化学発光

ケミルミネッセンス(またはケモルミネッセンス)は、ルミネッセンスの一種。化学反応を作るプロセスです。生体内での化学発光は生物発光と呼ばれる。

化学発光で作られる光は、熱とは直接関係ありません。AとBの反応で、C、D、そして光が発生する簡単な2段階の例です。

[a]+[b]→[c*]+[d]となります。

C*] → [C] + [Light

C*は、Cの励起状態です。

この反応は、一般的な化学発光反応よりも単純である。励起状態は、化学反応のエネルギーによって電子が高い軌道に押し上げられることで起こる。励起状態は基底状態よりも安定性が低い。励起状態の電子は基底状態(エネルギーが低い状態)に落ち、光を発する。

測定可能な光が作られた量を放射強度といいます。ICL1秒間に放出される光子)です。

三角フラスコ内の化学発光反応で大量の光が発生するZoom
三角フラスコ内の化学発光反応で大量の光が発生する

分析アプリケーション

作られた光を測定するための装置はシンプルだ。試料を入れるものと、電子増倍管が必要だ。これを化学計測に利用するには、3つの方法がある。

  1. 欲しかった製品が、別の化合物と反応して光を発することもある。
  2. また、目的の製品を追加すると光量が低下するタイプもあります。
  3. 化学発光反応に目的の生成物を加えると、より多くの光が得られることがある(触媒反応)。

ガスの分析

この方法では、少量の大気汚染物質を測定します。一般的な方法では、一酸化窒素をオゾンと反応させてその量を測定します。作られる光の波長は、600~2800nmです。

液体の分析

液体の化学発光に用いられる化合物としては、ルミノールが最もよく知られている。

細胞小器官の分析

ミトコンドリアなどの細胞内のCa2+カルシウム)は、エークオリンというクラゲタンパク質と反応して光を発する。一酸化窒素(NO)は細胞内に存在し、細胞同士が会話をするための手段であり、ルミノールという化合物で測定することができます。

その他の例

  • 自然界の化学発光分子の例として、ホタルのルシフェリンがあります。
  • このプロセスは、グロースティックを作るのにも使われています。

質問と回答

Q:ケミルミネッセンスとは何ですか?


A:化学発光とは、化学反応によって光を作る発光の一種です。

Q: 生物発光とは何ですか?


A: 生物発光とは、生体内で発生する化学発光のことです。

Q: 化学発光の光は熱に関係するのですか?


A: いいえ、化学発光の光は熱とは関係ありません。

Q: 化学発光の例を教えてください。
A: 化学発光反応の簡単な例として、AとBの反応によりC、D、光が生成されます。

Q: 化学発光反応におけるC*とは何ですか?


A: C*は、化学反応のエネルギーによって電子が高い軌道に押し出されたときに生じるCの励起状態です。

Q: Cの励起状態はどのように発光するのですか?


A: 励起状態は基底状態よりも安定性が低いため、励起状態の電子が基底状態に落下して発光しています。

Q: 放射強度とは何ですか?


A: 放射強度とは、化学発光反応によって発生する測定可能な光の量をICL(photons emitted per second)で表したものです。

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