Gli scarabei cucujo sudamericani si illuminano così intensamente che le persone possono usarli come lampade. I giocattoli con candelette affascinano bambini e adulti generando luce senza usare alcuna fonte di energia apparente. Questi sono due esempi di reazioni chimiche che producono diversi tipi di illuminazione negli organismi viventi e non viventi.
Energia, atomi e luce
La luce che vedi inizia a livello atomico. Quando l'energia eccita gli elettroni che orbitano attorno ad un atomo, quegli elettroni rilasciano i fotoni dopo che ritornano ai loro stati di terra non eccitati. Vedi quei fotoni come luce visibile. Questo principio si applica sia a un lampione acceso che a una candela che tremola nel vento. In una torcia, una batteria fornisce l'energia necessaria per innescare il processo di generazione della luce. In uno scarabeo cucujo, le reazioni chimiche creano l'illuminazione.
Chimica animale incandescente
Organismi come le lucciole sono bioluminescenti: generano luce combinando un enzima con un substrato. Anche i dinoflagellati, microscopiche creature marine, producono la propria luce. Quando milioni di loro galleggiano insieme, possono illuminare l'acqua come grandi turbinii luminosi. Le sostanze chimiche utilizzate dagli organismi per produrre luce variano a seconda della specie. Ci vogliono almeno due sostanze chimiche per produrre bioluminescenza: una luciferina, che produce la luce, e una luciferasi, che guida la reazione chimica. Le fotoproteine usano un meccanismo leggermente diverso da quello dei sistemi luciferasi-luciferina, ma sono comunque anche enzimatici. Uno ione - spesso calcio - può iniziare il processo di produzione della luce quando entra nel sistema in alcuni organismi.
Tecnologia Glow Stick
È possibile produrre bioluminescenza artificiale combinando sostanze chimiche che generano luce quando si mescolano li in un contenitore - questo è ciò che accade con un bastoncino luminoso. Questi bastoncini contengono spesso estere fenilossilato, perossido di idrogeno e un colorante fluorescente. Quando queste sostanze chimiche si combinano, si verificano una serie di reazioni che provocano l'ingresso di energia nel colorante. Questa energia eccita gli elettroni del colorante che rilasciano il fotone quando ritornano allo stato fondamentale.
Luce dal calore: un esempio festivo
Il Giorno dell'Indipendenza è un momento eccellente per osservare le reazioni chimiche che producono luce usando il calore. Molti fuochi d'artificio colorati che appaiono brillano perché il calore dopo un'esplosione fa assorbire energia i sali metallici. Quando ciò accade, emettono luce visibile. Il colore che vedi dipende dal metallo o dalla miscela di metalli nei fuochi d'artificio. I sali di stronzio e litio, ad esempio, producono il rosso mentre i composti del rame creano il blu.
