Vraag:
Is het waar dat zwaar water niet blauw is?
Brian
2017-04-04 09:46:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik geloof dat ik deze bewering lang geleden ergens op internet heb gezien. Specifiek werd beweerd dat het verschil kon worden waargenomen door een lange, rechte buis met licht water en een met zwaar water te vullen en door beide buizen in de lengte te kijken (zodat het licht door de lengtes van de buizen moet reizen voordat het het oog bereikt) , waarna het lichte water blauw zou lijken zoals in de oceanen, en het zware water niet. De gegeven verklaring was dat zwaar water een ander trillingsspectrum heeft vanwege de grotere massa van het $ ^ 2 $ H-atoom, wat volkomen aannemelijk leek.

Ik kan echter geen bron meer vinden voor deze bewering, wat vreemd is, want als het waar zou zijn, zou het toch niet zo moeilijk zijn om een ​​bron te vinden?

Ik wist niet eens dat [normaal water blauw is] (https://www.dartmouth.edu/~etrnsfer/water.htm). Maar het lijkt zo te zijn.
@Mindwin Zeer interessant artikel. Voor mij roept dit echter de vraag op * "Door hoeveel meter van een bepaalde substantie moet licht doordringen voordat we de 'ware kleur' ​​kunnen bepalen?" *
@Steve-O - de absorptielengte van water hangt sterk af van de golflengte. Minimaal (418 nm) duurt het 227 m om de intensiteit van het licht terug te brengen tot 1 / e. Zie [dit antwoord] (http://physics.stackexchange.com/a/323339/26969) op de fysica-site. Grappig dat vragen over de lichtabsorptie van water op beide locaties vrijwel gelijktijdig verschijnen. Toeval?
Vier antwoorden:
#1
+76
airhuff
2017-04-04 10:17:14 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Op basis van je beschrijving heb ik misschien het artikel gevonden dat je oorspronkelijk hebt gezien, of op zijn minst een vergelijkbaar artikel.

Onderzoekers van Dartmouth College publiceerden een paper $ \ mathrm {^ 1} $ waarin ze onder andere de resultaten rapporteren van het bekijken van zonovergoten wit papier door twee stukken plexiglas van 3 meter lang; een gevuld met $ \ ce {H2O} $ en een met $ \ ce {D2O} $. Zeker, vanwege de lagere frequentie van de maximale absorptie van $ \ ce {D2O} $ in de rode tot bijna IR-golflengten, is de blauwe kleur die kenmerkend is voor $ \ ce {H2O} $ veel minder uitgesproken in $ \ ce {D2O} $. Deze website is gebaseerd op het gepubliceerde artikel en toont daarnaast een foto van de blauw gekleurde $ \ ce {H2O} $ aan de linkerkant en de veel minder gekleurde $ \ ce {D2O} $ aan de rechterkant:

enter image description here

1) " Why is Water Blue ", Charles L. Braun en Sergei N. Smirnov, J. Chem. Edu., 1993, 70 (8), 612

Opmerkingen zijn niet voor uitgebreide discussie; dit gesprek is [verplaatst naar chat] (http://chat.stackexchange.com/rooms/56540/discussion-on-answer-by-airhuff-is-it-true-that-heavy-water-is-not- blauw). In ieder geval zijn de commentaren achterhaald door de bewerking van David Richerby (bedankt, David). Ik liet ze gewoon achter in een chatroom voor het geval iemand er nog steeds over wilde debatteren.
Even een opmerking: [deze website] (http://www.webexhibits.org/causesofcolor/5B.html) (degene die in het antwoord van Tyberius is gelinkt) bevat een versie van dezelfde afbeelding die hier wordt getoond, maar de beschrijving daar suggereert dat de rechter buis is eigenlijk leeg.
@GOTO0, dat is beslist hetzelfde beeld, vond het feit dat er geen bron wordt gegeven verontrustend. De site waarnaar ik heb gelinkt, is een reproductie van hun artikel gepubliceerd in de Journal of Chemical Education. Ze citeren het artikel volledig, hoewel het alleen naar een samenvatting linkt en ik geen gratis toegang heb tot het hele ding. Waar het echter om gaat, is dat ervan uitgaande dat de Dartmouth College-groep niet ronduit iets plagiaat pleegt, hun artikel en beschrijvingen van hun werk (inclusief de gefotografeerde wateropstelling) de juiste moeten zijn. Ze zouden waarschijnlijk niet blij zijn met het gebruik in de andere link.
@GOTO0, Ik heb de oorspronkelijke auteurs op de hoogte gebracht van de link die u noemde. Ik zal hun reactie op de foto posten. Nogmaals bedankt dat u dit onder mijn aandacht hebt gebracht.
@airhuff Ik zag volledig over het hoofd dat de afbeelding die ik zou zoeken in mijn link stond. De beschrijving in zowel de reproductie als het originele papier (ik heb toegang via school) suggereert echter dat de rechter buis leeg is. "Het grote buisvolume en een beperkt budget maakten het onmogelijk om te controleren of licht dat door een met D2O gevulde buis werd doorgelaten inderdaad wit was, zoals verwacht.". Tenzij de afbeelding is verkregen na het originele artikel (er zijn geen afbeeldingen in het originele artikel), lijkt het alsof het onbetaalbaar is om te proberen.
Een ander citaat "D2O is kleurloos, althans voor padlengtes in de orde van meters, omdat er minimaal 6 rekquanta nodig zouden zijn voor elke overgang in het zichtbare gebied." Er zou dus veel D2O nodig zijn om daadwerkelijk een afbeelding te krijgen zoals de buis aan de rechterkant. De reproductie die je hebt gepost, lijkt woord voor woord het originele artikel te zijn, plus de paar foto's die erin zijn gegooid.
@Tyberius, hartelijk dank voor uw inspanningen om dit te onderzoeken. Ik vond dat die foto er voor een publicatie behoorlijk van lage kwaliteit uitzag. Een goede foto met hoge resolutie zou dit allemaal vrij duidelijk hebben gemaakt. De tekst lijkt er echter duidelijk over. Ik hoop echt iets te horen van de hoofdauteur uit Dartmouth, maar ik houd mijn adem niet in.
Uw "Deze website" -link is nu dood.
Ik ben een beetje verbaasd over de beweringen dat het experiment onbetaalbaar is om goed uit te voeren.Bijna zuiver D2O wordt routinematig gebruikt als oplosmiddel voor NMR-experimenten, dus het is verkrijgbaar in redelijke hoeveelheden, en aangezien voor dit experiment niets in het D2O moet worden opgelost of anderszins "moet worden gebruikt", kan het worden teruggewonnen en opnieuw worden gebruikt als oplosmiddel.
#2
+65
Tyberius
2017-04-04 09:54:41 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Dit lijkt het geval te zijn. Ik heb geen afbeeldingen van de verschillende soorten water, maar ik vond dit overlay IR-zichtbare spectrum van water en zwaar water:

Water and heavy water spectrum

Zoals je zei, verschuift de aanwezigheid van deuterium het absorptiespectrum van zwaar water verder naar het IR-gebied, waardoor het kleurloos wordt.

De website waarop ik dit vond ( http: // www .webexhibits.org / causeofcolor / 5B.html) gaat gedetailleerd in op waarom water en verschillende andere verbindingen bepaalde kleuren vertonen.

#3
+10
wbeaty
2017-04-06 14:46:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Als je het in het online tijdperk van de jaren negentig had gezien, waren het misschien wel referentielinks op mijn oude website, van dit artikel over misvattingen over natuurkunde op de basisschool.

I Ik heb toen wat studieboekadvies gedaan, en deze pagina was mijn poging om problemen aan te wakkeren / virale educatie te geven / onschuldige kinderen om te zetten in kritische denkers. Ik kampeerde op geschikte nieuwsgroepen en op veel natuurkundeforums uit de jaren negentig, en stuitte op controverse van degenen die weigerden te accepteren dat water een blauwe kleur kon hebben (aangezien er tenslotte geen wetenschappelijke tekst op de basisschool ooit over sprak). het niet-blauw van D2O was een voortdurend onderwerp van die tijd.

Naast het JCE-tijdschrift en de Dartmouth-paper is een andere referentie uit het artikel Water Absorption Spectrum, van LSB Univ. , die een diepgaande blik werpt op de H2O-trillingsabsorptie, en specifiek wijst op het vlakke spectrum van D2O, en de kleuring ervan volledig door Rayleigh-verstrooiing.

enter image description here

Helaas houdt niemand zwaar water in kiloliter, witbinnende, open tanks. :) Als je er zelf een gaat opzetten, raad ik een witgeverfde opstelling met getrapte diepte aan, om het kleureffect weer te geven zoals bij dit voorbeeld met H2O.

#4
+8
alphonse
2017-04-05 03:39:59 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Het probleem met het antwoord dat in beide andere antwoorden is gegeven (tot nu toe) is dat ze beweren dat water de ongebruikelijke eigenschap heeft dat doorgelaten rood licht wordt gefilterd / geabsorbeerd zodat de uitgezonden licht is blauw. Ik heb daar geen enkel probleem mee. De auteurs van de J.Chem Ed. stuk verder om te praten over het kijken naar gereflecteerd licht van een Colorado-meer of het Caribisch gebied. Daar moet je oppassen, gereflecteerd licht is duidelijk niet hetzelfde als doorvallend licht en het opnemen van die scènes is een afleiding. De twee buizen zijn duidelijk aangegeven als links = water, rechts = lucht (omdat de kosten van D 2 O boven hun budget liggen). Ik heb ook geen enkel probleem met de bewering dat de zichtbare absorptiespectra van zwaar water in wezen vlak zijn (hoewel ik liever een hogere resolutie spectra zou hebben, evenals een basislijn die gelijk is). (Deze verklaring negeert niet-lineaire optische effecten, wat redelijk is.) Er is echter een duidelijk verschil tussen zeggen dat er weinig absorptie is en dat het zware water kleurloos is. Verstrooiing zal optreden. Zelfs in ultrazuivere D 2 O treedt verstrooiing op. zie Rayleigh Scattering. Het is inherent aan de elektrische aard van materie. Dus blauwe golflengten zullen meer verstrooid zijn dan de rode, ongeacht andere specifieke interacties. Zwaar water is kleurloos en de lucht is niet blauw. Als je het goed vindt met die bewering, dan zijn we klaar, maar misschien moet je op een heldere dag eens buiten kijken, als je het geluk hebt ergens te wonen waar we de lucht niet met vervuiling hebben vervuild. Nu, het kost kilometers lucht, ik weet niet zeker hoeveel vloeibaar water het zou kosten om een ​​merkbaar verstrooiingseffect te hebben. Hoe dan ook, een reductieve benadering van de kleurkwestie zou vroeg of laat alle verschillende oorzaken van kleur weer moeten samenvoegen tot het (gesalt) geheel. Als X een functie is van A, B, & C, dan laat het aantonen dat de X van het ene materiaal wordt gedomineerd door A, terwijl de X van een ander materiaal niet zegt over wat X is voor het tweede materiaal. U moet alle bijdragen opnemen. Voor wat het waard is, volledig kleurloos zijn zou een evenwichtsoefening zijn tussen alle factoren (A, B, C, ..) en zou vrij ongebruikelijk zijn. We beschouwen de kleur meestal gewoon als relevant voor een verwachte optische padlengte, dus kleur is meestal contextafhankelijk. Gereflecteerd, doorgelaten, korte weglengte, lang, wit licht, gekleurd licht, etc., etc.

was het erover eens dat de "kleur van water" net als de "kleur van de lucht" is, voornamelijk te wijten aan Rayleigh Scattering, geen reden om aan te nemen dat D2O duidelijk verschillende eigenschappen zou hebben bij de verstrooiing.
Ik ben het er eigenlijk mee eens dat dit een goed antwoord is, hoewel ik denk dat je het beter kunt formatteren en je antwoord kunt beperken tot één samenhangend punt om het beter te maken.
"'kleur van water' is net als de 'kleur van de lucht' voornamelijk door Rayleigh Scattering" @DanS is niet waar. Dat was echter de conventionele verklaring van vóór de jaren dertig, laat staan ​​dat de diepe onderwateromgeving niet zonsondergangrood is gekleurd! De situatie is niet ideaal, aangezien dik water een blauwgekleurd filter is en vaak een witte zandbodem aanwezig is. Ook komen we meestal geen volkomen slibvrij water tegen. Bijv. het beroemde blauwe kratermeer bevat "gletsjermelk" met grote deeltjes en zou melkachtig wit lijken, zo niet de inherente blauwe kleur van het water.
@alphonse Scheid de voorbeelden? Caribisch strand, wit zand & 0-10M diepten: we zien schitterende turkoois / blauw tegen de ondergedompelde witte achtergrond. Rayleigh-kleuren worden overweldigd door het blauwfiltereffect van water. Vervolgens diepe oceaan, die zwart lijkt als er geen verstrooiing is. Maar Rayleigh-verstrooiing retourneert licht van + 10M diepten, welk licht diepblauw is vanuit het absorptiespectrum van water. Vervolgens lijken diepe D2O-oceanen hemelsblauw door Rayleigh-verstrooiing en komen duikers een zonsondergang-rood verlichte omgeving tegen. D2O Caribische strandtaferelen lijken misschien aerogel-grijs: ondiepe D2O boven een witte zandreflector.


Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 3.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...