ルミノールの合成

通常、反応物が生成物に変化するとき、そのエネルギーの差は反応のエンタルピーとして知られており、熱が放出される発熱性、または熱が吸収される吸熱性

のいずれかです。

化学発光反応では、反応物は中間体を形成し、中間体は電子的に励起された状態にあります。この中間体は不安定です。基底状態までリラックスすると、中間体の電子は熱の形でではなく、可視光の放出でエネルギーを放出します。

この現象は蛍光に似ています。分子内の電子が基底状態を占めていることを思い出してください。特定の波長の光にさらされたときなど、エネルギーを吸収すると、興奮して、より高い励起エネルギーレベルに移行します。励起状態が基底状態に戻ると、過剰なエネルギーが可視光の形で放出されます。

ただし、2つを区別することが重要です。違いは、分子の電子がどのように励起されるかです。化学発光では、化学反応から発生するエネルギーで電子が励起されますが、蛍光では、光エネルギーなどの電磁放射を直接吸収することで電子が励起されます。電子が基底状態までリラックスすると、どちらのタイプの発光も放出された光としてエネルギーを放出します。

それぞれの例を見てみましょう。 トニックウォーターのボトルにUVライトを当てると、キニーネの電子がエネルギーを吸収し、より高いエネルギーレベルに励起されます。電子がリラックスすると、青色光の形でエネルギーを放出します。

次に、シュウ酸ジフェニルと染料を含む外側のチューブと、過酸化水素を含む内側のチューブがあるグロースティックを考えてみましょう。グロースティックを曲げると、インナーチューブが壊れて反応物が混ざり合います。過酸化水素はシュウ酸ジフェニルを酸化して、フェノールと環状過酸化物を形成します。環状過酸化物は二酸化炭素に分解し、エネルギーを放出して染料をより高いエネルギーレベルに励起します。色素が基底状態に弛緩すると、光子が放出されます。ここで、色素を励起するために供給されるエネルギーは化学反応から来るため、プロセスは化学発光です。

このラボでは、一連の反応を行うことにより、3-アミノフタルヒドラジド(ルミノールとも呼ばれる)を合成します。次に、ルミノールを固体の水酸化カリウムの上でジメチルスルホキシドと反応させて、その化学発光を観察します。