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化学発光

1890
  • Eilhard Wiedemann
Chemiluminescence experiment in a laboratory with light stick and glassware.

(画像はイメージです)

化学発光とは、化学反応の結果として光(発光)が放出される現象です。励起状態の中間体([Product]*と表記される。アスタリスクはしばしばこの中間体を表すのに用いられる)が形成されます。この中間体はその後、より低いエネルギーの基底状態に遷移し、光子の形でエネルギーを放出します。全体のプロセスは、[latex]A + B rightarrow [Product]* rightarrow Product + light[/latex]と表すことができます。

化学発光は、物質が光を吸収して再放出する蛍光や燐光とは異なる現象です。化学発光では、励起状態を生成するために必要なエネルギーは、反応物に蓄えられた化学ポテンシャルエネルギーから直接供給されます。反応経路は通常、電子的に励起された中間体を生成する非常に発熱性の高い段階を含みます。光を生成するためには、この崩壊は非放射過程(熱としてエネルギーを失う)ではなく、放射過程(光子の放出)でなければなりません。放出される光の色は、励起状態と生成物分子の基底状態との間のエネルギーギャップに依存し、式[latex]E = hnu = hc/lambda[/latex]で表されます。ここで、Eはエネルギー、hはプランク定数、cは光速、λは波長です。このプロセスの効率は量子収率で表され、これは放出された光子の数と反応分子の数の比です。ほとんどの化学発光反応は量子収率が低いが、ライトスティックなどに用いられるもののように、高効率になるように最適化されているものもある。

UNESCO Nomenclature: 2202
物理化学

タイプ

化学プロセス

混乱

実質的な

使用法

広く普及している

前駆物質

  • リンが暗闇で光ることを発見(1669年)
  • ロバート・ボイルによる生物発光と「冷光」に関する研究(17世紀)
  • understanding of chemical reactions and energy conservation (18th-19th centuries)
  • 電子の状態と光子の放出を説明するための量子力学の発展(20世紀初頭)

アプリケーション

  • ライトスティック
  • 法医学的血液検出
  • 免疫測定法
  • 生体医用画像処理
  • 環境汚染物質分析

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

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関連キーワード:化学発光、光放出、化学反応、励起状態、光子、発光、発熱反応、量子収率、放射崩壊、光化学。

歴史的背景

化学発光

1887
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1888
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1899

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

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