Chemilumineszenz
Chemilumineszenz (oder Chemolumineszenz) ist eine Art von Lumineszenz. Es ist ein Prozess, bei dem aus einer chemischen Reaktion Licht erzeugt wird. Chemolumineszenz in biologischen Systemen wird als Biolumineszenz bezeichnet.
Das bei der Chemiluminiszenz erzeugte Licht steht in keinem direkten Zusammenhang mit Wärme. Ein einfaches zweistufiges Beispiel für eine Reaktion von A und B, die C, D und Licht erzeugt.
→ [A] + [B] → [C*] + [D]
[C*] → [C] + Licht
C* ist ein angeregter Zustand von C.
Diese Reaktion ist einfacher als die meisten Chemilumineszenzreaktionen. Der angeregte Zustand tritt ein, wenn Elektronen durch die Energie einer chemischen Reaktion in eine höhere Umlaufbahn geschoben werden. Der angeregte Zustand ist weniger stabil als der Grundzustand. Die Elektronen im angeregten Zustand fallen in den Grundzustand (niedrigere Energie) und emittieren dabei Licht.
Die Menge des erzeugten messbaren Lichts wird Strahlungsintensität genannt: ICL (emittierte Photonen pro Sekunde).
Eine chemolumineszierende Reaktion in einem Erlenmeyerkolben erzeugt eine große Menge Licht
Analytische Anwendungen
Das zur Messung des erzeugten Lichts benötigte Gerät ist einfach. Es braucht etwas, um die Probe zu halten, und eine Photomultiplier-Röhre. Es gibt drei Möglichkeiten, dies für chemische Messungen zu verwenden.
- manchmal macht das gewünschte Produkt Licht, wenn es mit einer anderen Verbindung reagiert,
- bei einem anderen Typ sinkt die Menge des erzeugten Lichts, wenn das gewünschte Produkt hinzugefügt wird,
- manchmal macht das gewünschte Produkt, wenn es einer Chemilumineszenzreaktion hinzugefügt wird, mehr Licht (eine katalytische Reaktion).
Analyse von Gasen
Die Methode misst kleine Mengen von Luftschadstoffen. Eine gängige Methode misst die Menge an Stickstoffmonoxid durch Reaktion mit Ozon. Das erzeugte Licht hat einen Wellenlängenbereich von 600 bis 2800 nm.
Analyse von Flüssigkeiten
Luminol ist der bekannteste Verbindungstyp, der für Chemilumineszenz in Flüssigkeiten verwendet wird.
Analyse von Zellorganellen
Ca2+(Kalzium) in verschiedenen Teilen von Zellen wie den Mitochondrien kann Licht machen, wenn es mit einem Quallenprotein namens Aequorin reagiert. Stickstoffmonoxid(NO) befindet sich in Zellen und ist eine Möglichkeit für die Zellen, miteinander zu sprechen, dies kann mit der Verbindung Luminol gemessen werden.
Andere Beispiele
- Ein Beispiel für Chemilumineszenz-Moleküle in der Natur ist Glühwürmchen-Luciferin.
- Das Verfahren wird zur Herstellung von Glühstäbchen verwendet.
Fragen und Antworten
F: Was ist Chemilumineszenz?
A: Chemilumineszenz ist eine Form der Lumineszenz, bei der Licht durch eine chemische Reaktion erzeugt wird.
F: Was ist Biolumineszenz?
A: Biolumineszenz bezieht sich auf Chemolumineszenz, die in biologischen Systemen auftritt.
F: Ist das bei der Chemilumineszenz erzeugte Licht mit Wärme verbunden?
A: Nein, das bei der Chemolumineszenz erzeugte Licht hat nichts mit Wärme zu tun.
F: Können Sie ein Beispiel für eine chemilumineszente Reaktion nennen?
A: Ein einfaches Beispiel für eine chemilumineszente Reaktion ist die Reaktion zwischen A und B, bei der C, D und Licht erzeugt werden.
Q: Was ist C* in der Chemolumineszenzreaktion?
A: C* ist ein angeregter Zustand von C, der auftritt, wenn die Elektronen durch die Energie der chemischen Reaktion in eine höhere Umlaufbahn gedrängt werden.
Q: Wie emittiert der angeregte Zustand von C Licht?
A: Der angeregte Zustand ist weniger stabil als der Grundzustand, so dass die Elektronen im angeregten Zustand in den Grundzustand fallen und Licht aussenden.
F: Was ist die Strahlungsintensität?
A: Die Strahlungsintensität ist die Menge an messbarem Licht, die bei einer Chemilumineszenzreaktion erzeugt wird, ausgedrückt als ICL (pro Sekunde emittierte Photonen).
