Kemiluminesenssi määritellään valona, joka emittoidaan a: n seurauksena kemiallinen reaktio. Se tunnetaan myös, vähemmän yleisesti, kemoluminesenssina. Valo ei välttämättä ole ainoa energiamuoto, joka vapautuu kemiluminesenssireaktiosta. Lämpöä voidaan myös tuottaa, jolloin reaktio saadaan aikaan eksoterminen.
Missä tahansa kemiallisessa reaktiossa reagenssiatomit, molekyylit tai ionit törmäävät keskenään vuorovaikutuksessa muodostaen ns. siirtymätila. Siirtymätilasta lähtien tuotteet muodostuvat. Siirtymätila on siinä missä entalpia on maksimissaan, tuotteilla on yleensä vähemmän energiaa kuin reagensseilla. Toisin sanoen, kemiallinen reaktio tapahtuu, koska se lisää stabiilisuutta / vähentää molekyylien energiaa. Kemiallisissa reaktioissa, jotka vapauttavat energiaa lämmönä, tuotteen värähtelytila kiihtyy. Energia hajoaa tuotteen läpi, mikä tekee siitä lämpimämmän. Samanlainen prosessi tapahtuu kemiluminesenssissa, paitsi että elektronit kiihtyvät. Eroteltu tila on siirtymätila tai välitila. Kun kiihtyneet elektronit palaavat perustilaan, energia vapautuu
fotoni. Rapistuminen maatilaan voi tapahtua sallitun siirtymisen (valon nopea vapautuminen, kuten fluoresenssi) tai kielletyn siirtymisen (enemmän kuin fosforointi) kautta.Teoriassa jokainen reaktioon osallistuva molekyyli vapauttaa yhden valon fotonin. Todellisuudessa sato on paljon alhaisempi. Ei-entsymaattisilla reaktioilla on noin 1% kvanttitehokkuus. Lisäämällä katalyytti voi lisätä huomattavasti monien reaktioiden kirkkautta.
Kemiluminesenssissa sähköiseen viritykseen johtava energia tulee kemiallisesta reaktiosta. Fluoresenssissa tai fosforesenssissa energia tulee ulkopuolelta, kuten energisestä valonlähteestä (esimerkiksi mustasta valosta).
Jotkut lähteet määrittelevät fotokemiallisen reaktion mistä tahansa valoon liittyvästä kemiallisesta reaktiosta. Tämän määritelmän mukaan kemiluminesenssi on eräs valokemian muoto. Tiukka määritelmä on kuitenkin, että fotokemiallinen reaktio on kemiallinen reaktio, joka vaatii valon absorptiota edetäkseen. Jotkut fotokemialliset reaktiot ovat luminoivia, koska matalamman taajuuden valo vapautuu.
Luminolireaktio on klassinen kemiallinen osoitus kemiluminesenssista. Tässä reaktiossa luminoli reagoi vetyperoksidin kanssa vapauttaen sinistä valoa. Reaktiosta vapautuvan valon määrä on pieni, ellei siihen ole lisätty pieni määrä sopivaa katalyyttiä. Tyypillisesti katalyytti on pieni määrä rautaa tai kuparia.
Huomaa, että siirtymätilan kemiallisessa kaavassa ei ole eroa, on vain elektronien energiataso. Koska rauta on yksi metalli-ioneista, joka katalysoi reaktiota, luminolireaktio voi olla käytetään veren havaitsemiseen. Rauta hemoglobiinista saa kemiallisen seoksen hehkumaan kirkkaasti.
Toinen hyvä esimerkki kemiallisesta luminesenssista on reaktio, joka tapahtuu hehkulampuissa. hehkuvärin väri johtuu fluoresoivasta väriaineesta (fluorofori), joka absorboi kemiluminesenssista tulevan valon ja vapauttaa sen toisena värinä.
Kemiluminesenssiin vaikuttaa sama tekijät jotka vaikuttavat muihin kemiallisiin reaktioihin. Reaktion lämpötilan nostaminen nopeuttaa sitä, jolloin se vapauttaa enemmän valoa. Valo ei kuitenkaan kestä niin kauan. Vaikutus voi olla helppo nähty hehkukeppien avulla. Kun asetat hehkukepin kuumaan veteen, se hehkuu kirkkaammin. Jos hehkutikku asetetaan pakastimeen, sen hehku heikkenee, mutta kestää paljon kauemmin.
Bioluminesenssi on kemiluminesenssin muoto, jota esiintyy eläviä organismeja, kuten Fireflies, jotkut sienet, monet merieläimet ja jotkut bakteerit. Sitä ei esiinny luonnossa kasveissa, ellei niitä ole liitetty bioluminesoiviin bakteereihin. Monet eläimet hehkuvat symbioottisen suhteen vuoksi Vibrio bakteerit.
Suurin osa bioluminesenssista on seurausta kemiallisesta reaktiosta lusiferaasi-entsyymin ja luminesoivan pigmentti lusiferiinin välillä. Muut proteiinit (esim. Ekekoriini) voivat auttaa reaktiota, ja kofaktoreita (esimerkiksi kalsium- tai magnesium-ioneja) voi olla läsnä. Reaktio vaatii usein energian syöttämistä, yleensä adenosiinitrifosfaatista (ATP). Vaikka eri lajien lusiferiinien välillä on vähän eroja, lusiferaasientsyymi vaihtelee dramaattisesti fylan välillä.
Organismit käyttävät bioluminesenssireaktioita moniin tarkoituksiin, mukaan lukien saalien houkutteleminen, varoitus, parin vetovoima, naamiointi ja ympäristönsä valaistus.
Mätääntyvä liha ja kalat ovat biologisesti luminesoivia juuri ennen juottamista. Itse liha ei hehku, vaan bioluminesoivat bakteerit. Euroopassa ja Isossa-Britanniassa sijaitsevat hiilikaivoskoneet käyttäisivät kuivattuja kalanahkoja heikkoon valaistukseen. Vaikka nahat haisivat kauhealta, niitä oli paljon turvallisempaa käyttää kuin kynttilöitä, jotka saattoivat aiheuttaa räjähdyksiä. Vaikka suurin osa nykyaikaisista ihmisistä ei tiedä kuolleista lihanhehkuista, Aristoteles mainitsi sen, ja se oli tunnettu tosiseikka aikaisempina aikoina. Jos olet utelias (mutta et ole valmis kokeilemaan), mäntyvä liha hehkuu vihreänä.