Przeczytaj
ChemiluminescencjaChemiluminescencja, jak sama nazwa wskazuje, jest zjawiskiem związanym z emisją światła (ściślej fal świetlnych) na skutek reakcji chemicznych. W trakcie przebiegu takiej reakcji zostaje utworzony wzbudzony produkt przejściowy, który jest wysokoenergetyczny. Światło (fotonyfotony świetlne), emitowane w trakcie tej reakcji, jest efektem powstania produktów i powrotu do podstawowego stanu energetycznego.
W jaki sposób, w trakcie chemiluminescencji, powstaje światło widzialne?
Gdy elektron wraca do stanu podstawowego, uwalnia kwant energii w formie promieniowania elektromagnetycznego. Długość fali tego promieniowania jest zależna od ilości energii uwolnionej w trakcie przejścia. Jeśli fale mieszczą się w zakresie światła widzialnego, wówczas jesteśmy w stanie je zaobserwować. Ich barwa uzależniona jest od długości fali.
Próby odkrycia magicznego (hipotetycznego) kamienia filozoficznego przez alchemików znane są od wielu wieków. I chociaż nigdy takiego odkrycia nie dokonano, bo – jak wiadomo – była to tylko ułuda skrajnych naukowców‑alchemików, dążenia te niejednokrotnie prowadziły do przełomowych odkryć nowych związków czy pierwiastków chemicznych. Jednym z nich zasłynął Hennig Brand, który roku odkrył biały fosfor. Wykorzystując zdolność do emitowania światła przez ten oto pierwiastek, niemiecki alchemik sprzedawał świecący w ciemności preparat drożej niż złoto.
Zjawisko chemiluminescencji dotyczy różnych luminoforów, np. utleniania fosforu białego, utleniania luminolu, reakcji lucyferyny z lucyferazą, redukcji kompleksów anionem tetrahydroboranowym, utleniania lofiny, utleniania pirogalolu w obecności formaldehydu (reakcja Trautza‑Schorigina), singletowej odmiany tlenu , aktywowanych szczawianów fenolowych.
Zjawisko chemiluminescencji jest popularne od czasu odkrycia fosforu. Znanych jest kilka odmian alotropowych tego pierwiastka, jednak omawiane zjawisko obserwowane jest tylko dla fosforu białego. Mowa tu o woskowatej substancji, bardzo toksycznej (dawka śmiertelna to zaledwie ) i skrajnie łatwopalnej (ulega samozapłonowi na powietrzu), która występuje w postaci czteroatomowych cząsteczek . Zdolność do emitowania światła zachodzi w wyniku jego utleniana do dziesięciotlenku tetrafosforu, czyli tlenku fosforu(). Początkowo fosfor utleniany jest do produktów przejściowych (nietrwałych niższych tlenków fosforu), które ulegają rozkładowi, a w efekcie emitują światło i ostatecznie tworzą . Światło emitowane podczas tego zjawiska przyjmuje wówczas barwę żółtozieloną. Ta właściwość już w wieku służyła do tworzenia świecących napisów. Znane są również badania układów fosforu z tlenem w kontekście jego zastosowań w układach laserowych.
Fluorescencyjne bransoletki, pałeczki, które urozmaicają m.in. koncerty, są oparte o zjawisko chemiluminescencji. Zawarte w nich aktywowane szczawiany bisfenylu (z barwnikami fluorescencyjnymi) w reakcji z nadtlenkiem wodoru powodują emisję światła. Najbardziej znane przykłady szczawianów, stosowanych w tym celu, to DNPO (szczawian bis(,-dinitrofenylu)) i TCPO (szczawian bis(,,-trichlorofenylu)). Należy jednak być ostrożnym w stosowaniu tego typu przedmiotów, ponieważ w trakcie trwających tam reakcji wydzielają się toksyczne fenole.
W medycynie sądowej chemiluminescencja luminolu wykorzystywana jest w celu wykrywania krwi na miejscu zbrodni. W tym celu specjalną mieszankę luminolu z nadtlenkiem wodoru rozpyla się nad domniemanym miejscem przestępstwa. Jeśli obecna była krew, to żelazo, znajdujące się w hemoglobinie, zadziała jak katalizator (dlatego wykryte zostaną nawet śladowe ilości krwi) i po zgaszeniu światła będzie można dostrzec niebieskie światło (świecące przez około sekund).
Słownik
(gr. állos „obcy”, „inny”, trópos „sposób”, „postać”) występowanie tego samego pierwiastka chemicznego w dwóch lub więcej odmianach, znajdujących się w tym samym stanie skupienia
zjawisko emisji fal świetlnych na skutek reakcji chemicznych
samorzutne zapoczątkowanie spalania, które nie wymaga inicjującego działania iskry elektrycznej lub płomienia
substancja, która wykazuje luminescencję lub fosforescencję
(gr. phós „światło”) cząstka elementarna, która stanowi kwant energii promieniowania elektromagnetycznego, będący nośnikiem oddziaływań elektromagnetycznych
Bibliografia
Encyklopedia PWN
Hejwowska S., Marcinkowski R., Równowagi i procesy jonowe, Gdynia 2005.
https://www.scienceinschool.org/pl/2011/issue19/chemiluminescence (dostęp: 27.07.2021).
https://www.chemistryandlight.eu/theory/chemiluminescence/ (dostęp: 27.07.2021).
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/j100273a041