Kemiluminiscenca
Kemiluminiscénca je sevanje za snovi značilne svetlobe kot posledica kemične reakcije. Navadno sta za pojav potrebna dva reaktanta, poleg tega pa je potreben tudi ustrezen katalizator za potek reakcije. Pri tem nastane vmesni vzbujeni produkt, ki po prehodu v osnovno stanje odda foton določene valovne dolžine. To lahko zapišemo kot:
pri čemer je:
- - reaktant A,
- - reaktant B,
- - vzbujeni produkt,
- - produkt v osnovnem stanju,
- - oddani foton.
Standardni primer kemiluminiscence v laboratorijskih pogojih je test z luminolom, ki se uporablja za dokazovanje krvi na dokazu; pri tem je za reakcije (aktivacijo) potreben vodikov peroksid (H2O2), kot katalizator pa deluje železov ion v hemoglobinu. Kemiluminiscenca v živih organizmih (npr. pri kresnicah) se imenuje bioluminiscenca. Praktična izraba pojava se kaže predvsem pri kemičnih svetilkah, ki se navadno uporabljajo kot vir svetlobe v nujnih primerih, na primer v naravnih katastrofah.
Reakcije v tekočinah uredi
- Luminol reagira z vodikovim peroksidom v prisotnosti železovega oz. bakrovega iona[1] ali pa pomožnega oksidanta,[2] pri čemer nastane modra svetloba:
- Difenil oksalat (trgovsko ime Cyalume), uporabljen v kemičnih svetilkah, oddaja svetlobo s pomočjo določenega fluorescenčnega barvila; pri tem difenil oksalat reagira z vodikovim peroksidom, (ki je pred uporabo shranjen v krhki stekleni ampuli znotraj svetilke, pri pretresu (uporabi) pa se sprosti in pomeša z zunanjo mešanico), s pomočjo katalizatorja, kot je natrijev salicitat, pri čemer nastaneta dve molekuli fenola in ena molekula 1,2-dioksetandiona. Slednji spontano razpade na dve molekuli ogljikovega dioksida (CO2), sproščena energija pa vzbudi barvilo, ki pri prehodu v osnovno stanje odda foton določene valovne dolžine.
Barva svetlobe je odvisna od barvila:[3].
Barva | Barvilo |
---|---|
modra | 9,10-Difenilantracen |
zelena | 9,10-Bis(feniletinil)antracen |
rumeno-zelena | Tetracen |
rumena | 1-Kloro-9,10-bis(feniletinil)antracen |
oranžna | 5,12-Bis(feniletinil)naftacen, Rubren, Rodamin 6G |
rdeča | Rodamin B |
Rdeča barvila (kot je rodamin B) navadno niso stabilna v stiku z drugimi reaktanti v tekočem stanju, zato so vgrajena v plastično posodo svetilke.[3]
- Vodna raztopina 1,2,3-Trihidroksibenzena, natrijevega hidroksida (NaOH) in kalijevega karbonata (K2CO3) v reakciji s formaldehidom oddaja kratkotrajno rdečo svetlobo.[4]
Reakcije v plinih uredi
- Ena najstarejših kemiluminiscenčnih reakcij je oksidacija hlapov belega fosforja s kisikom v vlažnem zraku, pri čemer nastane zelena svetloba.[5]
- Reakcija dušikovega oksida (NO) z ozonom (O3):
Bioluminiscenca uredi
V določenih živih organizmih poteka kemiluminiscenca, ki jo imenujemo bioluminiscenca. V osnovi procesa nastopajo substrati, kolektivno imenovani luciferini, v katere se s pomočjo encima luciferaza vgradi kisik (O2), kar povzroči nastanek vzbujenega produkta, ki pri prehodu v osnovno stanje odda foton. Pojav je izrabljen za privabljanje drugih organizmov za namene parjenja ali prehranjevanja, pa tudi za obrambo in komunikacijo.
Uporaba uredi
Kemiluminiscenca je izrabljena predvsem pri kemičnih svetilkah kot vir svetlobe, navadno v izjemnih primerih, npr. pri naravnih katastrofah, ali pa za namene nočnega potapljanja ter vojaške namene. Poleg tega so tovrstne svetilke primerne tudi zato, ker so vodotesne, odporne proti visokim pritiskom in ne uporabljajo nobenega vira elektrike, s tem pa ni možnosti za nastanek kratkega stika. Zaradi slednjega so primerne tudi za delo v okolju z eksplozivnimi snovmi.
Pojav je po drugi strani uporaben za analizo snovi, in sicer:
- pri plinih za odkrivanje nečistoč, strupov ali nasplošno določene snovi (npr. ozona),
- za analizo anorganskih snovi v tekočinah,
- za analizo organskih snovi, še posebej pri encimskih reakcijah, kjer sam substrat ne luminiscira, pač pa produkt, odkrivanju in kvantificiranju biomolekul (npr. pri testu ELISA) in določanju zaporedja DNA.
Glej tudi uredi
Opombe in reference uredi
- ↑ »Luminol chemistry laboratory demonstration«. Pridobljeno 16. septembra 2009.
- ↑ »Investigating luminol« (PDF). Salters Advanced Chemistry. Pridobljeno 16. septembra 2009.
- ↑ 3,0 3,1 Helmenstine, A.M. (2004). Glowstick Chemistry: Light Stick Colors Arhivirano 2008-07-20 na Wayback Machine.. Pridobljeno 16.09.2009.
- ↑ 4,0 4,1 Shakhashiri, B.Z. (1983). Chemical Demonstrations, Volume 1. University of Wisconsin.
- ↑ Rauhut, M.M. (1985). Chemiluminescence. Iz: Kirk-Othmer Concise Encyclopedia of Chemical Technology, 3. izdaja, urednik Grayson, M. (str. 247). John Wiley and Sons. ISBN 0-471-51700-3
Zunanje povezave uredi