Chemiluminescenza e bioluminescenza: fenomeni luminosi in natura e in laboratorio
La chemiluminescenza è un fenomeno che si verifica quando una reazione chimica produce energia sotto forma di radiazione elettromagnetica nel visibile e nel vicino infrarosso. Questo processo è spesso accompagnato dall’emissione di luce colorata. Un caso particolare di chemiluminescenza è la bioluminescenza, osservabile in organismi viventi come lucciole, vermi, funghi, alghe, meduse, batteri e pesci.
La chemiluminescenza può manifestarsi anche con radiazioni emesse nella regione dell’infrarosso o dell’ultravioletto. Durante una reazione chimica, gli atomi, le molecole o gli ioni reagenti possono formare uno stato di transizione, da cui si ottengono i prodotti di reazione. Questo stato corrisponde al livello energetico più alto rispetto ai reagenti e ai prodotti.
A differenza della fluorescenza, che è dovuta all’assorbimento di luce incidente da parte del campione seguito da un’emissione di radiazioni a lunghezza d’onda diversa, la chemiluminescenza avviene quando un intermedio reattivo emette energia sotto forma di luce, rilasciando un fotone di opportuna lunghezza d’onda.
Un esempio di reazione che avviene con emissione di luce è quella tra monossido di azoto e ozono, che produce biossido di azoto in uno stato eccitato e ossigeno, seguito dal ritorno dello stato di transizione allo stato fondamentale con produzione di luce.
Un altro esempio di reazione in cui si manifesta la chemiluminescenza è quella del luminol, che reagisce con il perossido di idrogeno per dare il 3-amminoftalato, con produzione di luce. Questa reazione è utilizzata per rilevare tracce di emoglobina nel sangue ed è impiegata nella ricerca di piccole quantità di sangue sulla scena di un crimine.
La prima osservazione di chemiluminescenza risale alla scoperta del fosforo da parte dell’alchimista tedesco Hennig Brand nel 1669, quando isolò dalle urine un materiale che si ossidava lentamente, emettendo una tenue luce verde. Questa reazione è sfruttata nella produzione di braccialetti che emettono luce.
La chemiluminescenza è influenzata dagli stessi fattori che influenzano le altre reazioni chimiche: un aumento della temperatura provoca un aumento della velocità della reazione. Ad esempio, un bastone di incandescenza ha una durata minore a temperatura ambiente rispetto a quando è posto in freezer, dove emette una luce minore ma dura più a lungo.
Questi fenomeni luminosi, sia in natura che in laboratorio, sono interessanti e utili sotto diversi aspetti, e la loro comprensione continua ad essere oggetto di studio e applicazione scientifica.