Chemiluminiscența este definită ca lumină emisă ca rezultat al unei reactie chimica. Este, de asemenea, cunoscut, mai puțin frecvent, sub denumirea de chemoluminescență. Lumina nu este neapărat singura formă de energie eliberată de o reacție chemiluminescentă. Se poate produce și căldură, ceea ce face reacția exotermic.
În orice reacție chimică, atomii, moleculele sau ionii reactanți se ciocnesc între ei, interacționând pentru a forma ceea ce se numește a stare de tranziție. Din starea de tranziție, produsele sunt formate. Starea de tranziție este cea în care entalpia este maximă, produsele având, în general, mai puțină energie decât reactanții. Cu alte cuvinte, o reacție chimică apare deoarece crește stabilitatea / scade energia moleculelor. În reacțiile chimice care eliberează energie sub formă de căldură, starea vibrațională a produsului este excitată. Energia se dispersează prin produs, făcându-l mai cald. Un proces similar are loc în chemiluminiscență, cu excepția electronilor care devin excitați. Starea excitată este starea de tranziție sau starea intermediară. Când electronii excitați revin la starea solului, energia este eliberată ca
foton. Decăderea către starea solului se poate produce printr-o tranziție permisă (eliberarea rapidă a luminii, precum fluorescența) sau printr-o tranziție interzisă (mai mult ca fosforescența).Teoretic, fiecare moleculă care participă la o reacție eliberează un foton de lumină. În realitate, randamentul este mult mai mic. Reacțiile non-enzimatice au aproximativ 1% eficiență cuantică. Adăugarea unei catalizator poate crește mult luminozitatea multor reacții.
În chemiluminiscență, energia care duce la excitația electronică provine dintr-o reacție chimică. În fluorescență sau fosforescență, energia provine din exterior, ca de la o sursă de lumină energetică (de exemplu, o lumină neagră).
Unele surse definesc o reacție fotochimică ca orice reacție chimică asociată cu lumina. Sub această definiție, chemiluminiscența este o formă de fotochimie. Cu toate acestea, definiția strictă este aceea că o reacție fotochimică este o reacție chimică care necesită absorbția luminii pentru a continua. Unele reacții fotochimice sunt luminiscente, deoarece se eliberează lumină de frecvență mai mică.
Reacția de luminol este o demonstrație clasică de chimiluminiscență. În această reacție, luminolul reacționează cu peroxidul de hidrogen pentru a elibera lumina albastră. Cantitatea de lumină eliberată prin reacție este mică decât dacă se adaugă o cantitate mică de catalizator adecvat. De obicei, catalizatorul este o cantitate mică de fier sau cupru.
Rețineți că nu există nicio diferență în formula chimică a stării de tranziție, doar nivelul de energie al electronilor. Deoarece fierul este unul dintre ionii metalici care catalizează reacția, reacția de luminol poate fi folosit pentru detectarea sângelui. Fierul din hemoglobină face ca amestecul chimic să strălucească puternic.
Un alt exemplu bun de luminiscență chimică este reacția care se produce la bastoane strălucitoare. culoarea stickului strălucitor rezultă dintr-un colorant fluorescent (un fluorofor), care absoarbe lumina din chemiluminiscență și o eliberează ca o altă culoare.
Aceeași chimiluminescență este afectată factori care afectează alte reacții chimice. Creșterea temperaturii reacției o accelerează, determinând eliberarea mai multă lumină. Cu toate acestea, lumina nu durează atât de mult. Efectul poate fi ușor văzut folosind bețe strălucitoare. Plasarea unui băț strălucitor în apă fierbinte îl face să strălucească mai luminos. Dacă un băț strălucitor este plasat într-un congelator, strălucirea lui slăbește, dar durează mult mai mult.
Bioluminescența este o formă de chemiluminiscență care apare în organisme vii, precum licurici, niște ciuperci, multe animale marine și unele bacterii. Nu apare în mod natural la plante decât dacă sunt asociate cu bacterii bioluminescente. Multe animale strălucesc din cauza unei relații simbiotice cu Vibrio bacterii.
Majoritatea bioluminescenței este rezultatul unei reacții chimice între enzima luciferază și luciferina pigmentului luminiscent. Alte proteine (de exemplu, ecuorină) pot ajuta reacția și cofactori (de exemplu, ioni de calciu sau magneziu) pot fi prezenți. Reacția necesită adesea aport de energie, de obicei din adenozina trifosfat (ATP). Deși există o mică diferență între luciferine de la diferite specii, enzima luciferază variază dramatic între fila.
Organismele folosesc reacții bioluminescente pentru o varietate de scopuri, inclusiv atragerea pradelor, avertizarea, atracția pereche, camuflarea și iluminarea mediului.
Carnea putrezită și peștele sunt bioluminiscente chiar înainte de putrefacție. Carnea în sine este cea care strălucește, ci bacteriile bioluminescente. Minerii de cărbune din Europa și Marea Britanie ar folosi piei de pește uscate pentru o iluminare slabă. Deși piei miroseau oribil, erau mult mai sigure de utilizat decât lumânările, ceea ce ar putea provoca explozii. Deși majoritatea oamenilor moderni nu au cunoștință de strălucirea cărnii moarte, aceasta a fost menționată de Aristotel și a fost un fapt cunoscut în vremurile anterioare. În cazul în care sunteți curios (dar nu sunteți pregătit pentru experimentare), carnea putrezită strălucește verde.