Hvordan fargeendringen Glass arbeid?

Introduksjon

Brukes oftest for reseptbelagte briller, fargeendringen eller \ "photochromic \" glass går fra klar til mørk farget når de utsettes for ultrafiolett (UV) stråling. Dette tillater brukeren å beskytte øynene fra utendørs UV solens stråler uten å måtte bytte mellom briller eller legge tungvinte nedfellbare nyanser til sine vanlige briller. Mens skiftende plast eksisterer (og er perfekt egnet for eyeware programmer), deres fysiske mekanismer er fundamentalt forskjellig fra de fargeskiftende glass.

sammensetning

Skiftende glass er vanlig glass som sølvklorid (AgCl) krystaller er spredt jevnt over hele. I den vanlige glassfremstillingsprosess, en blanding av silisiumdioksyd (SiO?), Natriumkarbonat (Na? CO?) Og kalk (kalsiumoksid) smeltes sammen, renset, strukket, avkjølt og kuttet. For å gjøre fotokromiske glass, er AgCl blandet med kornet SiO ?, Na? CO? og CaO før smelteprosessen.

mørkere Mechanism

I fravær av UV-lys, eksisterer sølvklorid i en klar, ionisk bundet krystallmønster. Synlig lys passerer gjennom suspendert AgCl krystaller like enkelt som gjennom linsen glass matrise av SiO? molekyler. Men når UV-stråling treffer Cl- ioner, gir energi det sine ytterste elektroner. Disse glade elektroner spontant migrere til spesial høy energi soner rundt hvert atom kjent som \ "orbitaler. \"

Denne migrering av elektroner bevirker kloratomene til å bli stabil, uten hjelp av ekstra elektron (som gir Cl- ioner sin negative ladning). Som et resultat, skjer følgende kjemiske reaksjon:

Cl- + [stråling] ---> Cl (atom) + [fritt elektron]

Den nylig frigjort elektron deretter reagerer med det nærmeste Ag + ion:

Ag + + [fritt elektron] -> Ag (metall)

I motsetning til sin ioneform, reflekterer solid sølv visse bølgelengder av lys. Som et resultat av dette oppviser sølv farge som er synlig for det menneskelige øye. Det er denne dannelsen av sølv atomer som gir fargeskiftende glass sin mørke farge.

Undarkening Mechanism

Når brillene er beveget tilbake på innsiden, blir kloratomene må bøte med UV-stråling som holder dens valens elektroner i en eksitert, stabil tilstand. Dette bevirker at elektronene til å falle tilbake til den ustabile grunntilstanden. For å kompensere, kloratomene trekke sitt opprinnelige elektron tilbake fra Ag atomer. Fordi Ag + er mer stabil enn unexcited Cl, den frie elektron obligasjoner automatisk med den sistnevnte for å danne Cl- igjen.

Dette forbruket av solid Ag eliminerer fargetone og erstatter den med de gjennomsiktige Ag + og Cl- ioner.