К хемилюминофорам относятся вещества, обладающие способностью к хемилюминесценции, т.е. к свечению, вызванному химическими реакциями.
При хемилюминесценции излучают продукты реакции или другие компоненты, возбуждаемые в результате переноса энергии к ним от продуктов реакции. Хемилюминесценция может наблюдаться в реакциях, протекающих самопроизвольно при смешивании реагентов (собственная хемилюминесценция), а также в реакциях, происходящих под воздействием различных факторов (электрического разряда, света, ионизирующего излучения и т.д.).
Известно множество химических реакций, сопровождающихся свечением. В большинстве случаев – это сложные многостадийные процессы. Выделяют три главные стадии хемилюминесцентной реакции. Первая стадия – химическое превращение исходных реагентов, приводящее к образованию промежуточного вещества (интермедиата) М – непосредственного предшественника возбужденного продукта:
Исходные реагенты → М.
Вторая стадия – элементарный акт возбуждения, в ходе которого М превращается в следующий продукт реакции (эмиттера хемилюминесценции) – Р, часть которого образуется в возбужденном состоянии:
М → Р + Р*.
Третья стадия – возвращение возбужденного продукта реакции в равновесное состояние, т.е. дезактивации эмиттера хемилюминесценции Р. Процессы дезактивации могут быть как излучательными, т.е. происходящими с испусканием кванта света:
Р* → Р + hν,
так и безызлучательными:
Р* → Р.
Собственная хемилюминесценция имеет довольно низкую интенсивность. Для ее повышения используют специальные химические соединения – активаторы свечения А. Главное требование к активатору состоит в том, чтобы он принимал участие только в третьей стадии хемилюминесцентной реакции. При этом активированная хемилюминесценция происходит по схеме:
Р* + А → Р + А*; А* → А + hν.
Важным применением хемилюминесценции является хемилюминесцентный анализ – совокупность методов количественного определения химических элементов и соединений, основанных на влиянии анализируемого вещества на интенсивность (спектр) хемилюминесценции, регистрация которой осуществляется визуально либо с помощью фотоэлектрической или фотографической техники. При анализе растворов обычно используется хемилюминесцентная реакция некоторых органических веществ, например, окисление люминола, люцигенина или силоксена; при этом определяемое вещество усиливает или ослабляет хемилюминесценцию. Таким путем, например, определяют перекись водорода, спирты, производные анилина, некоторые отравляющие вещества, глюкозу, следовые количества Co, Cu, Fe, Cr, As и др. Хемилюминесцентный анализ также служит для определения в воздухе озона, окислов азота и серы.
Рис. 1. Химический источник света
На явлении хемилюминесценции основано действие автономных (до 12 часов свечения) химических (хемилюминесцентных) источниках света, применяемых при различных аварийно-спасательных, дорожных, уличных работах, в чрезвычайных ситуациях, в туризме и спелеологии, подводном плавании, для подачи сигналов, в декоративном освещении. Такой источник представляет собой пластиковый контейнер, наполненный жидкостью, внутри которого находится стеклянная капсула с реактивом (рис. 1). При деформировании контейнера внутренняя капсула разрушается и происходит химическая реакция взаимодействия компонентов.