تخليق لومينول

يمكن تصنيف التفاعلات الكيميائية على أنها ماص للحرارة أو طاردة للحرارة اعتمادا على ما إذا كانت التفاعلات تمتص الحرارة أو تطلقها عندما تتغير إلى منتجات. يعرف الفرق في الطاقة بين المواد المتفاعلة والمنتجات بالمحتوى الحراري للتفاعل. يتم العثور على ذلك عن طريق حساب الفرق في الطاقات بين المنتجات والمتفاعلات ، أو ΔH. إذا كان ΔH موجبا ، يكون التفاعل ماصة للحرارة. إذا كان سلبيا ، يكون رد الفعل طاردا للحرارة. بينما ينظر إلى التفاعلات الكيميائية تقليديا على أنها تحويل للمواد المتفاعلة إلى منتجات ، فإن العديد من التفاعلات تحدث في خطوات متعددة ، وتشكل مواد وسيطة. في التفاعلات الكيميائية ، تنتقل هذه المواد الوسيطة من حالة الطاقة العالية إلى الحالة الأرضية ، وتطلق فوتونا من الضوء قد يكون مرئيا مع تقدم التفاعل.

مستويات الطاقة الذرية

اقترح نيلز بور ، الفيزيائي الدنماركي ، النظرية القائلة بأن الإلكترون الذي يدور حول نواة الذرة يمكن أن يشغل مدارات أو مستويات طاقة معينة فقط. يقال إن الذرة التي تحتوي على كل إلكتروناتها في أدنى مستوى طاقة ممكن تكون في حالتها الأرضية. عندما يشغل الإلكترون مستوى طاقة أعلى من الحالة الأرضية ، تكون الذرة في حالتها المثارة.

الافتراض الرئيسي في نظرية بور هو أن الإلكترون يبقى في الحالة الأرضية حتى يتم إزعاجه. وبالتالي ، يتم رفع الإلكترون إلى حالة الإثارة فقط عن طريق امتصاص الطاقة. عندما يرتاح الإلكترون مرة أخرى إلى الحالة الأرضية ، فإنه يطلق تلك الطاقة. غالبا ما يكون هذا على شكل فوتون من الضوء ، يرتبط طوله الموجي ارتباطا مباشرا بفرق الطاقة بين الحالة المثارة والأرضية.

عندما يتم إثارة الإلكترون إلى مستوى طاقة أعلى عن طريق امتصاص الضوء بطاقة أو طول موجي معين ، فإن هذه الظاهرة تسمى التألق. يمكن ملاحظة هذا التأثير إذا قمت بتعريض قميص أبيض مغسول لضوء أسود أو ضوء الأشعة فوق البنفسجية. يحدث التوهج المميز بسبب تألق المنظفات ومركبات التبييض في القميص ، مما يجعله يبدو أبيض تحت الضوء العادي.

التلألؤ الكيميائي

في تفاعل المضيء الكيميائي ، يتم إثارة الإلكترون عن طريق امتصاص الحرارة المنبعثة أثناء التفاعل. بعد ذلك ، يتم إطلاق الضوء عندما يرتاح الإلكترون مرة أخرى إلى الحالة الأرضية. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين التلألؤ الكيميائي والتألق في أن الطاقة التي تثير الإلكترونات في التلألؤ الكيميائي تأتي مباشرة من التفاعل.

أحد التطبيقات العملية للتلألؤ الكيميائي هو في عصي التوهج التجارية. تحتوي عصا التوهج على محلولين منفصلين: أحدهما يحتوي على بيروكسيد والآخر يحتوي على أكسالات ثنائي الفينيل وصبغة ملونة. عندما يتم خلط المحلولين ، والذي يحدث عند تنشيط عصا التوهج ، ينتج التفاعل الناتج بين البيروكسيد وأكسالات ثنائي الفينيل طاقة تثير الصبغة إلى حالة طاقة أعلى. عندما يتم استنفاد المواد المتفاعلة ، تعود الصبغة إلى الحالة الأرضية وتطلق الضوء. هذا ما يعطي العصي المتوهجة لونها المميز.

لومينول

Luminol هي مادة كيميائية تظهر خصائص كيميائية وتستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات ، وعلى الأخص في الطب الشرعي. Luminol (C₈H₇N₃O₂) ينبعث منه اللون الأزرق عند خلطه مع عامل مؤكسد. في حالة الطب الشرعي ، يتفاعل اللومينول مع الحديد الموجود في الهيموجلوبين ، مما يمكن علماء الطب الشرعي من تحديد آثار الدم الصغيرة جدا.

يتم تصنيع Luminol عن طريق تفاعل الجفاف لحمض 3-nitrophthalic مع الهيدرازين. يتم تسخين التفاعل لإزالة الماء ، ويضاف ثلاثي إيثيلين جلايكول لزيادة درجة الحرارة. ثم يتم تقليل مجموعة النيترو من 3-nitrophthalhydrazide باستخدام ثنائي ثيونيت الصوديوم لتشكيل مجموعة أمينية عند درجة حموضة عالية. في الظروف الأساسية ، يكون 3-nitrophthalhydrazide قابلا للذوبان. تؤدي إضافة حمض الخليك الجليدي إلى ترسيب اللومينول.

مع هيدروكسيد البوتاسيوم ، يشكل اللمينول دياليون. تقوم أنيونات الهيدروكسيد بتفكيك البروتونين للهيدروجين المرتبطين بالنيتروجين الموجود في اللومينول. يؤكسد غاز الأكسجين اللوميني إلى حالته المثارة. عندما يرتاح مرة أخرى إلى الحالة الأرضية ، فإنه يطلق ضوءا أزرق أبيض.

المراجع

1. كوتز ، جي سي ، تريتشيل جونيور ، بي إم ، تاونسند ، جي آر (2015). الكيمياء والتفاعل الكيميائي. بلمونت ، كاليفورنيا: بروكس / كول ، Cengage Learning.