Хемилюминесценция доклад по физике 11

Обновлено: 18.05.2024

Презентация на тему: " Хемилюминесценция Юрий Андреевич Владимиров yuvlad@fbm.msu.ru." — Транскрипт:

1 Хемилюминесценция Юрий Андреевич Владимиров

2 План лекции 1.Что такое хемилюминесценция (ХЛ)? 2.Виды хемилюминесценции в живых системах. 3.Что дает изучение хемилюминесценции? 4.Биолюминесценция (БЛ). 5.Митогенетические лучи (МЛ). 6.Собственная хемилюминесценция (СХЛ) (Сверхслабое свечение) клеток и тканей. 7.Активированная хемилюминесценция (АХЛ). 8.Молекулярный механизм хемилюминесценции. 9.Применение ХЛ в биологии и медицине.

3 Что такое хемилюминесценция (ХЛ)? Хемилюминесценция (ХЛ) это свечение, сопровождающее химическую реакцию. A + B P*Образование продукта в электроном возбужденном состоянии (хемилюминесцентная реакция). P* P + фотонИспускание кванта света (люминесценция). Процесс хемилюминесценции включает в себя две стадии:

4 Виды хемилюминесценции в живых системах 1.Биолюминесценция (БЛ). 2.Митогенетические лучи (МЛ). 3.Сверхслабое свечение (Собственная хемилюминесценция - СХЛ) клеток и тканей. 4.Активированная хемилюминесценция (АХЛ). 5.Индуцированная ХЛ Фотохемилюминесценция (ФХЛ) Радиолюминесценция. Электролюминесценция. Триболюминесценция. Термолюминесценция.

6 Биолюминесценция Aequorea victoria GFP Tortugas Hydroid Abraliopsis

7 Биолюминесценция (БЛ) Биолюминесценция – это видимое глазом (т.е. весьма интенсивное) свечение некоторых организмов, связанное со специфическими ферментативными реакциями. Специфический фермент называется люциферином, а его субсбтрат – люциферазой.

8 Происхождение биолюминесценции Большинство люциферинов представляет собой слегка измененные или совсем не измененные коферменты, участвующие в окислительно- восстановительном метаболизме. Отчего бы это? Лучше светиться, чем окисляться.

9 Фотопротеин (Например, акворин) Sometimes the luciferin and luciferase (as well as a co-factor such as oxygen) are bound together in a single unit called a "photoprotein." This molecule can be triggered to produce light when a particular type of ion is added to the system (frequently calcium).

10 Митогенетические лучи (МЛ). Проросток лука Опыт А. Г. Гурвича Индуктор Митотический индекс в зоне роста увеличился на 25-30% Детектор Оптыт 2 Стекло – индукция исчезла Оптыт 3 Кварц – индукция сохранилась

11 История изучения слабого свечения тканей и клеток животных и человека ГодАвторОбъектМетод регистрации 1924А. Г. ГурвичКлетки растений и животных Митотический индекс или число почек 1934Г.М. Франк, С. Родионов Химические реакции, дрожжи Счетчик фотонов 1938Р. Одюбер (R. Aubert) Химические реакции Счетчик фотонов 1952А. Стрелер (A. Strehler) Послесвечение листьев растений ФЭУ, охлаждаемый жидким азотом 1954Л. Коли и сотр. (L. Colli et. al.) Проростки растений ФЭУ, охлаждаемый твердой углекислотой 1959Ю.А. Владимиров, Ф. Ф. Литвин Дрожжи, мышцаФЭУ, охлаждаемый жидким азотом

13 Свечение окисленной олеиновой кислоты Эти опыты были проведены Ю.А. Владимировым и Ф.Ф. Литвиным в 1959 году, но ПУБЛИКУЮТСЯ ВПЕРВЫЕ! Установка для измерения сверхслабых свечений Линза Паяльник Латунная трубка с прорезью Пробирка с раствором олеиновой кислоты Олеиновая кислота светилась. Облученная кислота светилась еще сильнее.

14 Mouse Измерение свечения целого органа Pre-amplifier Light-tight box Liquid nitrogen PM Dewar vessel Б.Н. Тарусов, А.И. Журавлев, А.И. Поливода Dewar vessel

15 Химические реакции, ответственные за сверхслабое свечение животных тканей Реакции активных форм кислорода HOOHПероксид водорода ·OO¯ Супероксид-радикал ·OHРадикал гидроксила 1 O 2 Синглетный кислород Активные формы кислорода (АФК) Свободнорадикальное (= цепное, = перекисное) окисление липидов (= липопероксидация, = ПОЛ, = ЛПО). LOOHГидропероксид LOO· Диоксил-радикал LO· Алкоксил радикал Активные формы липидов Реакции активных фором азота. ·NOНитроксид ONOO¯ Пероксинитрит АФ азота

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Описание презентации по отдельным слайдам:

Хемилюминесценцией называется свечение, сопровождающее химические реакции. В настоящее время известно довольно много химических реакций, сопровождающихся свечением. В большинстве случаев – это довольно сложные процессы со многими промежуточными стадиями. Частный случай хемилюминесценции - биолюминесценция (свечение гниющего дерева, некоторых насекомых, морских животных и др.). Хемилюминесценция сопровождает реакции в разных состояниях: газофазные, жидкофазные, гетерогенные (реакции идущие между веществами в неоднородной среде. Например, на поверхности соприкосновения твёрдого вещества и жидкости, газа и жидкости). Её спектр может лежать в ИК-, видимой или УФ-областях. Она наблюдается в реакциях, идущих самопроизвольно, а также в реакциях, происходящих под воздействием различных факторов: электрического разряда, электролиза, света, ионизирующего излучения и т.д. Хемилюминесценция является примером прямого преобразования химической энергии в световую. Яркость хемилюминесценции пропорциональна скорости реакции и эффективности. Для обнаружения хемилюминесценции (особенно в медленных реакциях) применяют высокочувствительную фотоэлектронную аппаратуру.

Как происходит люминесценция? Люминесценция - квантовое явление. В 20 столетии, когда зародилась квантовая физика, было установлено, что энергия микрочастицы квантуется- принимает лишь определённые значения. С этими значениями связывают энергетические уровни в атоме (цифры1,2,3 на рис.). Согласно квантовым представлениям, электрон, находясь во вращательном движении вокруг ядра, может находиться на определённом энергетическом уровне и при этом он энергию не излучает. Уровень 1- основной уровень - состояние с наименьшей энергией, наиболее устойчивое состояние атома. В природе действует такой принцип , что система всегда стремится к состоянию с наименьшей энергией. Под воздействием постороннего источника энергии атомы и молекулы переходят из основного энергетического уровня (1) в возбуждённое состояние (3). В таком состоянии они могут находиться в течение определённого времени в зависимости от вещества (от наносекунд до нескольких часов). При этом могут совершаться переходы на более низкий (2) уровень без излучения , а затем при возвращении на основной уровень (1) атом испускает свет. Этот свет – люминесцентное излучение самого вещества. Цвет излучаемого света зависит от того, с какого энергетического уровня – на какой переходит атом. Со 2 на 1- один цвет, с 3 на 1- другой. Чем больше разность энергетических уровней, тем больше частота излучаемого света ( и меньше длина волны). Люминесцентное излучение лежит в видимом, ближнем ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Не все виды люминесценции можно наблюдать невооружённым глазом. Например, растения, облучённые видимым светом, начинают переизлучать в инфракрасном диапазоне. Люминесцируют и живые организмы. Существуют светящиеся жуки, комары, глубоководные рыбы, медузы. Есть светящиеся грибы.

Некоторые грибы имеют в мицелии светлые или темные нити (ризоморфы). Они пронизывают древесный ствол и способствуют его разрушению. Ризоморфы светятся в темноте, и со стороны кажется, что сияние исходит от дерева. Такой феномен чаще всего наблюдается на уже гнилых стволах.

Широко известна способность к свечению у микроскопических морских водорослей. Именно они вызвали в 1984 году необычное явление в районе г. Варна. Днём Чёрное море становилось красным, а ночью светилось.

Медуза Кассиопея, живущая, в основном, в Средиземном море.

Биолюминесценция в океане

Всем известны светлячки. Ещё ярче светятся жуки-щелкуны, которые обитают на Антильских островах. На шейной пластине щелкуны имеют два жёлтых пятна, которые в темноте сияют желто-зелёным светом.

Яркость свечения жуков столь велика, что местное население содержит их в тонких проволочных клетках и использует для освещения хижин. Женщины носят щелкунов в качестве украшения в волосах и на одежде.

Если у вас есть свободное время с июня по июль, включительно, то вам стоит посетить Японию. И хоть там начинается самый настоящий сезон дождей и гроз, но вместе с ними открывается место для волшебства - яркие светлячки посещают леса в Японии. Глядя на такую природную красоту, невольно думаешь о том, что попадаешь в сказку. Ведь крошечные насекомые словно освещают путь зелеными, красными и желтыми цветами. Такое явление чаще всего можно увидеть после дождя, прошедшего в японских лесах.

Волшебно красивый лес в Японии со светлячками

Так светятся гнилушки

Источники света Широко используется в автономных химических источниках света. В качестве маркера для поплавка. Представляет собой пластиковый корпус со стеклянной ампулой внутри. Когда капсула разрушается — компоненты смешиваются, и получившийся внутри раствор светится в течение нескольких часов, делая поплавок хорошо видным в темноте. Светящиеся браслеты для дискотек тоже работают на явлении хемилюминесценции. Источник когерентного излучения — Химические лазеры. Химический анализ Хемилюминесценция применяется для оценки состава сложных газовых смесей, в частности, наличия примесей в атмосфере. Достоинством этого метода является легкость автоматизации измерения и высокая селективность. Недостаток — ограниченный перечень анализируемых веществ. Использование хемилюминесценции

Краткое описание документа:

Презентация "Хемилюминесценция в природе" дополнит наглядностью урок по теме "Виды излучений. Источники света". В ней даётся понятие хемилюминесценции, и объясняется, в результате чего происходит излучение света.

Приводятся примеры частного случая хемилюминесценции - биолюминесценции (свечение гниющего дерева, некоторых насекомых, морских животных , грибов и другое).

Говорится о том, что хемилюминесценция является примером прямого преобразования химической энергии в световую.

Слайд 1

Слайд 2

Слайд 3

Слайд 4

Слайд 5

Слайд 6

Слайд 7

Слайд 8

Слайд 9

Слайд 10

Слайд 11

Слайд 12

Слайд 13

Слайд 14

Слайд 15

Слайд 16

Слайд 17

Слайд 18

Слайд 19

Слайд 20

Слайд 21

Слайд 22

Слайд 23

Слайд 24

Слайд 25

Слайд 26

Слайд 27

Пример регистрации кинетики ХЛ (красная линия), накопления продукта реакций ПОЛ (МДА – фио-летовая линия) и окисления ионов Fe2+ (голубая линия) в суспензии липосом

Слайд 28

Слайд 29

Слайд 30

Слайд 31

Слайд 32

Слайд 33

Слайд 34

Слайд 35

Слайд 36

Слайд 37

Слайд 38

Слайд 39

Слайд 40

Хемилюминесценция — люминесценция (свечение) тел, вызванная химическим воздействием (например, свечение фосфора при медленном окислении), или при протекании химической реакции (например, каталитические реакции некоторых эфиров щавелевой кислоты с пероксидом водорода в присутствии люминофора). Хемилюминесценция связана с экзотермическими химическими процессами. Хемилюминесценция, протекающая в живых организмах (свечение насекомых, червей, рыб), называется биолюминесценцией и связана с окислительными процессами.

Содержание

Использование хемилюминесценции

Источники света

Широко используется в автономных химических источниках света.
В качестве маркера для поплавка. Представляет собой пластиковый корпус со стеклянной ампулой внутри. Когда капсула разрушается — компоненты смешиваются, и получившийся внутри раствор светится в течение нескольких часов, делая поплавок хорошо видным в темноте.
Светящиеся браслеты для дискотек тоже работают на явлении хемилюминесценции.
Источник когерентного излучения - Химические лазеры.

Химический анализ

Хемилюминесценция применяется для оценки состава сложных газовых смесей, в частности, наличия примесей в атмосфере. Достоинством этого метода является легкость автоматизации измерения и высокая селективность. Недостаток — ограниченный перечень анализируемых веществ.

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Хемилюминесценция" в других словарях:

хемилюминесценция — хемилюминесценция … Орфографический словарь-справочник

ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ — (от хемо. ) люминесценция, сопровождающая некоторые химические реакции … Большой Энциклопедический словарь

ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ — люминесценция, сопровождающая хим. реакции. Испускается продуктами реакции или др. компонентами, возбуждаемыми в результате переноса энергии к ним от продуктов реакции. Частный случай X. биолюминесценция (свечение гниющего дерева, нек рых… … Физическая энциклопедия

хемилюминесценция — сущ., кол во синонимов: 1 • люминесценция (13) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ — [нем. Chemie химия] явление свечения вещества, возникающее за счет энергии, освобождающейся при хим. реакции, напр., при окислении фосфора. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия

хемилюминесценция — Люминесценция, возникающая за счет энергии, выделяемой при химической реакции, протекающей в той же среде. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 79. Физическая оптика. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1970 г.]… … Справочник технического переводчика

ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ — один из видов (см.), вызванный хим. реакциями (напр. свечение фосфора при медленном окислении). Явление связано с экзотермическими хим. процессами (с выделением теплоты), а яркость пропорциональна скорости реакции. Частный случай X.… … Большая политехническая энциклопедия

хемилюминесценция — (см. хеми. ) физ. люминесценция, сопровождающая хим. реакции, напр, свечение фосфора при медленном окислении; сюда же можно отнести свечение живых организмов. Новый словарь иностранных слов. by EdwART, , 2009. хемилюминесценция [см. химия +… … Словарь иностранных слов русского языка

Хемилюминесценция — Люминесценция, сопровождающая химические реакции. При Х. излучают продукты реакции или др. компоненты, возбуждаемые в результате переноса энергии к ним от продуктов реакции. Частный случай Х. Биолюминесценция (свечение гниющего дерева,… … Большая советская энциклопедия

хемилюминесценция — и; ж. [сл. хемо. лат. lumen (luminis) свет и escentia суффикс, обозначающий слабое действие] Физ. Холодное свечение тел, вызываемое химическими процессами. Наблюдать хемилюминесценцию. * * * хемилюминесценция (от хемо. ), люминесценция,… … Энциклопедический словарь

Хемилюминесценции или хемилюминесценции , является световой поток в результате химической реакции. Одной из таких реакций является окислительно - восстановительной из люминола (3-aminophthalhydrazide) с помощью перекиси водорода (Н ₂ О ₂ ), например, или любой окислитель . Во время реакции хемилюминесценции молекула диэфирного или амидного типа переходит в возбужденное состояние и передает эту энергию акцептору (носителю люминесценции). Последний, чтобы вернуться в свое основное состояние, испускает фотон , следовательно, люминесценцию.

Биолюминесценции некоторых животных ( светлячки , планктон , и т.д. ), растения ( грибы ) , а также бактерий является естественной формой хемилюминесценции.

Резюме

Приложения

Принцип

Есть два типа хемилюминесценции:

прямая хемилюминесценция, при которой испускаемый фотон возникает непосредственно в результате девозбуждения возбужденной молекулы;
непрямая хемилюминесценция, при которой возбуждение передается на промежуточную молекулу ( флуорофор ), которая при снятии возбуждения испускает фотон.

Обнаружение взрывчатых веществ

С помощью хемилюминесцентного детектора можно обнаруживать взрывчатые вещества с одной или несколькими группами NO _2. . Взрывчатые вещества разделяются хроматографией, а затем разлагаются на NO с помощью тепла. После этого разложения NO реагирует с озоном O _3. сформировать № ₂ в возбужденном состоянии, NO ₂ * . Тогда NO ₂ * теряет энергию и возвращается в свое основное состояние, излучая свет (см. рисунок напротив). Излучаемый свет измеряется фотоумножителем ( ФЭУ ), затем наблюдаемый сигнал получается в виде пика на хроматограмме. Интенсивность света , излучаемого пропорциональна количеству NO, следовательно , к тому , что из исходных молекул.

Примеры используемых соединений

Диэфиры, обеспечивающие люминесценцию в присутствии перекиси водорода и рубрена.

Сложный эфир	Интенсивность выбросов	Продолжительность (в минутах)
бис (4-нитрофенол) оксалат	Сильный	15-20
бис (п-крезил) оксалат	Нет эмиссии	-
бис (2,4-динитрофенол) оксалат	Очень сильный	10-15
бис (2,4,6-трихлорфенол) оксалат	Сильный	15-20
бис (3,4,6-трифторфенол) оксалат	Сильный	Инфракрасная хемилюминесценция

В химической кинетике , инфракрасная chemiluminiscence означает излучение инфракрасных фотонов молекул продукта реакции в состоянии колебательного возбуждения сразу же после их образования. Интенсивности инфракрасных эмиссионных линий используются для измерения уровней колебательных состояний молекул продукта.

Наблюдение инфракрасной хемилюминесценции используется в качестве метода кинетики пути Джона Полани , который использует его для изучения притяжения или отталкивания природы в виде поверхности потенциальной энергии реакции в газовой фазе. В целом люминесценция намного интенсивнее в реакциях с привлекательной поверхностью, что указывает на то, что такая поверхность способствует выделению энергии в форме колебательного возбуждения. С другой стороны, в реакциях, которые имеют поверхность потенциальной энергии, наблюдается небольшая инфракрасная люминесценция, что указывает на то, что энергия выделяется в основном в форме поступательной энергии.

Читайте также: