Kemiluminiscenca je opredeljena kot svetloba, ki jo oddaja rezultat a kemijska reakcija. Znana je tudi redkeje kot kemoluminiscenca. Svetloba ni nujno edina oblika energije, ki jo sprošča kemiluminescentna reakcija. Lahko nastane tudi toplota, ki povzroči reakcijo eksotermična.
V kateri koli kemijski reakciji se atomi, molekule ali ioni reaktanta trčijo med seboj in tvorijo, kar imenujemo prehodno stanje. Iz stanja prehoda nastajajo izdelki. Prehodno stanje je tam, kjer je entalpija največja, proizvodi, ki imajo običajno manj energije kot reaktanti. Z drugimi besedami, do kemične reakcije pride, ker poveča stabilnost / zmanjša energijo molekul. Pri kemijskih reakcijah, ki sproščajo energijo kot toploto, se vzbuja vibracijsko stanje izdelka. Energija se razprši skozi izdelek, zaradi česar je toplejši. Podoben postopek se dogaja v kemiluminiscenci, le da se elektroni vzbudijo. Vzbujeno stanje je prehodno ali vmesno stanje. Ko se vzbujeni elektroni vrnejo v osnovno stanje, se energija sprosti kot a
foton. Do prepada v osnovno stanje lahko pride preko dovoljenega prehoda (hitro sproščanje svetlobe, kot je fluorescenca) ali prepovedanega prehoda (bolj kot fosforescenca).Teoretično vsaka molekula, ki sodeluje v reakciji, sprosti en foton svetlobe. V resnici je donos precej nižji. Neenzimske reakcije imajo približno 1% kvantne učinkovitosti. Dodajanje a katalizator lahko močno poveča svetlost mnogih reakcij.
V kemiluminiscenci energija, ki vodi v elektronsko vzbujanje, izvira iz kemijske reakcije. Pri fluorescenci ali fosforescenci energija prihaja od zunaj, kot iz energijskega vira svetlobe (npr. Črne svetlobe).
Nekateri viri fotokemijsko reakcijo definirajo kot vsako kemijsko reakcijo, povezano s svetlobo. Po tej definiciji je kemiluminiscenca oblika fotokemije. Vendar je stroga opredelitev, da je fotokemična reakcija kemična reakcija, ki zahteva absorpcijo svetlobe za nadaljevanje. Nekatere fotokemične reakcije so luminescentne, saj se sprošča svetloba nižje frekvence.
Luminolna reakcija je klasična kemijska demonstracija kemiluminescence. Pri tej reakciji luminol reagira z vodikovim peroksidom, da sprosti modro svetlobo. Količina svetlobe, ki se sprosti z reakcijo, je majhna, razen če dodamo majhno količino primernega katalizatorja. Običajno je katalizator majhna količina železa ali bakra.
Upoštevajte, da ni razlike v kemijski formuli prehodnega stanja, temveč le energijska raven elektronov. Ker je železo eden izmed kovinskih ionov, ki katalizira reakcijo, je lahko reakcija luminol uporablja se za odkrivanje krvi. Železo iz hemoglobina povzroči, da se kemična zmes močno sveti.
Drug dober primer kemijske luminiscencije je reakcija, ki se pojavi v žarečih palicah. The barva svetleče palice izhaja iz fluorescentnega barvila (fluorofor), ki absorbira svetlobo iz hemiluminescence in jo sprosti kot drugo barvo.
Na hemiluminiscenco vpliva isto dejavniki ki vplivajo na druge kemične reakcije. Zvišanje temperature reakcije jo pospeši, kar sprosti več svetlobe. Vendar svetloba ne traja tako dolgo. Učinek je lahko enostaven viden z uporabo svetilnih palic. Če postavite žarek v vročo vodo, postane bolj svetleč. Če žarilno palico damo v zamrzovalnik, njen sijaj oslabi, vendar traja veliko dlje.
Bioluminescence je oblika hemiluminescence, ki se pojavi v živi organizmi, kot naprimer kresnice, nekatere glive, številne morske živali in nekatere bakterije. V rastlinah se naravno ne pojavi, razen če so povezane z bioluminiscentnimi bakterijami. Mnoge živali žarijo zaradi simbiotskega odnosa s Vibrio bakterije.
Večina bioluminescence je posledica kemične reakcije med encimom luciferazo in luminescentnim pigmentom luciferinom. Drugi proteini (npr. Aekorin) lahko pomagajo reakciji in kofaktorji (npr. ioni kalcija ali magnezija) so lahko prisotni. Reakcija pogosto zahteva vnos energije, navadno iz adenozin trifosfata (ATP). Medtem ko so luciferini različnih vrst majhni, se encim luciferaza med phylo dramatično razlikuje.
Organizmi uporabljajo bioluminescentne reakcije za različne namene, vključno z lovljenjem plena, opozorilom, privlačnostjo pari, kamuflažo in osvetljevanjem svojega okolja.
Gnilo mesa in rib je bioluminiscentno tik pred gnitjem. Ne žre samo meso, ampak bioluminiscentne bakterije. Rudarji premoga v Evropi in Veliki Britaniji bi uporabljali suhe kože rib za šibko osvetlitev. Čeprav je koža grozno dišala, so bili veliko varnejši za uporabo kot sveče, ki bi lahko sprožile eksplozije. Čeprav se večina sodobnih ljudi ne zaveda mrtvega sijaja mesa, ga je omenil Aristotel in je bilo v prejšnjih časih dobro znano dejstvo. V primeru, da ste radovedni (vendar niste pripravljeni na eksperimentiranje), gnilo meso postane zeleno.