演唱會用的螢光棒為什麼會發光呢?(附實驗視頻)

2021-02-21 化學身邊學

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生活很多小夥伴都玩過螢光棒，一根本來普通的塑料棒來回掰幾下，先是發出清脆的類似玻璃折斷的聲音。然後，本來稀鬆平常的螢光棒就能發出或綠或藍，或紅或紫的光。這種神奇的光是如何產生的呢？這裡涉及到幾個跟化學相關的知識。今天小編根大家聊聊，螢光棒裡的化學。

生活生活中發光的東西其實很多，比如我們最常見的主要有三類有太陽發光，燈泡通電後發光和火光。但螢光棒發光和上述三類並不大一樣。螢光棒之所以能發光，是由於螢光棒裡發生了化學反應。

生活我們都知道，草酸二苯酯容易與雙氧水反應，生成苯酚和過氧化酯。其中過氧化酯（1，2-二氧雜丁烷二酮）是個活性化合物（意思就是這化合物不穩定），該化合物會自發地分解，變成二氧化碳而釋放出能量。當反應體系中有合適的染料存在時，過氧化酯釋放的能量會被染料吸收，染料吸收化學能後可從基態躍遷到激發態。處於激發態的染料也不穩定，最終會回到低能量的基態。而這個過程中會激發發射出光子，從而產生光。這整個過程實現了化學能向光能的轉化。

上圖中的dye是染料，dye*是進入激發態的染料，hv是發出的光

生活這裡有個問題，上面講述的反應不需要加熱，只要接觸就會發生反應。如何等到想讓它發光的時候才發生反應而使螢光棒亮起來呢？這不像手電筒之類的，可以通過開頭控制，想亮了通電就行。

生活其實，很多有用的化學反應都面臨這樣的問題：如何準確控制一個反應的開始時間，劇烈程度和停止時間。化學發展到如今，化學家們很多程度還只停留在如何讓反應發生的階段，而如何準確（或精確）控制反應劇烈程度特別是停止時間卻在很多時候束手無策。

生活為了讓螢光棒裡的反應在想發光的時候發光，人們想到的把兩種反應物質分開，通常將雙氧水密封在玻璃管內，然後將草酸二苯酯和螢光染料的混合液裝入螢光棒裡（通常是聚乙烯塑料），並將裝有雙氧水的密封玻璃管放入其中。當需要讓螢光棒發光的時候，可能通常掰彎螢光棒或搖動、敲擊等方式使玻璃管破裂而讓反應發生。這裡同樣面臨一個問題，當玻璃管破裂後反應開始直至反應完全，中間無法停下來。因此，螢光棒只能使用一次，之後就不再發光了（如何讓螢光棒多次發光呢？小夥伴們有想法的可以後臺相互討論）。

螢光棒結構及發光操作（圖片源與網絡，版權歸原作者所有）

生活當然，不同的染料會導致發光的顏色不同，所以市面上出現發各種顏色的螢光棒，有可能是因為用了不同的發光染料。當然，有些顏色不同僅僅是因為螢光棒的顏色不同而已。

（圖片源與網絡，版權歸原作者所有）

不同化學結構的螢光染料，可以產生不同顏色的光

生活值得注意的是，雖然螢光棒能夠營造氣氛，但也存在一定的安全隱患。螢光棒中提供化學能量的反應物草酸二苯酯和染料等物質，如果出現洩漏後被誤食可能會造成噁心、頭暈、麻痺、昏迷等不良反應；同時，螢光染料在人體內不易降解，誤食也會對人體造成危害；此外，裡面的碎玻璃也應該引起注意。因此，使用螢光棒時要格外留意以防破碎，並且還要及時回收以免對環境產生危害。

生活從嚴重意義上來講，螢光棒的發光過程其實並不是螢光，而是化學發光，因為它不是被光激發的，而是從化學反應中汲取的能量（是不是有點複雜，沒興趣的小夥伴略）。同樣還有一個特別出名的化學發光反應，常用於刑偵學，小夥伴們知道是什麼反應嗎？

螢光反應（視頻源於網絡，版權歸原作者所有）

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