化学发光的原理

在任何化学反应中，反应物原子、分子或离子相互碰撞，相互作用形成所谓的过渡态。从过渡态开始，产物形成。过渡状态是焓达到最大值的地方，产物的能量通常比反应物的能量小。换句话说，发生化学反应是因为它增加了分子的稳定性/降低了分子的能量。在以热形式释放能量的化学反应中，产物的振动状态被激发。能量在产品中分散，使其更加温暖。化学发光也有类似的过程，只是电子被激发了。激发态是过渡态或中间态。当被激发的电子回到基态时，能量以光子的形式释放。基态的衰变可以通过允许的跃迁（光的快速释放，如荧光）或禁止的跃迁（如磷光）发生。

理论上，参与反应的每个分子释放一个光子。实际上，收益率要低得多。非酶反应的量子效率约为1%。添加催化剂可以大大提高许多反应的亮度。

化学发光与其他发光的区别

在化学发光中，导致电子激发的能量来自化学反应。在荧光或磷光中，能量来自外部，比如来自高能光源（例如黑光）。

一些光源将光化学反应定义为与光相关的任何化学反应。根据这个定义，化学发光是光化学的一种形式。然而，严格的定义是光化学反应是一种需要吸收光才能进行的化学反应。一些光化学反应是发光的，因为释放的是低频光。

化学发光反应实例

鲁米诺反应是化学发光的经典化学证明。在这个反应中，鲁米诺与过氧化氢反应释放蓝光。除非添加少量合适的催化剂，否则反应释放的光量很低。通常，催化剂为少量铁或铜。

反应是：

C8H7N3O2（鲁米诺）+H2O2（过氧化氢）→ 3-APA（振动激发态）→ 3-APA（衰减到较低的能级）+光

其中3-APA为3-氨基戊二酸。

注：过渡态的化学式没有区别，只有电子的能级。由于铁是催化反应的金属离子之一，鲁米诺反应可用于检测血液。血红蛋白中的铁使这种化学混合物发光。

化学发光的另一个很好的例子是发光棒中发生的反应。发光棒的颜色是由荧光染料（荧光团）产生的，荧光染料吸收化学发光的光并将其作为另一种颜色释放。

化学发光不仅发生在液体中。例如，白磷在潮湿空气中的绿光是蒸发的磷和氧之间的气相反应。

影响化学发光的因素

化学发光受影响其他化学反应的相同因素的影响。提高反应温度会加速反应，使其释放更多的光。然而，光线不会持续那么久。使用发光棒可以很容易地看到这种效果。在热水中放一根发光棒可以使它发光得更亮。如果把发光棒放在冰箱里，它的发光会减弱，但会持续更长时间。

生物发光

生物发光是一种发生在生物体内的化学发光形式，如萤火虫、一些真菌、许多海洋动物和一些细菌。它不会自然地发生在植物中，除非它们与生物发光细菌有关。许多动物因与弧菌共生而发光。

大多数生物发光是荧光素酶和发光色素荧光素之间化学反应的结果。其他蛋白质（例如Aeqourin）可能有助于反应，并且可能存在辅助因子（例如钙或镁离子）。该反应通常需要能量输入，通常来自三磷酸腺苷（ATP）。虽然不同物种的荧光素之间几乎没有差异，但荧光素酶在不同的门之间差异很大。

绿色和蓝色的生物发光是最常见的，尽管有些物种会发出红光。

生物体利用生物发光反应有多种用途，包括引诱猎物、警告、吸引配偶、伪装和照亮环境。

有趣的生物发光事实

腐烂的肉和鱼在腐烂之前会发出生物发光。发光的不是肉本身，而是生物发光细菌。欧洲和英国的煤矿工人会用干鱼皮来照明。虽然这些皮闻起来很难闻，但使用起来比蜡烛安全得多，因为蜡烛会引起爆炸。虽然大多数现代人都不知道死肉会发光，但亚里士多德提到了这一点，这在早期是众所周知的事实。如果你好奇（但还没有准备好做实验），腐烂的肉会发出绿色的光。

来源

• 微笑，塞缪尔。工程师的生命：3。伦敦：默里，1862年。P107