Kemilüminesans Tepkimesi Nedir? Kimyasal Tepkimeler Sonucu Işık Emisyonu Nasıl Gerçekleşir?
Kaiser Science
- Özgün
- Fotokimya
Kemilüminesans, (İng: "Chemiluminescence") kimyasal tepkimeler sonucu ışık emisyonu olayıdır. Başka bir ifadeyle bir kimyasal tepkime sonucunda tepkimenin gerçekleştiği ortamdan ışık yayılmasıdır. Genellikle moleküllerde bulunan atomların elektronlarının enerji seviyelerini değiştirmelerinden dolayı gerçekleşmektedir.
Kemilüminesans tepkimeleri hem görsel olarak ilgi çekici olmaları hem de birçok molekülün varlığının tespit edilmesine yardımcı olmaları nedeniyle kullanım alanı oldukça yaygın olan tepkimelerdir.
Kemilüminesans Tepkimeleri Nasıl Çalışır?
Kimyasal tepkimeler esnasında molekül ve atomların etkileşimi sonucu elektronların pozisyonlarında birtakım değişimler gözlenmektedir. Bu değişimler elektronların sahip olduğu enerji seviyesinin değişimiyle birlikte yaşanır.
Elektronlar atomlarda "n" ile ifade edilen katmanlarda bulunmaktadır. Elektronların kimyasal tepkime süresince enerji alması durumunda elektronlar uyarılabilir ve daha üst katmanlara geçebilir. Bu durum elektronların sahip olduğu enerji miktarının arttığını gösterir. Fakat elektronların tekrardan alt katmana gelmesi durumunda taşıdıkları fazladan enerjiyi dışarı atmaları gerekmektedir. Bu dışarı atım, enerjinin fotonlar şeklinde atılmasıyla gözlenebilir.
Elektromanyetik radyasyon olarak salınan fotonun dalga boyu gibi özellikler, salınan enerjiye bağlıdır. Dalga boyunun görünür ışık aralığında (380-700 nm) olması durumunda yayılan ışık çıplak gözle gözlemlenebilmektedir.
Bahsedilen bu enerji salınımları, aslında birçok kimyasal tepkimede gözlemlenen bir durumdur. Fakat genellikle bu sürecin uzun sürelerde az enerji ile gerçekleşmesi veya salınan fotonların görünür bölgede olmaması gözlemi imkansızlaştırmaktadır.
Kemilüminesans tepkimeleri diğer tepkimelere kıyasla ısı emisyonu daha az olan tepkimelerdir. Bunun sebebi var olan enerjinin ısı enerjisi yerine ışık enerjisi olarak salınmasıdır.
Kemilüminesans Tepkimelerine Örnekler
Tarihte kemilüminesans tepkimeleri ilk kez trifenilimidazol molekülü ile gözlemlenmiştir. Trifenilmiadazol ((C6H5C)2N2HCC6H5) bileşiği, bazik çözeltilerle birlikte oksijenle temas halinde kemilüminesans tepkimesi vermektedir.
Lüminol (C8H7N3O2) bileşiğinin bazik ortamda hidrojen peroksit (H2O2) ile verdiği kemilüminesans tepkimesi en önemli tepkimelerden biridir. Bu tepkime sonucunda 3-3-Aminobenzen-1,2-dikarboksilik asit (C8H7NO4) bileşiği oluşmaktadır. Tepkimenin bu kadar önemli olmasının asıl sebebi adli tıp uygulamalarında kullanılmasıdır. Hidrojen peroksit ve lüminol karışımı, kan içeren bir alana püskürtüldüğünde kanda bulunan hemoglobindeki demir bir tepkimeyi katalize eder ve kemilüminesans yoluyla ışık veren 3-Aminobenzen-1,2-dikarboksilik asit oluşur.
Lüminol, bazik özellik gösteren çözeltide -2 yüklü olarak dengeli şekilde bulunmaktadır. Lüminol hem oksijenli hem de azotlu şekilde olmak üzere 2 farklı şekilde bulunabilmektedir. Moleküler formdaki oksijen enol (oksijen içerikli) olarak bulunan lüminol ile tepkimeye girerek lüminolü siklik bir peroksit oluşturur. Tepkime için gerekli olan oksijen hidrojen peroksit, potasyum hidroksit (KOH) ve potasyum ferrisiyanürün (K3N[Fe(CN)6]) tepkimesi sonucu oluşmaktadır.
Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.
Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.
Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.
Siklik peroksit, uyarılmış bir durumda 3-aminoftalat (3-amino-1,2-benzenedikarboksilik asit) ve bir azot molekülü vermek üzere ayrışmaktadır. Bu ayrışma tepkimesi, siklik peroksit molekülünün oldukça kararsız olması ve tepkimenin bazı zayıf bağları koparması nedeniyle tercih edilmektedir. Ayrıca, bir gaz molekülünün serbest bırakılması nedeniyle entropideki (düzensizlik) artış nedeniyle de tercih edilmektedir. Uyarılmış 3-aminoftalat temel duruma düştüğünde, mavi ışık fotonu salınmaktadır.
Fakat lüminolün birçok dezavantajı da bulunmaktadır. Bunlardan en önemlisi lüminolün demir ve bakır içeren diğer maddelerle de aynı tepkimeyi gösteriyor olmasıdır. Hatta idrarda bulunan az miktardaki kan ve çamaşır suyu bile lüminolün aynı tepkimeyi vermesini sağlayabilir. Özellikle günlük hayatta insanlar tarafından çamaşır suyunun temizlik amacıyla kullanılması bu konuda ciddi bir dezavantajdır.
Hidrojen peroksit ile 2,4,6-triklorofenil oksalat (C14H4Cl6O4) arasında gerçekleşen tepkime günümüzde ışıklı çubuklarda kullanılan bir kimyasal tepkimedir. İlk basamakta hidrojen peroksit organik yapıya oksijene bağlanarak katılmaktadır. Daha sonra ortaya çıkan yapı analiz tepkimesi sonucu parçalanmakta ve oksalat (C2O4) bileşiği oluşmaktadır. Oksalat bileşiğinin florofor molekülü ile tepkimesi sonucu florofor moekülü uyarılır ve molekülün temel hale dönmesi durumunda ışık yayılmaktadır.
Işıklı çubuklardaki gibi kemilüminesans reaksiyonlarının hızları sıcaklığa bağlıdır. Sıcaklık arttıkça reaksiyon hızlanmaktadır. Işıklı çubuğun sıcak bir ortamda çalışması ışık salınımını yoğunlaştırır, fakat tepkime süresi oda sıcaklığında olduğu kadar uzun olamamaktadır. Tersine, reaksiyon hızı düşük sıcaklıkta yavaşlar; bu nedenle ışıklı çubuğunuzu birkaç saat dondurucuda tutmak, çubuğun çıkarılıp ısıtıldığında aksi takdirde ışık vermeyi bırakacağı uzun sürelerden sonra bile tekrar parlak bir şekilde ışık vermesini sağlayabilir. Reaksiyon dondurucuda tamamen durmaz, ancak ışık neredeyse fark edilemeyecek kadar söner.
Kemilüminesans Tepkimelerinin Uygulama Alanları
Kemilüminesans tepkimeleri, ışık üretebilme özellikleri sayesinde genellikle ışıldaklarda ve ışık çubuğu denilen; acil durumlarda, afetlerde elektriğe ulaşımın olmadığı ortamlarda kullanılan aletlerde sıklıkla kullanılmaktadır. Işık çubukları elektriğe, oksijene veya herhangi bir yakıta ihtiyaç duymaz. Ayrıca ısı ve atık oluşturmadığı için güvenlidir. Basınca karşı dayanıklılığı sayesinde de sualtında dalgıçlar tarafından da sıklıkla kullanılmaktadır.
Hava kalitesi ölçüm cihazları, genellikle azot oksit (NO) tespiti yapmak için kemilüminesans tepkimelerinden yararlanmaktadır. Ozon gazı (O3) azot dioksit (NO2) oluşturmak üzere azot oksit ile tepkimeye giren bir gazdır. Ozon gazının azot oksit ile vermiş olduğu tepkimede çıplak gözle görünmese dahi kızılötesi dalgalarda ışık yayılmaktadır. Kızılötesi ışınların incelenmesi ile birlikte azot oksit derişimi de bulunabilmektedir.
Evrim Ağacı'nda tek bir hedefimiz var: Bilimsel gerçekleri en doğru, tarafsız ve kolay anlaşılır şekilde Türkiye'ye ulaştırmak. Ancak tahmin edebileceğiniz gibi Türkiye'de bilim anlatmak hiç kolay bir iş değil; hele ki bir yandan ekonomik bir hayatta kalma mücadelesi verirken...
O nedenle sizin desteklerinize ihtiyacımız var. Eğer yazılarımızı okuyanların %1'i bize bütçesinin elverdiği kadar destek olmayı seçseydi, bir daha tek bir reklam göstermeden Evrim Ağacı'nın bütün bilim iletişimi faaliyetlerini sürdürebilirdik. Bir düşünün: sadece %1'i...
O %1'i inşa etmemize yardım eder misiniz? Evrim Ağacı Premium üyesi olarak, ekibimizin size ve Türkiye'ye bilimi daha etkili ve profesyonel bir şekilde ulaştırmamızı mümkün kılmış olacaksınız. Ayrıca size olan minnetimizin bir ifadesi olarak, çok sayıda ayrıcalığa erişim sağlayacaksınız.
Makalelerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!
Bu makalemizle ilgili merak ettiğin bir şey mi var? Buraya tıklayarak sorabilirsin.
Soru & Cevap Platformuna Git-
1
-
1
-
0
-
0
-
0
-
0
-
0
-
0
-
0
-
0
-
0
-
0
- Libretexts. Chemiluminescence. (2 Ekim 2013). Alındığı Tarih: 14 Aralık 2024. Alındığı Yer: Chemistry LibreTexts | Arşiv Bağlantısı
- T. E. O. E. Britannica. Chemiluminescence | Light Reactions, Bioluminescence, Photoprotein | Britannica. Alındığı Tarih: 14 Aralık 2024. Alındığı Yer: Encyclopedia Britannica | Arşiv Bağlantısı
- Z. Wang, et al. Chemiluminescence: From Mechanism To Applications In Biological Imaging And Therapy. (28 Ekim 2021). Alındığı Tarih: 14 Aralık 2024. Alındığı Yer: Wıley | Arşiv Bağlantısı
- Science in School. What Is Chemiluminescence?. (16 Aralık 2022). Alındığı Tarih: 7 Şubat 2025. Alındığı Yer: Science in School | Arşiv Bağlantısı
Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?
Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:
kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci
Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 29/03/2025 07:38:51 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/18686
İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.
