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Chemiluminescenza

1890
  • Eilhard Wiedemann
Esperimento di chemiluminescenza in laboratorio con bastone luminoso e vetreria.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

La chemiluminescenza, o chemioluminescenza, è l'emissione di luce (luminescenza) come risultato di una reazione chimica. Si forma un intermedio allo stato eccitato, indicato come [Prodotto]* (si noti l'asterisco spesso usato per questo). Questo intermedio decade poi in uno stato fondamentale di energia inferiore, rilasciando energia sotto forma di fotone. Il processo complessivo può essere rappresentato come [latex]A + B \rightarrow [Prodotto]* \rightarrow Prodotto + luce[/latex].

La chemiluminescenza è un fenomeno distinto dalla fluorescenza o dalla fosforescenza, in cui una sostanza assorbe la luce e poi la riemette. Nella chemiluminescenza, l'energia necessaria per creare lo stato eccitato proviene direttamente dall'energia potenziale chimica immagazzinata nei reagenti. Il percorso di reazione tipicamente prevede una fase altamente esotermica che produce un intermedio elettronicamente eccitato. Affinché venga prodotta luce, questo decadimento deve essere un processo radiativo (emissione di un fotone) piuttosto che non radiativo (perdita di energia sotto forma di calore). Il colore della luce emessa dipende dal divario energetico tra lo stato eccitato e lo stato fondamentale della molecola del prodotto, governato dall'equazione [latex]E = hnu = hc/lambda[/latex], dove E è l'energia, h è la costante di Planck, c è la velocità della luce e λ è la lunghezza d'onda. L'efficienza di questo processo è descritta dalla resa quantica, che è il rapporto tra i fotoni emessi e il numero di molecole reagenti. La maggior parte delle reazioni chemioluminescenti presenta basse rese quantiche, ma alcune, come quelle utilizzate nelle bacchette luminose, sono ottimizzate per un'elevata efficienza.

UNESCO Nomenclature: 2202
- Chimica fisica

Tipo

Processo chimico

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • scoperta della luminescenza del fosforo al buio (1669)
  • Robert Boyle’s studies on bioluminescenza and ‘cold light’ (17th century)
  • comprensione delle reazioni chimiche e risparmio energetico (XVIII-XIX secolo)
  • sviluppo della meccanica quantistica per spiegare gli stati degli elettroni e l'emissione di fotoni (inizio del XX secolo)

Applicazioni

  • bastoncini luminosi
  • rilevamento del sangue forense
  • immunoanalisi
  • imaging biomedico
  • analisi degli inquinanti ambientali

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • suture mediche autoilluminanti che segnalano l'infezione
  • sensori agricoli biodegradabili che si illuminano per indicare la carenza di nutrienti nel suolo
  • confezioni alimentari intelligenti che si illuminano quando sono presenti batteri che causano il deterioramento
  • illuminazione di emergenza autoalimentata integrata nei materiali da costruzione
  • chemiluminescent nanoparticles for targeted drug delivery and in-vivo imaging
  • rivestimenti spray che rivelano crepe microscopiche nelle strutture attraverso l'emissione di luce
  • pitture artistiche che creano immagini dinamiche e che cambiano lentamente man mano che le reazioni procedono
  • kit di chimica didattica che dimostrano la conversione di energia senza calore
  • traccianti oceanografici che illuminano le correnti d'acqua per studiarle
  • marcatori chemiluminescenti per operazioni di ricerca e soccorso che si attivano a contatto con l'acqua
Correlato a: chemiluminescenza, emissione di luce, reazione chimica, stato eccitato, fotone, luminescenza, esotermico, resa quantica, decadimento radiativo, fotochimica.

Contesto storico

Chemiluminescenza

1887
1889
1890
1890
1895
1895
1896
1887
1888
1889
1890
1890
1895
1895
1899

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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