Quimioluminiscencia: qu茅 es y c贸mo funciona

Quimioluminiscencia: qu茅 es y c贸mo funciona

La quimioluminiscencia se define como la luz emitida como resultado de una reacci贸n qu铆mica . Tambi茅n se conoce, con menos frecuencia, como quimioluminiscencia. La luz no es necesariamente la 煤nica forma de energ铆a liberada por una reacci贸n quimioluminiscente. Tambi茅n se puede producir calor, lo que hace que la reacci贸n sea exot茅rmica .

 

C贸mo funciona la quimioluminiscencia

En cualquier reacci贸n qu铆mica, los 谩tomos, mol茅culas o iones reactivos chocan entre s铆, interactuando para formar lo que se llama un estado de transici贸n.. A partir del estado de transici贸n, se forman los productos. El estado de transici贸n es donde la entalp铆a es m谩xima, y 鈥嬧媗os productos generalmente tienen menos energ铆a que los reactivos. En otras palabras, se produce una reacci贸n qu铆mica porque aumenta la estabilidad / disminuye la energ铆a de las mol茅culas. En reacciones qu铆micas que liberan energ铆a en forma de calor, se excita el estado vibratorio del producto. La energ铆a se dispersa por el producto, haci茅ndolo m谩s c谩lido. Un proceso similar ocurre en la quimioluminiscencia, excepto que son los electrones los que se excitan. El estado excitado es el estado de transici贸n o estado intermedio. Cuando los electrones excitados regresan al estado fundamental, la energ铆a se libera en forma de fot贸n.. La desintegraci贸n al estado fundamental puede ocurrir a trav茅s de una transici贸n permitida (liberaci贸n r谩pida de luz, como fluorescencia) o una transici贸n prohibida (m谩s como fosforescencia).

En teor铆a, cada mol茅cula que participa en una reacci贸n libera un fot贸n de luz. En realidad, el rendimiento es mucho menor. Las reacciones no enzim谩ticas tienen aproximadamente un 1% de eficiencia cu谩ntica. Agregar un catalizador puede aumentar en gran medida el brillo de muchas reacciones.

 

En qu茅 se diferencia la quimioluminiscencia de otra luminiscencia

En la quimioluminiscencia, la energ铆a que conduce a la excitaci贸n electr贸nica proviene de una reacci贸n qu铆mica. En la fluorescencia o fosforescencia, la energ铆a proviene del exterior, como de una fuente de luz energ茅tica (por ejemplo, una luz negra).

Algunas fuentes definen una reacci贸n fotoqu铆mica como cualquier reacci贸n qu铆mica asociada con la luz. Seg煤n esta definici贸n, la quimioluminiscencia es una forma de fotoqu铆mica. Sin embargo, la definici贸n estricta es que una reacci贸n fotoqu铆mica es una reacci贸n qu铆mica que requiere la absorci贸n de luz para continuar. Algunas reacciones fotoqu铆micas son luminiscentes, ya que se libera luz de menor frecuencia.

 

Ejemplos de reacciones quimioluminiscentes

La reacci贸n de luminol es una demostraci贸n qu铆mica cl谩sica de quimioluminiscencia. En esta reacci贸n, el luminol reacciona con el per贸xido de hidr贸geno para liberar luz azul. La cantidad de luz liberada por la reacci贸n es baja a menos que se agregue una peque帽a cantidad de catalizador adecuado. Normalmente, el catalizador es una peque帽a cantidad de hierro o cobre.

La reacci贸n es:

C 8 H 7 N 3 O 2 (luminol) + H 2 O 2 (per贸xido de hidr贸geno) 鈫 3-APA (estado vibr贸nico excitado) 鈫 3-APA (deca铆do a un nivel de energ铆a m谩s bajo) + luz

Donde 3-APA es 3-aminoftalato.

Tenga en cuenta que no hay diferencia en la f贸rmula qu铆mica del estado de transici贸n, solo el nivel de energ铆a de los electrones. Debido a que el hierro es uno de los iones met谩licos que cataliza la reacci贸n, la reacci贸n del luminol se puede utilizar para detectar sangre . El hierro de la hemoglobina hace que la mezcla qu铆mica brille intensamente.

Otro buen ejemplo de luminiscencia qu铆mica es la reacci贸n que se produce en las barras luminosas. El color de la barra luminosa resulta de un tinte fluorescente (un fluor贸foro), que absorbe la luz de la quimioluminiscencia y la libera como otro color.

La quimioluminiscencia no solo ocurre en l铆quidos. Por ejemplo, el resplandor verde del f贸sforo blanco en el aire h煤medo es una reacci贸n en fase gaseosa entre el f贸sforo vaporizado y el ox铆geno.

 

Factores que afectan la quimioluminiscencia

La quimioluminiscencia se ve afectada por los mismos factores que afectan a otras reacciones qu铆micas. El aumento de la temperatura de la reacci贸n la acelera, lo que hace que libere m谩s luz. Sin embargo, la luz no dura tanto. El efecto se puede ver f谩cilmente con barras luminosas . Colocar una barra luminosa en agua caliente hace que brille m谩s. Si se coloca una barra luminosa en un congelador, su brillo se debilita pero dura mucho m谩s.

 

Bioluminiscencia

La bioluminiscencia es una forma de quimioluminiscencia que ocurre en organismos vivos , como luci茅rnagas , algunos hongos, muchos animales marinos y algunas bacterias. No ocurre naturalmente en las plantas a menos que est茅n asociadas con bacterias bioluminiscentes. Muchos animales brillan debido a una relaci贸n simbi贸tica con la bacteria Vibrio .

La mayor parte de la bioluminiscencia es el resultado de una reacci贸n qu铆mica entre la enzima luciferasa y el pigmento luminiscente luciferina. Otras prote铆nas (p. Ej., Aequorina) pueden ayudar a la reacci贸n y pueden estar presentes cofactores (p. Ej., Iones de calcio o magnesio). La reacci贸n a menudo requiere un aporte de energ铆a, generalmente de adenosina trifosfato (ATP). Si bien hay poca diferencia entre las luciferinas de diferentes especies, la enzima luciferasa var铆a dr谩sticamente entre los filos.

La bioluminiscencia verde y azul son las m谩s comunes, aunque hay especies que emiten un resplandor rojo.

Los organismos usan reacciones bioluminiscentes para una variedad de prop贸sitos, que incluyen atraer presas, advertir, atraer a la pareja, camuflar e iluminar su entorno.

 

Dato interesante sobre bioluminiscencia

La carne y el pescado en descomposici贸n son bioluminiscentes justo antes de la putrefacci贸n. No es la carne en s铆 la que brilla, sino las bacterias bioluminiscentes. Los mineros de carb贸n en Europa y Gran Breta帽a usar铆an pieles de pescado secas para una iluminaci贸n d茅bil. Aunque las pieles ol铆an fatal, eran mucho m谩s seguras de usar que las velas, que pod铆an provocar explosiones. Aunque la mayor铆a de la gente moderna desconoce los resplandores de la carne muerta, Arist贸teles lo mencion贸 y era un hecho bien conocido en 茅pocas anteriores. En caso de que sienta curiosidad (pero no est茅 dispuesto a experimentar), la carne podrida se ilumina en verde.

 

Fuente

  • Sonr铆e, Samuel.聽Vidas de los ingenieros: 3 . Londres: Murray, 1862. p. 107.


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