Kimioluminiszentzia

Kimioluminiszentzia erreakzio kimiko baten ondoriozko argiaren emisioa (luminiszentzia) da:

A + B → Produktuak* + Argia

Adibidez, [A] luminol eta [B] hidrogeno peroxidoaren presentzian jarriz gero aminoftalatoa lortuko dugu.

Informazio orokorra 
Egoera kitzikatu batean dagoen elektroi bat oinarrizko egoerara jaistean, energia altuagoko orbital mailatik baxuagora jaistean, energia argi moduan emititu egiten da. Kasu honetan, energia hau fotoi moduan igortzen da eta teorian, molekula bakoitzeko fotoi bat emititu egiten da.

Erreakzio kimikoetan, erreaktiboak konbinatu egiten dira trantsizio egoera bat eratuz, gero produktuak eratzeko. Prozesu honetan, normalean erreaktiboak energia kimiko handiagoa dute produktuekin konparatuz, energia diferentzia hau askatu egiten da bero moduan, horrela molekularen barnean kitzikapenak (elektroien saltoak maila energetikoagoetara) sortzen dira bibrazio energia bihurtzen delarik. Bibrazio energia agitazio termikoa baino hobea da, izan ere, disolbatzailean molekulen errotazioari esker azkar dispertsatu egiten dira. Horrela, erreakzio exotermikoak sortzen dira, non disoluzioa berotzen den energia askapen horren ondorioz. Kimioluminiszentzian, aldiz, erreakzioaren produktua energia maila altuagoan dago, eta gero, hau oinarrizko mailara jaisten da, prozesu honetan argia emititzen da, baimendutako trantsizioen (antzeko fluoreszentzia) edo ez baimendutako trantsizioen (antzeko fosforeszentzia) bitartez.

Kimioluminiszentzia erreakzio kimikoaren ondorioz sortzen den produktua trantsizio elektroniko energetikoan egongo da  fluoreszentzian eta fosforeszentzian ez bezala, non produktuak absortzio fotoiak xurgatzen dituen. Kimioluminiszentzia erreakzio fotokimikoaren antitesia da, izan ere erreakzio fotokimiko batean argia erabiltzen da endotermikoa den erreakzioa produktuetarantz bideratzeko. Kasu honetan, argia eratzen da erreakzio kimiko exotermiko baten ondorioz, hau estimulu elektrokimikoen bidez induzitu daiteke, kasu honetan elektrokimioluminiszentzia.

Kimioluminiszentziaren adibiderik ezagunena fosforo zuriaren baporeak oxigenoarekin kontaktuan jartzean sortzen den  oxidazio erreakzioa izango izango litzateke, non argi margula igortzen den. Horrez gain, aipatutako fenomeno hau hilketak egon diren agertokietan erabiltzen da, non luminol erabiltzen da odola dagoen ala ez ikusteko, izan ere, luminolak odolak duen hemoglobinan dagoen burdinarekin erreakzionatzen du argi urdina emitituz.

Likido-fase erreakzioak 
Kimioluminiszentzia disoluzio urtsuetan egiten denean erredox erreakzioen bidez gertatzen da.

 Luminola disoluzio alkalino batean hidrogeno peroxidoa burdinaren edo kobrearen (oxidatzaile bat) presentzian kimioluminiszentzia ematen da, ondoko erreakzioaren bitartez:

C8H7N3O2 +H2O2 → 3 - APA* + 3- APA (Aminoftalatoa) + Argia

Gas-fase erreakzioak 

 Kimioluminiszentzia erreakzio zahar ezagunena fosforo zuri elementalaren oxidazioa airean da, berdea den distira sortuz. Hau, solidoaren gaineko fosforo baporearen gas-fase erreakzioa da non oxigenoarekin (PO)2 molekularen eta HPO molekularen kitzikapena gertatzen den.

 Oxido nitrikoaren determinazioa inguruneko aire-kalitate azterketa beste gas-fase erreakzioa da, non airen dagoen ozonoa oxido nitrikoarekin konbinatzen den kitzikatuta dagoen nitrogeno dioxidoa lortzeko.

NO + O3 → NO2* + O2

NO2* kitzikatuaren luminiszentzia ikus daiteke infragorri argiaren bidez, elektroi bat  energia baxuagoko egoera batera jaisten delarik. Emaitzak sentikorragoak lortzeko fotobiderkatzaileak daude, zeintzuek NO molekularekiko proportzionalak diren fotoiak zenbatzen dituen. NO2 determinatzeko, lehenengo NO-ra bihurtu behar da ozonoarekin aktibatu baino lehen. Ozonoarekin ematen den erreakzioaren bitartez NO kantitatearekiko proportzionalak diren fotoiak igortzen dira, aurretik NO-ra bihurtu den NO2 - arekiko ere dena. Horregatik, aurretiaz ziurtatu behar da hasierako laginak NO-rik ez duela bestela egiazko emaitza baino emaitza handiagoa ematen ari garelako. Gainera, NO2  NO-ra bihurtzen ez bada ez da ozonoarekin aktibatuko eta lortu beharreko emaitza baino emaitza baxuagoa emango dugu.

Infragorri kimioluminiszentzian 
Kimika zinetikoan, infragorri kimioluminiszentzia (IRCL) molekula produktuak eratu ondoren bibrazioz kitzikatzean igorritako infragorri fotoiei deritzo. Infragorri emisio lerroen intentsitateak molekula produktuen bibrazio egoeren populazioak neurtzeko erabiltzen dira.

John Polanyi-k IRCL-a garatu zuen teknika zinetiko gisa, gas-fase erreakzioetan gainazaleko energia potentzialaren erakartze edo aldentze natura aztertzeko. Orokorrean, IRCL-a gainazal erakargarria duten erreakzioetan intentsuagoa izan ohi da, gainazal mota hauek kitzikapen bibrazionalaren energian oinarritzen direla adieraziz. Ostera, kontrako erreakzioetan non gainazaleko aldaratze energia potentziala dagoen, intentsitate txikiko IRCL-a lortzen da, izan be, kasu honetan energia translazio energia gisa adierazten da.

Erabilpenak 

 Gasen analisiak: airean ezpurutasun edota pozoinen kontzentrazio baxuak determinatzeko. Horrez gain, metodo honen bitartez beste zenbait konposatu determina daitezke, ozonoa, N-oxidoa eta S-konposatuak esate baterako. Ohiko adibidetako bat 1 ppb baino baxuagoko detekzio muga duen NO konposatuaren determinazioa izango litzateke. Espezializazio altuko kimioluminiszentzia detektoreak 5 ppt baino baxuagoko detekzio mugak dituen NOx konposatuen kontzentrazio eta fluxuak neurtzeko erabili izan ohi dira.
 Likido egoeran dauden espezie ez-organikoen analisia.
 Espezie organikoen analisia: entzimetarako erabilgarria, non sustratua ez du zuzenean kimioluminiszentzia erreakzioan parte hartzen, baizik eta produktua.
 Pirosekuentziazioaren bidezko DNA-ren sekuentziazioa.
 Argiztatze objektuak. Kometa kimioluminiszenteak, larrialdietako argiztatzea, apainketetan erabilitako makila distiratsuak.
 Errekuntza analisiak: Erradikal espezie jakin batzuk, CH* eta OH* adibidez, erradiazioa igortzen dute uhin-luzera jakin batean. Askatutako beroa erradiatutako argi kantitatea neurtuz kalkulatzen da, finkatutako uhin-luzeran.
 Umeen jostailuak.

Erreferentziak

Kanpo estekak 

Ezaugarri kimikoak
Luminiszentzia