通常情况下,当反应物转化为产物时,二者之间的能量差称为反应焓变,该过程可以是放热反应(释放热量),也可以是吸热反应(吸收热量)。
在化学发光反应中,反应物形成一种处于电子激发态的中间产物。该中间产物不稳定。当中间产物弛豫至基态时,其内部的电子以可见光的形式释放能量,而非以热的形式释放。
这一现象与荧光类似。回顾一下,分子中的电子通常占据基态。当它们吸收能量时(例如暴露于特定波长的光),会被激发并跃迁至更高的激发态能级。当激发态弛豫回到基态时,多余的能量以可见光的形式释放出来。
然而,区分两者非常重要。它们的区别在于分子中电子的激发方式。在化学发光中,化学反应产生的能量使电子激发…而在荧光中,电子通过直接吸收光能或其他电磁辐射而被激发。当电子弛豫回到基态时,这两种类型的发光均以发射光的形式释放能量。
让我们来看一个每种情况的例子。当将紫外光照射到一瓶汤力水上时,奎宁中的电子会吸收能量并被激发到更高的能级。当这些电子回到较低能级时,便会以蓝光的形式释放出能量。
现在考虑一个荧光棒,其外管含有草酸二苯酯和染料,内管含有过氧化氢。当你弯曲荧光棒时,内管破裂,使反应物混合。过氧化氢将草酸二苯酯氧化,生成苯酚和环状过氧化物。该环状过氧化物分解为二氧化碳,并释放能量,使染料激发至更高能级。当染料回到基态时,会释放出一个光子。此处的过程属于化学发光,因为激发染料所需的能量来自化学反应。
在本实验中,您将通过一系列反应合成3-氨基邻苯二甲酰肼,也称为鲁米诺。随后,您将使鲁米诺与固体氢氧化钾存在下的二甲基亚砜反应,以观察其化学发光现象。