化学発光

鉄または銅[2]または補助酸化剤[3]の存在下の塩基性溶液中のルミノールは過酸化水素によって発光する[1]。

ルミノール+ H₂O₂ → 3-APA[◊] → 3-APA + hν　　（3-APA…3-アミノフタル酸）

量子効率Q_Cは1%である。この反応はルミノール反応といい、実験室では演示実験に用いられる[2][3]。

緑と青色のサイリューム

サイリュームでは、サリチル酸ナトリウムのような触媒の存在下、シュウ酸ジフェニルと過酸化水素とが反応することによって蛍光染料（dye）が励起され発光する。これは最も効率的な化学発光として知られている。量子効率は15%まで上がる[4]。

シュウ酸ジフェニル+ H₂O₂ + dye → フェノール + 2CO₂ + dye[◊]

励起された蛍光染料が基底状態になるとき光が放出され、その色は染料に依存する[5]。

塩化オキサリルは上記の例と同じように酸化時に蛍光染料を発光させる。塩化オキサリルは蛍光染料の存在下、非水溶媒（たとえばジクロロメタン）中の過酸化水素で処理することで発光が得られる。蛍光色および強さ、そして発光時間は蛍光染料の種類に依存する。ローダミン6Gは、中程度の発光時間で鮮やかな橙色が得られる。

Ru(bipy)₃²⁺は、酸化剤で処理するとルテニウム(III)への酸化を経るルテニウム(II)錯体である。ルテニウム(III)錯体はアルカリ媒体中で還元されたとき光の放出が起こる。始めに、次の反応がある。

2Ru(bipy)₃²⁺ + PbO₂ + 4H⁺ → 2Ru(bipy)₃³⁺ + Pb²⁺ + 2H₂O

ここで、Ru(III)が得られる。さらなる反応は、アルカリ媒体の水素化ホウ素ナトリウム溶液（還元剤）の使用を含む。溶液が付加されたときRu(III)はRu(II)へ還元され、橙色の光を放つ。

TMAE (テトラキス(ジメチルアミノ)エチレン)は空気による酸化で明るい青緑色の光を放つ[1]。

また、ピロガロール（1,2,3-トリヒドロキシベンゼン）も発光が可能である。ピロガロール、NaOHおよびK₂CO₃の水溶液とホルムアルデヒドと混合すると、一瞬赤い発光が起こる[1]。

また、純粋な酸素（O₂）も光を発する。30%過酸化水素と5%塩基性次亜塩素酸ナトリウムの水溶液を混合すると赤色の発光が起こる。しかし、これはかろうじて見える程度である。このような理由から、光の放出の強さと明るさを高めるためにしばしば感光剤が加えられる。光の色と強度は、用いられる感光剤に依存する。

ルシゲニンの酸化はとてもよく知られた化学発光反応の一つである[1]。ルシゲニン水溶液とエタノールまたはアセトンと過酸化水素を含む強塩基性水溶液とを混合すると、鮮やかな緑を放出し、それは青緑そして最終的には青色の放出に変化する。放出は条件が揃えば2-3分は続く[6]。

マンガン(VII, IV, III)イオンを含む溶液は、水素化ホウ素ナトリウム溶液によってMn(II)へ還元されるとき化学発光（690nm）を示す[7]。

他に、次のものが液相で化学発光を示す。

• ペルオキシオキサラート
• アリールオキサラート
• ジオキシエタン

ろうそくの光

日常的に目にする機会の多い化学発光に、炭素系の燃料を燃焼させた時に生じる発光現象がある。これは化学反応によって生じた直後のOH、CH、C₂といったラジカルが発するものである。またこれらの化学発光とは別に、高温となったすすのような固体から可視域から赤外線域まで幅広い連続スペクトルで放射される黒体放射による輝炎発光も火炎からの光に含まれる。

OHラジカルは、280nmと310nm付近、CHラジカルは、390nmと430nm付近、C₂ラジカルは、470nmと510nm、560nm付近に強いバンドスペクトルを持つ光を放つため、OHラジカルを多く含む燃焼では発光色が近紫外になり、CHラジカルやC₂ラジカルを多く含む燃焼では発光色が青色や青緑色になる。 水素のラジカルは特定のバンドスペクトルを持たずに無色に近くなる。

OHラジカルそのものは火炎中での寿命が比較的長いが、発光はラジカルの生成直後に起こる。OHラジカルの発生反応は、CHラジカルとO₂分子の濃度の積に比例する。OHラジカルは炭化水素が酸素と反応して燃焼する領域で少量が生じるため、反応初期の領域か希薄混合気の領域での発光が多い。OHラジカルの発生反応を以下に示す。

${\displaystyle {\ce {CH + O_2 -> CO + OH^.}}}$

CHラジカルの発生反応は、C₂ラジカルとOHラジカルの濃度の積に比例する。OHラジカルが火炎中に広く分布するのに対して、C₂ラジカルは炭化水素の反応領域にだけ発生するのでCHラジカルの発光も特定の領域となる。CHラジカルの発生反応を以下に示す。

${\displaystyle {\ce {C_2 + OH -> CO + CH^.}}}$

C₂ラジカルの発光は、炭化水素の反応領域にだけ発生し、その発光強度はOHラジカルやCHラジカルと比べて相対的に、希薄火炎では弱く濃厚火炎では強くなる[8]。