Chemiluminiscence je definována jako světlo emitované jako výsledek a chemická reakce. Je to také méně známé jako chemoluminiscence. Světlo není nutně jedinou formou energie uvolněné chemiluminiscenční reakcí. Může být také produkováno teplo, čímž se reakce provádí exotermní.
Při jakékoli chemické reakci se atomy, molekuly nebo ionty reaktantů navzájem srazí a vzájemně interagují, aby vytvořily tzv. stav přechodu. Ze stavu přechodu se vytvářejí produkty. Stav přechodu je tam, kde je entalpie na svém maximu, přičemž produkty mají obecně méně energie než reakční složky. Jinými slovy, chemická reakce nastává, protože zvyšuje stabilitu / snižuje energii molekul. Při chemických reakcích, které uvolňují energii jako teplo, je vibrační stav produktu vzrušený. Energie se v produktu rozptyluje a je tak teplejší. Podobný proces nastává v chemiluminiscenci, kromě toho, že jsou to elektrony, které se stanou vzrušenými. Vzrušený stav je přechodný stav nebo přechodný stav. Když se vzrušené elektrony vrátí do základního stavu, uvolní se energie jako
foton. K úpadku do základního stavu může dojít prostřednictvím povoleného přechodu (rychlé uvolnění světla, jako je fluorescence) nebo zakázaného přechodu (spíš jako fosforescence).Teoreticky každá molekula účastnící se reakce uvolní jeden foton světla. Ve skutečnosti je výnos mnohem nižší. Neenzymatické reakce mají asi 1% kvantovou účinnost. Přidání a katalyzátor může výrazně zvýšit jas mnoha reakcí.
V chemiluminiscenci energie, která vede k elektronickému buzení, pochází z chemické reakce. Při fluorescenci nebo fosforescenci energie přichází z vnějšku, jako například z energetického zdroje světla (např. Z černého světla).
Některé zdroje definují fotochemickou reakci jako jakoukoli chemickou reakci spojenou se světlem. Podle této definice je chemiluminiscence formou fotochemie. Přísná definice je však taková, že fotochemická reakce je chemická reakce, která vyžaduje pokračování absorpce světla. Některé fotochemické reakce jsou luminiscenční, protože se uvolňuje světlo s nízkou frekvencí.
Luminolová reakce je klasickou chemickou demonstrací chemiluminiscence. Při této reakci luminol reaguje s peroxidem vodíku a uvolňuje modré světlo. Množství světla uvolněného reakcí je nízké, pokud není přidáno malé množství vhodného katalyzátoru. Obvykle je katalyzátorem malé množství železa nebo mědi.
Všimněte si, že neexistuje žádný rozdíl v chemickém vzorci přechodného stavu, pouze v energetické hladině elektronů. Protože železo je jeden z kovových iontů, který katalyzuje reakci, může být reakce luminolu používá k detekci krve. Železo z hemoglobinu způsobuje, že chemická směs jasně září.
Dalším dobrým příkladem chemické luminiscence je reakce, ke které dochází v žhavých tyčích. barva žhavicí tyčinky je výsledkem fluorescenčního barviva (fluoroforu), které absorbuje světlo z chemiluminiscence a uvolňuje jej jako další barvu.
Chemiluminiscence je ovlivněna stejným způsobem faktory které ovlivňují jiné chemické reakce. Zvýšení teploty reakce ji urychlí a způsobí uvolnění více světla. Světlo však netrvá tak dlouho. Účinek může být snadno vidět pomocí žhavých tyčinek. Umístěním žhavicí tyčinky do horké vody je jasnější záře. Pokud je do mrazničky vložena žhavicí tyčinka, její záře oslabuje, ale vydrží mnohem déle.
Bioluminiscence je forma chemiluminiscence, ke které dochází v roce 2005 žijící organismy, jako světlušky, některé houby, mnoho mořských živočichů a některé bakterie. U rostlin se přirozeně nevyskytuje, pokud nejsou spojeny s bioluminiscenčními bakteriemi. Mnoho zvířat záře kvůli symbiotickému vztahu s Vibrio bakterie.
Většina bioluminiscence je výsledkem chemické reakce mezi enzymem luciferáza a luminiscenčním pigmentem luciferinem. Reakci mohou napomáhat další proteiny (např. Aequorin) a kofaktory (např. ionty vápníku nebo hořčíku). Reakce často vyžaduje přívod energie, obvykle z adenosintrifosfátu (ATP). Zatímco mezi luciferiny z různých druhů je malý rozdíl, enzym luciferázy se mezi fylou dramaticky liší.
Organismy používají bioluminiscenční reakce pro různé účely, včetně lákání kořisti, varování, přitažlivosti kamarádů, maskování a osvětlování jejich prostředí.
Hnijící maso a ryby jsou bioluminiscenční těsně před hnilobou. Nejedná se o maso samotné, ale o bioluminiscenční bakterie. Horníci v Evropě a Británii by pro slabé osvětlení použili sušené rybí kůže. Přestože kůže vypadala strašlivě, bylo jejich použití mnohem bezpečnější než svíčky, které by mohly vyvolat výbuchy. Ačkoli většina moderních lidí nevědí o mrtvém těle, Aristoteles to zmínil a v dřívějších dobách to byl známý fakt. V případě, že jste zvědaví (ale nejste na experimentování), hnijící maso svítí zeleně.