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東京理科大学Ⅰ部化学研究部 2012 年度春輪講書 化学発光 金曜班 Haruki.K, Takahiro.I, Nami.O, Keisuke.I Kouhei.F, Yuuta.I １． 目的 化学反応の結果生じる発光を計測することで，反応基質そのものや発光反応に関与す る成分を分析することのできる化学発光計測法が現在，高感度な分析の手段として注目 されている. この化学発光法は，実験の結果で得られる発光の強度が大きいほど，測定の対象とな る発光物質と発光に関与する成分をより高感度に検出することができる.そのため，本実 験ではどのような条件下の時により強い発光かつ優れた発光効率を有する反応を起こす ことができるかを追求していくことを目指す. また，発光反応に用いた触媒のうち実験で有用な結果が出た金属イオンの定量分析を 行うことでその触媒に含まれている何が発光反応に有益な影響を及ぼしているのかを調 べる. ２． 背景 化学発光を行うものの中で，最も有名なのがルミノールである. 現在，ルミノールは警察の科学捜査に欠かせない物質である.鑑識捜査の場合，ルミノ ールが励起状態から基底状態に戻る際の発光を利用することで血痕を検出していて，こ の際に血液中のヘモグロビンが触媒となっている. 他にも特有の発光を生かして，医療現場での免疫測定や防犯用カラーボール，化学の 演示実験などにも用いられている. だが，まだ私たちの日常生活にはあまり縁のない物質のように思われる.そのような意 味では，今後様々な場面で利用できるように発展させていくことも可能である. 1 ３．原理 (a)化学発光 化学発光は，簡単にいうと“化学反応により分子が励起されて励起状態となり，そ こから基底状態にもどる際に光を放つ現象”である.化学反応において基底状態の分子 が起こす反応は熱反応であるため光の放出は見られないが，化学発光においては基底 状態の分子が反応して，光エネルギーを吸収して生じるのと同じような励起状態の分 子を生成できるため光の放出がみられる. 化学発光は，普通，高くても 300℃前後，またしばしば 100℃以下でも認められるの で1，直接反応のエネルギーが分子の電子エネルギーに変換されると考えられる. 化学発光における化学反応はほとんどの場合が酸化反応である.つまり分子が酸化さ れることにより励起状態になり，光を放出して基底状態になるが，実際に光っている ものは種類によって違う. １つは，励起分子のエネルギーを他の共存する蛍光分子に移行することにより蛍光 物質が励起されそれからの光が放出される“間接放出型“である.祭りなどでよく使う ケミカルライトが主な例として挙げられる. 一方，分子が酸化されることにより励起状態となり光を放出して基底状態になるが， 反応で生成した励起分子から直接可視光として放出される“直接放出型”がある.これ は今回の研究で題材とするルミノール反応が主な例である. ?直接放出型 酸化 発光！ 蛍光分子 蛍光 ?関接放出型