Triboluminescenza: luce dalle caramelle

La triboluminescenza è un fenomeno ottico in cui viene generata luce sottoponendo un determinato materiale ad uno sforzo meccanico come nel caso del quarzo che si illumina quando viene graffiato o del saccarosio che emette una luce blu quando viene schiacciato. Sebbene il fenomeno non sia stato compreso a pieno sembra sia dovuto alla separazione e alla riunificazione di cariche elettriche. In generale si verifica la luminescenza quando un atomo assorbe energia sotto forma di energia termica, energia meccanica o energia elettrica: gli elettroni assorbono tale energia passando dallo stato fondamentale allo stato eccitato e, quando ritornano nello stato fondamentale emettono l’energia assorbita sotto forma di luce che se ha una lunghezza d’onda compresa tra i 400 e i 700 nm, ovvero nella sfera del visibile, può essere percepita dall’occhio umano.

Lo spettro della luce prodotto dalla triboluminescenza dello zucchero è lo stesso di quello prodotto da un fulmine. I fulmini hanno origine da un flusso di elettroni che attraversano l’aria che eccitano gli elettroni della molecola di azoto, gas presente nell’aria in misura prevalente, che quando ritornano allo stato fondamentale emettono l’energia assorbita sotto forma di luce blu.

La triboluminescenza dello zucchero può essere considerata come un fulmine su piccola scala: quando un cristallo di saccarosio viene sottoposto ad un’azione di schiacciamento vengono separate le cariche positive da quelle negative con conseguente formazione di potenziale elettrico; quando è stata accumulata una carica sufficiente gli elettroni passano attraverso un frattura del cristallo e collidono con le molecole di azoto presenti nell’aria eccitandone gli elettroni.

La maggior parte della luce emessa dagli elettroni eccitati della molecola di azoto quando ricadono allo stato fondamentale cade nella regione dell’ultravioletto e non è percepita dall’occhio umano, ma una piccola frazione di tale luce cade nel campo del visibile.

Se si vuole enfatizzare il fenomeno si può utilizzare anziché una zolletta di zucchero una caramella polo alla menta. Nell’olio essenziale di menta è contenuto un estere avente formula C8H8O3  ovvero il metil-2-idrossibenzoato più noto come salicilato di metile che è una sostanza fluorescente.

metilsalicilato

Esso assorbe la luce ultravioletta nella stessa regione spettrale di quelle emanate dal saccarosio pertanto  la radiazione emanata dalla triboluminescenza dello zucchero serve ad eccitare il salicilato di metile, che a sua volta emette la luce blu notata nell’esperimento della caramella in modo più eclatante rispetto a quello dello zucchero.

Per osservare il fenomeno bisogna  stare in una stanza buia, possibilmente senza finestre, e dopo aver atteso un po’  di tempo, almeno 15 minuti in modo che l’occhio si sia abituato all’oscurità,  si mette  una caramella tra i denti, e la si rompe rapidamente e si noterà un lampo di luminescenza bluastra. Mettetevi davanti allo specchio se siete soli o, altrimenti, se siete in compagnia, divertitevi con gli amici.

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Author: Chimicamo

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