sains

Apa itu chemiluminescence?

Penulis

Maret 7, 2023

Chemiluminescence didefinisikan sebagai cahaya yang dipancarkan sebagai hasil dari reaksi kimia . Ia juga dikenal, lebih jarang, sebagai chemiluminescence. Cahaya bukanlah satu-satunya bentuk energi yang dilepaskan oleh reaksi chemiluminescent. Panas juga dapat dihasilkan, membuat reaksi menjadi eksotermis .

Bagaimana chemiluminescence bekerja

Dalam reaksi kimia apa pun, atom, molekul, atau ion yang bereaksi saling bertabrakan, berinteraksi untuk membentuk apa yang disebut keadaan transisi. . Produk terbentuk dari keadaan transisi. Keadaan transisi adalah saat entalpi maksimum, dan produk umumnya memiliki energi lebih sedikit daripada reaktan. Dengan kata lain, reaksi kimia terjadi karena stabilitas/energi molekul meningkat. Dalam reaksi kimia yang melepaskan energi dalam bentuk panas, keadaan vibrasi produk tereksitasi. Energi tersebar melalui produk, membuatnya lebih hangat.Proses serupa terjadi pada chemiluminescence, kecuali bahwa elektronlah yang tereksitasi. Keadaan tereksitasi adalah keadaan transisi atau keadaan perantara. Ketika elektron tereksitasi kembali ke keadaan dasar, energi dilepaskan dalam bentuk foton. . Peluruhan ke keadaan dasar dapat terjadi melalui transisi yang diizinkan (pelepasan cahaya yang cepat, seperti fluoresensi) atau transisi terlarang (lebih mirip pendar).

Secara teori, setiap molekul yang berpartisipasi dalam reaksi melepaskan foton cahaya. Pada kenyataannya, kinerjanya jauh lebih rendah. Reaksi non-enzimatik memiliki efisiensi kuantum sekitar 1%. Menambahkan katalis dapat sangat meningkatkan kecerahan banyak reaksi.

Bagaimana chemiluminescence berbeda dari luminescence lainnya

Dalam chemiluminescence, energi yang mengarah ke eksitasi elektronik berasal dari reaksi kimia. Dalam fluoresensi atau pendar, energi berasal dari luar, seperti dari sumber cahaya energik (misalnya, cahaya hitam).

Beberapa sumber mendefinisikan reaksi fotokimia sebagai reaksi kimia apa pun yang terkait dengan cahaya. Di bawah definisi ini, chemiluminescence adalah bentuk fotokimia. Namun, definisi ketatnya adalah bahwa reaksi fotokimia adalah reaksi kimia yang memerlukan penyerapan cahaya untuk berlangsung. Beberapa reaksi fotokimia bersifat luminescent, karena cahaya berfrekuensi rendah dilepaskan.

Contoh Reaksi Chemiluminescent

Tongkat cahaya adalah contoh yang sangat baik dari chemiluminescence. Gambar James McQuillan/Getty

Reaksi luminol adalah demonstrasi kimia klasik chemiluminescence. Dalam reaksi ini, luminol bereaksi dengan hidrogen peroksida untuk melepaskan cahaya biru. Jumlah cahaya yang dilepaskan oleh reaksi rendah kecuali sejumlah kecil katalis yang cocok ditambahkan. Biasanya katalis adalah sejumlah kecil besi atau tembaga.

reaksinya adalah:

C ₈ H ₇ N ₃ O ₂ (luminol) + H ₂ O ₂ (hidrogen peroksida) → 3-APA (keadaan tereksitasi vibronik) → 3-APA (dekomposisi pada tingkat energi yang lebih rendah) + cahaya

Dimana 3-APA adalah 3-aminophthalate.

Perhatikan bahwa tidak ada perbedaan dalam rumus kimia keadaan transisi, hanya tingkat energi elektron. Karena besi merupakan salah satu ion logam yang mengkatalisis reaksi, reaksi luminol dapat digunakan untuk mendeteksi darah . Zat besi dalam hemoglobin membuat campuran kimiawi bersinar terang.

Contoh bagus lain dari pendaran kimiawi adalah reaksi yang terjadi pada tongkat pijar. Warna glow stick dihasilkan dari pewarna fluoresen (fluorophore), yang menyerap cahaya dari chemiluminescence dan melepaskannya sebagai warna lain.

Chemiluminescence tidak hanya terjadi pada cairan. Misalnya, cahaya hijau fosfor putih di udara lembab adalah reaksi fase gas antara fosfor yang menguap dan oksigen.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Chemiluminescence

Chemiluminescence dipengaruhi oleh faktor yang sama yang mempengaruhi reaksi kimia lainnya. Peningkatan suhu reaksi mempercepatnya, menyebabkannya melepaskan lebih banyak cahaya. Namun, cahayanya tidak bertahan lama. Efeknya dapat dengan mudah dilihat menggunakan tongkat cahaya . Menempatkan tongkat cahaya di air panas membuatnya bersinar lebih terang. Jika tongkat cahaya ditempatkan di dalam freezer, cahayanya akan redup tetapi akan bertahan lebih lama.

bioluminesensi

Ikan yang membusuk bersifat bercahaya. Gambar Paul Taylor/Getty

Bioluminescence adalah bentuk chemiluminescence yang terjadi pada organisme hidup , seperti kunang-kunang , beberapa jamur, banyak hewan laut, dan beberapa bakteri. Itu tidak terjadi secara alami pada tumbuhan kecuali mereka terkait dengan bakteri bioluminescent. Banyak hewan bersinar karena hubungan simbiosis dengan bakteri Vibrio .

Kebanyakan bioluminescence adalah hasil dari reaksi kimia antara enzim luciferase dan pigmen luciferin luminescent. Protein lain (misalnya, aequorin) dapat membantu reaksi, dan kofaktor (misalnya, ion kalsium atau magnesium) mungkin ada. Reaksi sering memerlukan masukan energi, biasanya dari adenosine triphosphate (ATP). Meskipun ada sedikit perbedaan antara luciferin dari spesies yang berbeda, enzim luciferase bervariasi secara dramatis di antara filum.

Bioluminesensi hijau dan biru adalah yang paling umum, meski ada spesies yang memancarkan cahaya merah.

Organisme menggunakan reaksi bioluminescent untuk berbagai tujuan, termasuk menarik mangsa, memberi peringatan, menarik pasangan, kamuflase, dan menyinari sekelilingnya.

Fakta Menarik Bioluminesensi

Daging dan ikan yang busuk bersifat bioluminescent sesaat sebelum pembusukan. Bukan daging itu sendiri yang bersinar, tetapi bakteri bercahaya. Penambang batu bara di Eropa dan Inggris Raya akan menggunakan kulit ikan kering untuk pencahayaan redup. Meskipun kulitnya berbau tidak enak, namun jauh lebih aman digunakan daripada lilin, yang dapat menyebabkan ledakan. Meskipun sebagian besar orang modern tidak menyadari cahaya daging mati, hal itu disebutkan oleh Aristoteles dan merupakan fakta yang terkenal di masa lalu. Jika Anda penasaran (tetapi belum siap untuk bereksperimen), daging yang membusuk akan bersinar hijau.

Air mancur

Tersenyumlah, Sam. Kehidupan Insinyur: 3 . London: Murray, 1862. hal. 107.