Kjemiluminescensdefinisjon og eksempler

Kjemiluminescens er definert som lys som sendes ut som et resultat av a kjemisk reaksjon. Det er også kjent, mindre ofte, som kjemoluminescens. Lys er ikke nødvendigvis den eneste energiformen som frigjøres av en kjemiluminescerende reaksjon. Det kan også produseres varme, noe som gir reaksjonen eksotermisk.

I enhver kjemisk reaksjon kolliderer reaktantatomene, molekylene eller ionene med hverandre og interagerer for å danne det som kalles en overgangsfase. Fra overgangstilstand dannes produktene. Overgangstilstanden er der hvor entalpien er på det maksimale, og produktene har vanligvis mindre energi enn reaktantene. Med andre ord oppstår en kjemisk reaksjon fordi den øker stabiliteten / reduserer energien til molekylene. Ved kjemiske reaksjoner som frigjør energi som varme, blir vibrasjonstilstanden til produktet begeistret. Energien spres gjennom produktet, og gjør det varmere. En lignende prosess forekommer i kjemiluminescens, bortsett fra at det er elektronene som blir begeistret. Den begeistrede tilstanden er overgangstilstanden eller mellomtilstanden. Når begeistrede elektroner vender tilbake til grunntilstanden, frigjøres energien som en

Teoretisk frigjør hvert molekyl som deltar i en reaksjon ett foton av lys. I virkeligheten er utbyttet mye lavere. Ikke-enzymatiske reaksjoner har ca. 1% kvanteeffektivitet. Legge til en katalysatoren kan øke lysstyrken for mange reaksjoner kraftig.

Ved kjemiluminescens kommer energien som fører til elektronisk eksitasjon fra en kjemisk reaksjon. Ved fluorescens eller fosforescens kommer energien utenfra, som fra en energisk lyskilde (f.eks. Et svart lys).

Noen kilder definerer en fotokjemisk reaksjon som enhver kjemisk reaksjon assosiert med lys. Under denne definisjonen er kjemiluminescens en form for fotokjemi. Imidlertid er den strenge definisjonen at en fotokjemisk reaksjon er en kjemisk reaksjon som krever absorpsjon av lys for å fortsette. Noen fotokjemiske reaksjoner er selvlysende, da lys med lavere frekvens frigjøres.

Luminol-reaksjonen er en klassisk kjemidemonstrasjon av kjemiluminescens. I denne reaksjonen reagerer luminol med hydrogenperoksyd for å frigjøre blått lys. Mengden lys frigjort ved reaksjonen er lav med mindre en liten mengde egnet katalysator tilsettes. Katalysatoren er vanligvis en liten mengde jern eller kobber.

Merk at det ikke er noen forskjell i den kjemiske formelen for overgangstilstanden, bare energinivået til elektronene. Fordi jern er en av metallionene som katalyserer reaksjonen, kan luminolreaksjonen være brukes til å oppdage blod. Jern fra hemoglobin fører til at den kjemiske blandingen lyser sterkt.

Et annet godt eksempel på kjemisk luminescens er reaksjonen som oppstår i glødepinner. De farge på glødepinnen resultat av et lysstofffarge (en fluorofor), som absorberer lyset fra kjemiluminescens og frigjør det som en annen farge.

Kjemiluminescens påvirkes av det samme faktorer som påvirker andre kjemiske reaksjoner. Å øke temperaturen på reaksjonen setter den i raskere tempo, og får den til å frigjøre mer lys. Lyset varer imidlertid ikke så lenge. Effekten kan være lett sett med glødepinner. Hvis du legger en glødepinne i varmt vann, får den lysere lysere. Hvis en glødepinne plasseres i en fryser, svekkes gløden, men varer mye lenger.

Bioluminescens er en form for kjemiluminescens som oppstår i levende organismer, som for eksempel ildfluer, noen sopp, mange marine dyr og noen bakterier. Det forekommer ikke naturlig i planter med mindre de er assosiert med bioluminescerende bakterier. Mange dyr gløder på grunn av et symbiotisk forhold til Vibrio bakterie.

Mest bioluminescens er et resultat av en kjemisk reaksjon mellom enzymet luciferase og det selvlysende pigmentet luciferin. Andre proteiner (f.eks. Aequorin) kan hjelpe reaksjonen, og kofaktorer (f.eks. kalsium- eller magnesiumioner) kan være til stede. Reaksjonen krever ofte energitilførsel, vanligvis fra adenosintrifosfat (ATP). Selv om det er liten forskjell mellom luciferiner fra forskjellige arter, varierer luciferaseenzymet dramatisk mellom phyla.

Organismer bruker bioluminescerende reaksjoner til en rekke formål, inkludert byttedyr, advarsel, parringskraft, kamuflasje og å belyse omgivelsene.

Råtnende kjøtt og fisk er bioluminescerende rett før tilbakeslag. Det er ikke selve kjøttet som gløder, men bioluminescerende bakterier. Kullgruvearbeidere i Europa og Storbritannia ville bruke tørket fiskeskinn for svak belysning. Selv om skinnene luktet forferdelig, var de mye tryggere å bruke enn stearinlys, noe som kunne utløse eksplosjoner. Selv om de fleste moderne mennesker ikke er klar over døde kjøttglødder, ble det nevnt av Aristoteles og var et kjent faktum i tidligere tider. I tilfelle du er nysgjerrig (men ikke er i ferd med å eksperimentere), råtner kjøtt grønt.