Pleochroisme

IR, NMR, GC, HPLC, noem maar op. Bespreek hier alles over analytische chemie: hieronder valt alles qua zuiverheidsbepaling, structuuropheldering, karakterisering en meer.
Post Reply
User avatar
Paul
Koolstof
Posts: 149
Joined: 09 Jun 2010, 10:03
Chemistry interests: Overall
Location: Enschede
Contact:

Pleochroisme

Post by Paul » 04 Jul 2010, 14:09

Op verzoek van spidey heb ik zijn mangaanmolybdaat kristallen onderzocht op pleochroïsme. Ik moest hiervoor eerst wat polarisatiefilters aanschaffen en een systeem bouwen om ze onder mijn microscoop te kunnen monteren. Nu dat allemaal af is kan ik de resultaten met jullie delen. De foto hieronder laat een mangaanmolybdaat kristal zien waarbij het verschil tussen de twee foto's is dat het polarisatie filter 90 graden ten opzicht van elkaar gedraaid zijn:
IMG_5288bew3.jpg
Als je dus wilt weten of je een bepaalde stof hebt verkregen en je weet van die stof dat het pleochroïsme kan vertonen of je weet zelfs welke kleuren die dan moet hebben kan je dat op deze manier analyseren. Het principe werkt als volgt: men neme een gepolariseerde verlichtingsbron, dat wil zeggen dat alle fotonen in het zelfde vlak trillen. Omdat fotonen zich als een golf voortbewegen (en als deeltje, maar laten we de kwantumfysica er maar buiten laten ;) ) hebben ze ook een vlak waarin ze trillen. Een lamp zendt een heleboel fotonen uit die allemaal in verschillende vlakken trillen. Door een traliewerk (je polarisatiefilter) voor de lichtbron te plaatsen kunnen alleen de fotonen er doorheen die hun trilling in het vlak, parallel aan het traliewerk uitvoeren. Je kunt ook niet met een tafelblad (trillingsvlak van het foton) horizontaal door een deur, maar wel verticaal.

Nu dat de fotonen een bepaalde trillingsrichting hebben gekregen worden ze in het kristal opgesplitst in een horizontale en verticale component. Dit heet dubbelbreking (birefringence in het Engels). Niet alle materialen vertonen dit gedrag, het komt alleen voor bij anisotrope stoffen. Dit zijn stoffen die niet in iedere richting dezelfde eigenschappen hebben. De twee componenten die bij de dubbelbreking ontstaan planten zich nu voort door het kristal en leggen daarbij met verschillende snelheden verschillende paden door het kristal af. Daarbij worden deze stralen gedeeltelijk en verschillend geabsorbeerd, zo krijgen ze hun kleur. Door nu de hoek van het invallende gepolariseerde licht te veranderen, veranderen de paden die de stralen volgen en zo verandert ook de kleur die het kristal uiteindelijk krijgt. De twee componenten van de dubbel gebroken straal verlaten het kristal en worden op het netvlies of de sensor van de camera gecombineerd tot één enkele kleur.

Ook mineralen vertonen dit effect, vooral toermalijn is hier erg goed in:
IMG_5284bew4.jpg
Om grote kristallen van een bepaalde stof op pleochroïsme te controleren, kan dit ook eenvoudiger (maar minder nauwkeurig), door een kristal in een donkere kamer voor een wit LCD scherm te houden. Daar komt ook gepolariseerd licht uit, dus als je het kristal voor het scherm houdt en ronddraait kan het zijn dat je het fenomeen ook waarneemt.

Als je twee filters gebruikt, één boven en één onder het kristal, dan krijg je geen pleochroïsme, maar neem je de interferentie kleuren waar. Daar zal ik het in een andere topic later nog over hebben. Het geeft wel erg mooie effecten:
IMG_5294bew1.jpg

spidey
Kobalt
Posts: 1367
Joined: 16 Jan 2009, 23:58
Chemistry interests: Inorganic
Location: Amsterdam

Re: Pleochroisme

Post by spidey » 04 Jul 2010, 15:04

Mooi resultaat!

Ik ben erg blij dat je dit wilde onerzoeken :) Heldere uitleg ook van waarom er twee kleuren gevormd kunnen worden door gepolariseerd licht.

Eén puntje van kritiek: het is geen mangaanmolybdaat (MnMoO4), maar vooral ammoniummolybdatomanganaat. De formule daarvan is 4(NH4)2O.MnO.MnO2.13MoO3.9H2O, anders gezegd (NH4)8[Mn(Mo2O7)6].MnMoO4.9H2O. (De synthesemethode die ik daarbij gevolgd heb is die van 2(NH4)2O.MnO2.7MoO3.5H2O, maar deze formule is naar alle waarschijnlijkheid niet goed bepaald).

User avatar
Z4x
Gallium
Posts: 1590
Joined: 03 Aug 2009, 15:29
Chemistry interests: Overall
Location: Grunn

Re: Pleochroisme

Post by Z4x » 04 Jul 2010, 16:38

Ziet er leuk uit.

Wat zijn nog meer anisotroop stoffen?
De kunst is om te blijven oefenen, oefenen en oefenen...

User avatar
Paul
Koolstof
Posts: 149
Joined: 09 Jun 2010, 10:03
Chemistry interests: Overall
Location: Enschede
Contact:

Re: Pleochroisme

Post by Paul » 06 Jul 2010, 13:06

Ik weet niet welke stoffen nog meer anisotroop zijn en of dit dan ook direct pleochroisme oplevert. Bij mineralen geldt dat als het een kleur heeft en geen kubische kristalstructuur heeft, dat dan de kans groot is dat het pleochroisme vertoont. Vaak zijn de verschillen te klein om te zien, maar in het geval van bijvoorbeeld toermalijn is dit verschil wel duidelijk zichtbaar.

Binnen het pleochroisme heb je nog twee typen: dichroiden en trichroiden. De dichroiden vertonen twee kleuren en hebben een hexagonale of tetragonale kristalstructuur. De trichroiden krijgen drie verschillende kleuren en hebben een monokliene, trikliene of orthorhombische kristalstructuur.

User avatar
Z4x
Gallium
Posts: 1590
Joined: 03 Aug 2009, 15:29
Chemistry interests: Overall
Location: Grunn

Re: Pleochroisme

Post by Z4x » 06 Jul 2010, 13:28

Dus bijvoorbeeld ijzer(III)chloride kristallen vertonen dit ook? (hexagonaal structuur en heeft een kleur, http://en.wikipedia.org/wiki/Iron%28III%29_chloride.) Hier een post van mij van de stof: http://www.chemieforum.nl/forum/index.p ... t&p=120180.

Zou je ook kunnen voorspellen welke verschillen je ziet? Bijvoorbeeld geel en groen ofzo? Of zijn beide kleuren een combi van de "echte kleur"? Wat voor kleur heeft die Mangaanmolybdaat in normaal licht dan?
De kunst is om te blijven oefenen, oefenen en oefenen...

spidey
Kobalt
Posts: 1367
Joined: 16 Jan 2009, 23:58
Chemistry interests: Inorganic
Location: Amsterdam

Re: Pleochroisme

Post by spidey » 06 Jul 2010, 23:18

Paul wrote:Binnen het pleochroisme heb je nog twee typen: dichroiden en trichroiden. De dichroiden vertonen twee kleuren en hebben een hexagonale of tetragonale kristalstructuur. De trichroiden krijgen drie verschillende kleuren en hebben een monokliene, trikliene of orthorhombische kristalstructuur.
Dan zou je denken dat kopersulfaat een kandidaat is...

User avatar
Paul
Koolstof
Posts: 149
Joined: 09 Jun 2010, 10:03
Chemistry interests: Overall
Location: Enschede
Contact:

Re: Pleochroisme

Post by Paul » 07 Jul 2010, 23:03

Het is niet zo dat stoffen met een hexagonale of tetragonale kristalstructuur automatisch pleochroisme vertonen. Er is nog een belangrijke vereiste, namelijk dat de stoffen anisotroop zijn. Dit houdt in dat ze verschillende (optische) eigenschappen vertonen, wanneer ze langs verschillende assen 'bekeken' worden. Dit gaat niet op voor kopersulfaat en ik denk ook niet voor ijzer(III)chloride. Ik moet over dit onderwerp nog wel de literatuur in duiken, ik ben nog niet verder gekomen dan wikipedia en wat websites ;)

User avatar
Z4x
Gallium
Posts: 1590
Joined: 03 Aug 2009, 15:29
Chemistry interests: Overall
Location: Grunn

Re: Pleochroisme

Post by Z4x » 08 Jul 2010, 00:06

Een chroomzout zou misschien wel kunnen dan.
De kunst is om te blijven oefenen, oefenen en oefenen...

User avatar
Paul
Koolstof
Posts: 149
Joined: 09 Jun 2010, 10:03
Chemistry interests: Overall
Location: Enschede
Contact:

Re: Pleochroisme

Post by Paul » 14 Aug 2010, 09:22

Ik heb nog een foto van een kristal dat ik zelf gemaakt heb uit een oplossing. De oplossing is bereid met het ammoniummolybdatomanganaat van 4-1-10. Ik heb wel gemerkt dat hele kleine (en dus dunne) kristallen, het effect veel minder duidelijk laten zien. Voor duidelijke resultaten moet het licht het liefste een lange weg afleggen door het kristal, maar ook weer niet te lang omdat anders verstrooïng binnen het kristal de kleuren weer te donker maakt.
IMG_5360+IMG_5359.JPG.jpg
@Spidey: Als je behoefte hebt aan de originele foto's laat het me maar weten.

spidey
Kobalt
Posts: 1367
Joined: 16 Jan 2009, 23:58
Chemistry interests: Inorganic
Location: Amsterdam

Re: Pleochroisme

Post by spidey » 18 Aug 2010, 12:00

Hey, leuk. Is er bij het indamen/verdampen van de vloeistof ook nog een geel mangaanmolybdaat afgezet? Bij mij was dit namelijk steeds wel zo.

Hoe groot zijn deze kristallen?

User avatar
Paul
Koolstof
Posts: 149
Joined: 09 Jun 2010, 10:03
Chemistry interests: Overall
Location: Enschede
Contact:

Re: Pleochroisme

Post by Paul » 19 Aug 2010, 12:17

Het kristal was een van de grootste met 0,4mm, maar ik had ook maar een klein beetje oplossing met een lage concentratie gebruikt. Misschien dat ik nog wel een keer een wat groter kristal probeer te maken. Zover ik heb kunnen zien heeft er zich maar heel weinig geel mangaanmolybdaat afgezet, hier en daar zag ik maar een paar gele klompjes zonder duidelijke kristalstructuur.

User avatar
Z4x
Gallium
Posts: 1590
Joined: 03 Aug 2009, 15:29
Chemistry interests: Overall
Location: Grunn

Re: Pleochroisme

Post by Z4x » 20 Aug 2010, 09:24

Deze stof vertoont dit effect misschien ook: http://en.wikipedia.org/wiki/Potassium_ferrioxalate.
De kunst is om te blijven oefenen, oefenen en oefenen...

User avatar
Paul
Koolstof
Posts: 149
Joined: 09 Jun 2010, 10:03
Chemistry interests: Overall
Location: Enschede
Contact:

Re: Pleochroisme

Post by Paul » 20 Aug 2010, 13:55

Ik weet het niet zeker, maar als ik het spul zou hebben, zou ik het kunnen controleren. Ik heb wel gelezen dat de volgende stoffen pleochroisme vertonen: methyl rood, 4,4'-dihydroxyazobenzene en 4,4'-biphenol. Wat betreft de mineralen zijn de volgende stoffen geschikt: ioliet, tanzaniet, axiniet, kunziet, uviet en toermalijn.

Ik heb nog niet de tijd gehad om verder in de materie te duiken, maar dat gaat zeker nog komen.

lapidee
Helium
Posts: 47
Joined: 02 Apr 2011, 12:57
Chemistry interests: Inorganic
Location: Den Haag
Contact:

Re: Pleochroisme

Post by lapidee » 27 Feb 2012, 01:29

Pleochoroisme is in de edelsteenkunde een redelijk belangrijke onderzoeksmethode ter bevestiging van de inmiddels ontdekte gegevens als brekingsindex en uiteraard soortelijke massa.
Het maakt dan ook vaak deel uit als vaststelling van welk mineraal / edelsteen het werkelijk is.

Wij "edelsteenkundigen" meten dat met een dichroscoop die 2 venstertjes naast elkaar laat zien met ieder een andere polarisatie richting van het licht.
Doordat de venstertjes direct naast elkaar zijn gesitueerd is ieder kleurverschil goed te zien.

De dichroscoop is relatief simpel van uitvoering, een 5 X lens ( 20 dioptrie dus) , een glashelder kristal van calsiet ( ofwel IJslandspaat / dubbelspaat), 2 schuine glas topjes om verstrooïng te voorkomen en een 4 kant gaatje in een afdek kapje,
De calsiet splitst de licht bundel op in 2 richtingen, de 1 horizontaal en de ander verticaal gepolariseerd. Afstemming van de lengte van het kristal en de grootte van het 4 kantje is even experimenteren.

2 stukjes polaroid filter haaks georiënteerd naast elkaar werkt ook maar geeft een kleurafwijking door de kleur van de polaroid filters.

Meer info zie hier

http://gemologyproject.com/wiki/index.p ... ichroscope.

Een dichroscoop is makkelijk zelf te bouwen mits je wat ervaring hebt met kloven van kristallen en slijpen van de top stukjes ( glas)
En wat weet van optica natuurlijk.

Zie je dat niet zitten zijn ze ook gewoon in de edelsteen onderzoek handel te koop.

Via een Pb weet ik wel wat adressen voor apparatuur op dat gebied.

Groet Ruud

Post Reply

Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 1 guest