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Auswsirkungen von UV Strahlen auf Kunststoffe und Metalle
 
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TheArtist



Anmeldungsdatum: 18.05.2020
Beiträge: 982

BeitragVerfasst am: 17. Feb 2021 20:48    Titel: Auswsirkungen von UV Strahlen auf Kunststoffe und Metalle Antworten mit Zitat

Hallo!
Ich habe die Tage einen Bericht gelesen, indem erforscht wurde, wie bestimmte Wellenlängen des Lichts auf Edelstähle und auch andere Metalle wirken.

Das Licht aktiviert wohl irgendwie Elektronen in der Oberfläche etc.

Da will ich jetzt auch gar nicht tiefer darauf eingehen, oder hier groß Fragen dazu stellen.
Das übersteigt bei weitem meinen Horizont.

Was ich aus dem Artikel /Artikeln mitgenommen habe ist folgendes.

Metalle reagieren nicht auf UV Licht wie Kunststoffe das tun.
Es bilden sich dabei keine freien Radikale die das Metall zersetzen, so wie es beim Kunstoff grob gesagt ist.

Es gibt bei diesem Photoelektrischen Effekt eine obere Grenzwellenlänge, bei der das herauslösen der Elektronen nicht mehr statt findet.

Man hat da Versuche mit einer negativ geladenen Zinkplatte, einer Quecksilberlampe und Glas als Filter gemacht.
Mit dem Glas, fand dieser Effekt nicht mehr statt.

Was ist den mit normalem Licht von der Sonne im Alltag?
Aber die Hauptfrage ist, ob es soezielle Lampen gibt.

Das Licht aktiviert bei Metallen nur oberflächlich Elektronen.
Da gibt es auch einen begriff dafür.

Also sprich, Metall kann Jahrhunderte oder tausenden Jahre im Licht liegen und das macht nix.


Was ich aber jetzt eigentlich wissen möchte und warum ich das hier poste, ist folgendes.

Gibt es Lampen, sprich Wellenlängen des Lichts, die weder Kunststoffe verspörden noch die Elektronen bei den Metallen aktivieren?

So wie ich das verstanden habe, bedarf es nämlich dazu einer gewissen Intensität des Lichts, sprich Wellenlänge.
imalipusram



Anmeldungsdatum: 11.04.2020
Beiträge: 926
Wohnort: The country that must not be named

BeitragVerfasst am: 18. Feb 2021 07:08    Titel: Antworten mit Zitat

Infrarotstrahlung (so ab 800nm und länger) dürfte da ziemlich harmlos sein. Kommt aber auch auf den Kunststoff an und was so beigemengt ist (Zuschläge/Filler, Farbstoffe, Stabilizer, Weichmacher, etc. Doppelbindungen sind BÖSE), Faustregel: Wenn nichts absorbieren kann, wird auch keine Energie aufgenommen. Wenn da nicht noch Effekte wären wie die gleichzeitige Absorption von 2 Photonen. Das passiert zwar extrem selten, macht man sich aber zB in der Zellbiologie zunutze, wenn kurzwelligeres Licht schädlich ist, man aber gefahrlos mit relativ gigantischen Intensitäten an Infrarotlicht auf die Probe draufbrennen kann.

https://en.wikipedia.org/wiki/Two-photon_photoelectron_spectroscopy
https://en.wikipedia.org/wiki/Two-photon_absorption

Recherchiere vielleicht mal zum Schneiden von Metall mittels Laserlicht.

_________________
I solemnly swear that I'm up to no good!
-> $sudo make coffee!
TheArtist



Anmeldungsdatum: 18.05.2020
Beiträge: 982

BeitragVerfasst am: 18. Feb 2021 08:07    Titel: Antworten mit Zitat

Danke!
Das werde ich machen.
Gibt es den extra Lampen die speziell dieses unschädliche Licht haben?

Ich habe auch irgendwo mal gelesen das man Titan Legierungen mit UV Licht bestrahlt hat.
Der nutzbare Effekt, aber relativ schnell nachlässt.

Also Kunststoffe gehen mit Licht kaputt und bei Metallen regt es nur ein paar Elektronen an.
Und dafür reicht mprmales Licht?

Dieser Doppel Photonen Effekt.
Wie kommt das?

Ist das dann diese Oberflächenuntersuchung, für die man den photoelektrischen Effekt ausnutzt?

Ich hab mal nachgelesen.
Unter normalen Bedingungen dringt jede Sekunde ein Photon ein diesen Doppelphotoneneffekt beobachtet man unter den gleichen normalen Bedingungen nur alle 10 Millionen Jahre.
KRASS!!!!

Mir fällt nicht ein wie das Verfahren heißt um mit Photonen die Oberflächen zu vermessen.
Weißt du das?
TheArtist



Anmeldungsdatum: 18.05.2020
Beiträge: 982

BeitragVerfasst am: 18. Feb 2021 10:44    Titel: Antworten mit Zitat

Ich habe mich da mal jetzt etwas eingelesen...
Aber das übersteigt wir gesagt, bei weitem meinen Wissens - und Ausbildungsstand.

Was mich jetzt interessieren würde wäre, ob es Lampen zu kaufen gibt, die man für Vitrinen, Ausstellungen nutzen kann und die vom Wellensspektrum dann so ausgelegt sind, das sie
A) Weder bei Metallen Elektronen aktivieren / heraus lösen.

B) Das Kunststoffe nicht angegriffen werden, sprich nicht durch diese Wellenlänge UV mäßig altern.

Was passiert eigentlich mit den heraus gelösten Elektronen?
Beim nächsten Kontakt mit irgend etwas, gleicht sich doch dann die Ladung durch einen geringen Stromfluß wieder aus.
Richtig?
AC-Gast
Gast





BeitragVerfasst am: 18. Feb 2021 12:22    Titel: Licht Antworten mit Zitat

Durch Licht allein wird kein Material in der regel vergilben o.ä..
Diese Prozesse sind photooxidative Reaktionen,wo die Stoffe unter Einfluß von Licht mit der Umgebungsluft reagieren.
Bei bestimmten Kunstobjekten wird oft nur spezielles Glas verwendet,welches die schädlichen Wellenlängen heraus filtert(s. Bilderglas mit UV-Schutz).
In Museen gibt es auch bestimmte Räume für spezielle Objekte,wo da Licht insgesamt gedimmt wird.
Das Altern von Kunststoffen ist ein Prozeß,der in vielen Bereichen auftritt.
Oft ist das kein Problem,da entweder der Gegenstand nicht für längeren Gebrauch gedacht ist oder man bestimmte Materialien austauscht
(Kunststoffdichtungen..).
Bei den Elektronenanregungen durch Licht geeigneter Wellenlänge können Kunststoffe/Farbstoffe chemisch reagieren(s.o. und photochemische Anregung),dort werden die Elektronen in Form von Redoxreaktionen u.a.
"verbraucht".
Was du mit "Titan" meinst,weiß ich nicht,aber es gibt sogenannte "Photokatalysatoren",wie z.B. Titandioxid,wo genau diese durch Licht erhöhte Reaktivität genutzt wird,um bestimmte chemische Reaktionen beschleunigt ablaufen zu lassen.

AC-Gast.
TheArtist



Anmeldungsdatum: 18.05.2020
Beiträge: 982

BeitragVerfasst am: 18. Feb 2021 12:35    Titel: Antworten mit Zitat

Genau das meinte ich beim Titan.
Wenn durch die Elektronenanregung bei Metallen durch diesen photoelektrischen Effekt sich die Ladung ändert, dann passiert doch nix.
Ausser das beim Kontakt zum nächsten Stoff / Körper etc. sich die Ladung dann wieder ausgleicht.
Richtig?

Es ist also möglich (in Bezug auf Kunststoff und Museen) einen Raum, Vitrine etc. so zu beleuchten und mit Glasfiltern zu schützen, das man ihn sich immer noch ganz normal anschauen kann, aber das Objekt keinen Schaden nimmt.
Die Elektronen werden bei dieser Redoxreaktion aber auch nicht wirklich verbraucht.
Oder?
Findet da auch irgendwann ein Ladungsaustausch statt?
So wie ich dich verstehe, ist beim Kunststoff das problem, das er durch Licht und Sauerstoff zu Reaktionen gebracht wird, die ihn altern bzw. kaputt gehen lassen, was bei Metallen eben nicht der Fall ist.

Eine letzte Frage noch.
Tritt dieser photoelektrische Effekt bei den Metallen bereits bei normalem Alltagslicht auf, oder benötigt man dazu spezielles Licht mit spezieller Wellenlänge?
AC-Gast
Gast





BeitragVerfasst am: 18. Feb 2021 14:30    Titel: TiO2 Antworten mit Zitat

Der photoelektrische Effekt ist nicht allein bei Metallen zu finden,sondern auch bei Halbleitern wie TiO2 u.a. .
Lies dir mal den wiki-Artikel zu Photokatalyse,bzw. Photokatalytische Selbsreinigung durch.
Kunststoffe können unter Lichteinwirkung "altern"(Verspröden,Vergilben...),
was aber abhängig von Art des Kunststoffs und auch dem Licht(Menge,
Dauer der Bestrahlung und besonders der Wellenlänge)ist.
Ich kann auch nur nahelegen,den Artikel zum Photoeffekt zu lesen,wo man den Zusammenhang zwischen Wellenlänge und Energie erklärt findet,bzw.
welche Energie für welche elektronischen Anregungen benötigt werden.
Das sind Grundlagen der Physik.

AC-Gast
TheArtist



Anmeldungsdatum: 18.05.2020
Beiträge: 982

BeitragVerfasst am: 18. Feb 2021 14:49    Titel: Antworten mit Zitat

Also ich habe mir die Artikel durch gelsen und die Bestättigung für meine Frage gefunden, im Bezug auf metalle und Kunsstoffe.

Bei Kunststoffen bilden sich Nebenprodukte unter Einwirkung von Licht und Sauerstoff.
Radikale, die dann entsprechend reaktiv sind.

Bei Metallen ändert sich einfach nur die ladung, was man aber jederzeit wieder ausgleichen kann.
Da passiert also gar nichts.

Nur bei welcher Wellenlänge des Lichtes diese Vorgänge überhaupt passieren, erschließt sich mir nicht, da ich nichts dazu finde, welche Wellenlänge unser normales Tageslicht hat.
Ich weiß aber, das ab einer gewissen Wellenlänge rein gar nichts mehr passiert.

Aber finde wie gesagt leider nichts zu den Wellenlängen von unserem tageslicht.

Die selbst reinigende Oberfläche, die radikale bildet, die dann die Verschmutzungen angreifen und beseitigen ist schon sehr beeindruckend.

Da wäre Hilfe toll. . . .
Rock
AC-Gast
Gast





BeitragVerfasst am: 18. Feb 2021 15:01    Titel: pee Antworten mit Zitat

Um ein Elektron anzuregen,bzw. z.B. auf ein Leitungsband anzuheben,bedarf es Licht einer bestimmten Wellenlänge.Das ist von Eisntein und seinen diversen Vorgängern auf diesem Gebiet genau beschrieben worden.
Schau dir mal Artikel zu Licht und elektromagnetisches Spektrum an.
Je nach Material wird zur Anregung,bzw. Loslösung eines Eleketrons
(Photoemission) kürzer- der längerwelliges Licht benötigt.
Energiereicher sind die kürzerwelligen Strahlen,wo man am Ende des sichtbaren Bereichs in den UV-Bereich kommt.

AC-Gast.
TheArtist



Anmeldungsdatum: 18.05.2020
Beiträge: 982

BeitragVerfasst am: 18. Feb 2021 15:20    Titel: Antworten mit Zitat

Hab jetzt mal was dazu gelesen.
So wie ich es verstehe, passiert beim normalen langwelligen tageslicht gar nichts.
Man benötigt kurzwelliges Licht, was schon in den Infrarot Bereich geht um z.b. bei Metallen Elektronen heraus zu lösen.
Weil kürzer welliges Licht energiereicher ist.
Diese kurzwellige Licht ist dann auch farbig.
Richtig verstanden?
AC-Gast
Gast





BeitragVerfasst am: 18. Feb 2021 16:02    Titel: Licht Antworten mit Zitat

Leider fast nichts richtig verstanden.
Tageslicht ist der sichtbare Teil des elektromagnetischen Spektrums + Randbereiche(längerwellig zu Infrarot,kürzerwelling zu UV)."Farbe" ist beim menschlichen Sinnensorgan dem sichtbaren Bereich zuzuordnen und umfaßt länger bis kürzerwellige Strahlung.
Der UV-Anteil sorgt u.a. für Sonnenbrand.
In der Regel wird das energiereichere Licht benötigt,um bestimmte Prozesse auszulösen,daß hängt aber halt vom Material ab.
Es kommt leider wieder viel zusammen bei deinen Fragen,was besser gesondert und geordnet abgearbeitet werden sollte.
Du kannst dir auch mal Artikel zu "Photozellen" anschauen und sehen,wie dort der PEE wirkt.
Ob es sinnvoll ist,hier die Photokatalyse zu besprechen,halte ich mal offen.
Lies dir doch mal in Ruhe etwas durch und versuche,die dort entstandenen Lücken selbst zu schließen.

AC-Gast
TheArtist



Anmeldungsdatum: 18.05.2020
Beiträge: 982

BeitragVerfasst am: 18. Feb 2021 17:01    Titel: Antworten mit Zitat

Okay
Dann werde ich nochmals nachlesen und versuchen die Lücken zu schließen.
Wenigstens das mit dem ladungsausgleich wa richtig und mit der Reaktion der Kunststoffe bzw. der nicht Reaktion der Metalle.

Wenn ich was dazu gefunden habe, schreibe ich hier nochmal.
TheArtist



Anmeldungsdatum: 18.05.2020
Beiträge: 982

BeitragVerfasst am: 18. Feb 2021 18:14    Titel: Antworten mit Zitat

Also der Photoeffekt wird bei z.b. Metallen nur durch Uv Licht ausgelöst.

Im bereich des sichtbaren Lichts, der über dem UV bereich liegt passiert nichts.

Der Bereich des sichtbaren Lichts geht von etwa 380 nm bis ca. 750 nm.
In Richtung 750 nm wird die Wellenlänge größer, in Richtung der 380 nm nimmt dafür die Energie zu.

Man hat Versuche mit zinkplatten und Quecksilberlapmpen gemacht, weil diese nicht nur den Bereich des sichtbaren Lichts abdecken, sondern auch UV Licht ausstarhlen.

Nachdem man mit einer einfach Glasscheibe das UV Licht ausgefiltert hat, konnten keine Elektronen mehr heraus gelöst werden.

Für den Versuch wurde das Zink entsprechend aufgeladen.

Da sich die ladungen immer wieder durch zufälligen Kontakt oder gezieltes aufladen ausgleichen, kann man auch so einen Versuch immer wieder wiederholen.

Das bedeutet also. . .
Normales Licht im sichtbaren Bereich, wie wir es beim normalen Tageslicht haben, reicht aus um den Photoeffekt auszulösen, weil das normale Tageslicht auch Uv Strahlen in sich birgt.
Gefiltert durch entsprechendes Glas verschwindet der UV Anteil völlig und somit passiert dann keinerlei Elektronenauslösung mehr.

Um seine Kunstgegenstände zu schützen, benötigt man also entsprechende Filter für den Uv Anteil, oder Lichtquellen ohne UV Anteil.

Dafür gibt es extra besondere LED´S als Beispiel.

Es bleibt das metalle an sich keinerlei Schaden nehmen durch den Photoeffekt und dies ewig mitmachen können.
Kunststoffe durch die oxidativen produkte in Verbindung mit der Anregung durch Licht aber nicht.

Ich hoffe das paßt jetzt alles.

Hab mir echt Mühe gegeben.

Haue / Kloppe / Schläge
Brassica



Anmeldungsdatum: 06.10.2013
Beiträge: 292
Wohnort: Berlin

BeitragVerfasst am: 18. Feb 2021 21:01    Titel: Antworten mit Zitat

Information über das Tageslicht gibt es bei Wiki unter eben diesem Suchwort.
Für eine Anwendung von ,Licht`im Bereich der Materialprüfung schaust Du
mal mit --Xeno-Test-- nach.
Viel Spass

_________________
Der--rettich-- vom CO-Forum

Selbstverständlich kann und darf ich mich irren.
Will es aber nicht.
TheArtist



Anmeldungsdatum: 18.05.2020
Beiträge: 982

BeitragVerfasst am: 18. Feb 2021 21:43    Titel: Antworten mit Zitat

Die älteste Metallsäule ist 1600 Jahre alt und ist in Dehli zu finden.

Somit wäre meine Theorie das metalle keinerlei Schaden durch das Licht nehmen bestätigt.

Bin jetzt nur gespannt was AC-Gast zu dem sagt, was ich zum Thema Licht an sich geschrieben habe.

Ich denke das müßte soweit stimmen, das die Anregung durch die UV Anteile im normalen Licht kommt.

Wobei ich den Infrarot Anteil vergessen habe.
Es wird wohl auch nochmal unterschieden zwischen der Frequenz und der Energie der Lichtwellen.

Die Einen haben höhere Energie, die anderen treffen dafür häufiger auf.

Dadurch unterscheidet sich der Energiezustand, den das Elektron beim Austritt hat.

Also muß man UV Licht und Infrarot Licht komplett ausfiltern, wenn man keine Elektronen ausgelöst haben möchte.
Das ganz normale Licht im Bereich von 380 bis 750 nm reicht nicht mehr aus um das zu bewirken.

Sprich wenn man die UV und Infrarot Bestandteile ausfiltert wird es zu schwach zum auslösen.

Ich habe auch mal nach möglichen Reaktionen gegoogelt, die mein Lieblingsmaterial Edelstahl mit Licht haben könnte, da du ja geschrieben hast, das Licht alleine keine Reaktion bilden wird, aber bie Kunststoffen in Verbindung mit Sauerstoff sehr wohl etwas passiert.

Also das Einzige was ich finden konnte war, das der Photoeffekt Auswirkungen auf die Passivschichtbildung hat und wohl sogar positive.
Man hat da tatsächlich Versuche gemacht, indem man verschiedene Metalle unter einen Wasserfall gehängt hat und diese dann mit Licht bestrahlt hat.

Edelstahl hat dann eine etwas bessere Passivschicht gebildet. Zumindest konnte man nichts negatives feststellen.

Andere Metalle rosten dafür etwas schneller.
Das klingt auch alles soweit logisch, da dies ja auch beim normalen Rosten oder passivieren eine Rolle spielt, dort wird ja zusammen mit dem Elektrolyt und Sauerstoff ebenfalls Ladungen verschoben.

Aber von Reaktionen des Edelstahl mit Stoff X und Licht zusammen, konnte ich nix finden.

Wenn du AC-Gast da also etwas weißt, wäre es toll wenn du da einen Link oder etwas hättest.
Kann also ganz unterschiedlich sein.

Bei Halbleitern wie Silizium kommt es ja auch zu einem Inneren Photoeffekt. So etwas spielt dann aber bei Edelstahl keine Rolle (der enthält ja auch Silizium) da es dort im Kristallgitter gebunden ist und sich somit Eigenschaften etc. des Siliziums ja verändert haben.
Richtig?

Bei der Wellenlänge des lichts das tatsächlich Auswirkungen hat, bin ich mir nicht ganz sicher, ob Infrarotes Licht da auch einen Effekt hat.
So wie ich das verstanden habe, betrifft das nur den UV Bereich weil dieser sehr kurzwellig und damit energiereich ist.
TheArtist



Anmeldungsdatum: 18.05.2020
Beiträge: 982

BeitragVerfasst am: 19. Feb 2021 14:22    Titel: Antworten mit Zitat

https://www.walter-fendt.de/html5/phde/photoeffect_de.htm

Laut diesem Artikel muß es also immer kurzwelliges Licht sein.

Sprich bei Metallen, passiert ohne den UV Anteil gar nichts.

Mit der Austrittsarbeit der Elektronen bei Licht mit größerer Wellenlänge, habe ich dann wohl was falsch verstanden.
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