Sharhlar

Chemiluminescence nima?

Chemiluminescence nima?

Kimyumininesansensiya kimyoviy reaktsiya natijasida chiqadigan yorug'lik deb ta'riflanadi. Bundan tashqari, kamroq ma'lum, kimyoluminesansiya. Yorug'lik, albatta, kimyiluminestsent reaksiya natijasida chiqariladigan energiyaning yagona shakli emas. Issiqlik ham paydo bo'lishi mumkin, bu reaktsiyani ekzotermik qiladi.

Chemiluminesansence qanday ishlaydi

WikiProfPC / Wikimedia Commons / CC BY-SA 4.0

Har qanday kimyoviy reaktsiyada reaktiv atomlari, molekulalari yoki ionlari bir-biri bilan to'qnashib, o'zaro o'tish holati deb nomlanadigan narsani hosil qilishadi. O'tish holatidan boshlab mahsulotlar hosil bo'ladi. O'tish holati entalpiya maksimal darajada bo'lgan joyda, odatda mahsulotlar reaktivlarga qaraganda kamroq energiya oladi. Boshqacha qilib aytganda, kimyoviy reaktsiya sodir bo'ladi, chunki u barqarorlikni oshiradi / molekulalarning energiyasini pasaytiradi. Energiyani issiqlik sifatida chiqaradigan kimyoviy reaktsiyalarda mahsulotning tebranish holati qo'zg'aladi. Energiya mahsulot orqali tarqaladi va uni issiqroq qiladi. Shunga o'xshash jarayon xemiluminesansda sodir bo'ladi, bundan tashqari, hayajonlanadigan elektronlar bundan mustasno. Hayajonlangan holat - bu o'tish davri yoki oraliq holat. Hayajonlangan elektronlar yerga qaytganda energiya foton shaklida chiqariladi. Yer holatiga parchalanish ruxsat etilgan o'tish (yorug'likning tezda chiqishi, masalan, lyuminestsent nurlanish) yoki taqiqlangan o'tish (masalan, fosforessensiya) orqali sodir bo'lishi mumkin.

Nazariy jihatdan, reaktsiyada qatnashadigan har bir molekula bitta foton nurini chiqaradi. Aslida hosildorlik ancha past. Fermentativ bo'lmagan reaktsiyalar taxminan 1% kvant samaradorligiga ega. Katalizatorni qo'shish ko'plab reaktsiyalarning yorqinligini sezilarli darajada oshirishi mumkin.

Kimiluminesans boshqa lyuminestsentdan qanday farq qiladi

Kimiluminesansiyada elektron qo'zg'alishga olib keladigan energiya kimyoviy reaktsiyadan kelib chiqadi. Floresan yoki fosforessentsiyada energiya tashqaridan, masalan, baquvvat yorug'lik manbasidan keladi (masalan, qora yorug'lik).

Ba'zi manbalar fotokimyoviy reaktsiyani yorug'lik bilan bog'liq har qanday kimyoviy reaktsiya sifatida belgilaydi. Ushbu ta'rifga ko'ra, kimyoglyumentsiya fotokimyoning bir shakli hisoblanadi. Biroq, fotokimyoviy reaktsiya kimyoviy reaktsiya bo'lib, davom ettirish uchun nurning so'rilishini talab qiladi. Ba'zi fotokimyoviy reaktsiyalar lyuminestsentdir, chunki past chastotali yorug'lik chiqariladi.

Kimiluminesans reaktsiyalariga misollar

Glowsticks kimyiluminesansning ajoyib namunasidir. James McQuillan / Getty Images

Luminol reaktsiyasi kimyoviy silindrning klassik kimyoviy namoyishidir. Ushbu reaktsiyada luminol vodorod periksidi bilan ko'k chiroqni chiqaradi. Agar oz miqdorda mos katalizator qo'shilmasa, reaktsiya natijasida chiqarilgan yorug'lik miqdori past bo'ladi. Odatda katalizator oz miqdordagi temir yoki misdir.

Reaksiya quyidagicha:

C8H7N3O2 (luminol) + H2O2 (vodorod peroksidi) → 3-APA (tebranish bilan hayajonlangan holat) → 3-APA (energiya darajasi past bo'ladi) + yorug'lik

Bu erda 3-APA 3-Aminopthalatdir.

O'tish holatining kimyoviy formulalarida farq yo'qligiga e'tibor bering, faqat elektronlarning energiya darajasi. Temir reaktsiyani katalizlovchi metall ionlaridan biri bo'lganligi sababli qonni aniqlash uchun luminol reaktsiyasidan foydalanish mumkin. Gemoglobindan iborat temir kimyoviy aralashmaning porlashiga olib keladi.

Kimyoviy lyuminestsentlikning yana bir yaxshi namunasi bu porlash tayoqchalarida yuzaga keladigan reaktsiya. Yoritilgan tayoqning rangi flüoresan bo'yoq (ftorofor) natijasida yuzaga keladi, u nurni kimyiluminesansdan yutadi va uni boshqa rang sifatida chiqaradi.

Kimyuminesansensiya faqat suyuqliklarda ro'y bermaydi. Masalan, nam havoda oq fosforning yashil porlashi bug'langan fosfor va kislorod o'rtasidagi gaz fazali reaktsiya.

Kimilyuminesansga ta'sir qiluvchi omillar

Kimiluminesansga boshqa kimyoviy reaktsiyalarga ta'sir etuvchi xuddi shu omillar ta'sir ko'rsatadi. Reaktsiya haroratining oshishi uni tezlashtiradi va bu ko'proq yorug'likni chiqaradi. Biroq, yorug'lik uzoq davom etmaydi. Effektni yaltiroq tayoqlar yordamida osongina ko'rish mumkin. Yaltiroq tayoqni issiq suvga qo'yish uni yanada yorqinroq qiladi. Agar muzlatgichga yarqiragan tayoq qo'yilgan bo'lsa, uning porlashi susayadi, ammo ancha uzoq davom etadi.

Biyoluminesans

Chirishga uchragan baliqlar bioluminestsentdir. Pol Teylor / Getti rasmlari

Biyoluminesans - bu tirik organizmlarda paydo bo'ladigan o't o'chiruvchilar, ba'zi zamburug'lar, ko'plab dengiz hayvonlari va ba'zi bakteriyalar kabi kimyoviy jarayonlarning bir shakli. Agar ular bioluminestsent bakteriyalar bilan bog'lanmasa, tabiiy ravishda o'simliklarda uchramaydi. Ko'plab hayvonlar simbiotik munosabatlar tufayli porlaydilar Vibrio bakteriyalar.

Ko'pgina biyumininesansensiya lytsiferaza fermenti va lyuminestsent pigmentli lyusiferin o'rtasidagi kimyoviy reaktsiyaning natijasidir. Boshqa oqsillar (masalan, afororin) reaktsiyaga yordam berishi mumkin va kofaktorlar (masalan, kaltsiy yoki magniy ionlari) mavjud bo'lishi mumkin. Reaktsiya odatda adenozin trifosfatidan (ATP) energiya olishni talab qiladi. Turli xil turlardan luciferinlar o'rtasida unchalik katta farq yo'q bo'lsa-da, luciferaza fermenti filalar orasida keskin farq qiladi.

Yashil va ko'k bioluminesansiya eng keng tarqalgan, garchi qizil rang porlayotgan turlar mavjud.

Organizm bioluminestsent reaktsiyalardan turli xil maqsadlarda foydalanadi, jumladan o'lja ovlash, ogohlantirish, erni jalb qilish, kamuflyaj qilish va atrof-muhitni yoritish.

Qiziqarli Bioluminesans haqiqati

Go'sht va baliqni chirishini buzilishdan oldin bioluminestsent hisoblanadi. Bu go'shtning o'zi emas, balki biyumininestsent bakteriyalardir. Evropa va Britaniyadagi ko'mir konlarida zaif yoritish uchun baliq quritilgan terilari ishlatilgan. Terilar dahshatli hidga ega bo'lishiga qaramay, ular portlashga olib kelishi mumkin bo'lgan shamlarga qaraganda ancha xavfsizroq edi. Garchi zamonaviy odamlarning aksariyati o'lik tananing porlashidan bexabar bo'lishsa-da, bu haqda Aristotel eslatib o'tgan va qadimgi zamonlarda mashhur bo'lgan. Agar siz qiziqsangiz (lekin tajriba qilmagan bo'lsangiz), chirigan go'sht yashil rangga aylanadi.

Manba

  • Tabassum, Samuel.Muhandislarning hayoti: 3. London: Myurrey, 1862. b. 107.