern?!

Ich habe mal eine kleine Versuchsreihe mit verschiedenen Dotierungen gemacht, dort hatte ich das beste Ergebnis mit einer Kombination von Rubidiumnitrat und Wismutnitrat als Dotierung, die Verwendung von nur Wismutnitrat als Dotierung gab deutlich schlechtere Ergebnisse.

LG
Lithiumoxalat

[lemmi]

Wo hattest du das Rubidiumnitrat her? Ich hatte meine Lösung aus Rubidiumchlorid und Silbernitrat hergestellt. Dabei bleiben aber sicher Silberspuren in der Lösung und die könnten das Ergebnis verändern.