Quimioluminescência: Processo e Equipamento

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<p>QUIMIOLUMINESCÊNCIA</p><p>1- INTRODUÇÃO</p><p>A luminescência é um termo genético que engloba um grande número de processos, e que consiste fundamentalmente na emissão de radiação luminosa quando um eletron excitado após absorção de qualquer forma de energia regressa ao estado fundamental, podendo ser representada pelo modelo atómico de Bohr.</p><p>Figura 1: Modelo atômico de Bohr e a representação das transições elétricas.</p><p>Sendo um dos tipos de luminescência, a quimiluminescência é um fenômeno de emissão de luz que ocorre como resultado de reações químicas exotérmicas. Este processo intrincado envolve a conversão direta da energia química em energia luminosa, sem a necessidade de uma fonte externa de excitação. As origens históricas da quimiluminescência remontam a observações antigas de fenômenos luminescentes em organismos vivos, como o brilho emitido por vaga-lumes e alguns peixes marinhos.</p><p>No entanto, o entendimento científico detalhado desse fenômeno só começou a se solidificar no século XIX, com os trabalhos pioneiros de cientistas como Sir George Stokes e Sir William Crookes (só uma curiosidade). A caracterização moderna da quimiluminescência requer uma compreensão profunda dos mecanismos moleculares subjacentes. Em geral, a emissão de luz ocorre quando produtos químicos excitados eletronicamente retornam ao estado fundamental, liberando fótons de energia na faixa visível ou ultravioleta do espectro eletromagnético. A complexidade da quimiluminescência é evidenciada pela diversidade de sistemas químicos que exibem esse fenômeno.</p><p>Ela pode ser categorizada em sistemas intrínsecos, nos quais os reagentes e produtos necessários para a emissão de luz estão todos contidos na reação química original, e sistemas extrínsecos, nos quais um reagente externo é introduzido para iniciar a reação luminosa. A pesquisa contemporânea em quimiluminescência abrange desde a investigação dos mecanismos moleculares fundamentais até o desenvolvimento de aplicações práticas em áreas tão diversas quanto bioquímica, diagnóstico médico, análise forense e detecção de incêndios.</p><p>Sobre os mecanismos moleculares que a governam, fenômenos estes que que envolve a emissão de luz durante uma reação química, é resultado de transições eletrônicas entre estados energéticos de moléculas excitadas. Os principais conceitos moleculares por trás da quimiluminescência:</p><p>· Transições Eletrônicas: Em uma reação química, algumas moléculas podem absorver energia, excitando seus elétrons para níveis de energia mais elevados. Quando esses elétrons retornam ao seu estado fundamental, a energia excessiva é liberada na forma de fótons de luz. Este processo de transição eletrônica é fundamental para a quimiluminescência;</p><p>· Moléculas Luminóforas: Certas moléculas, conhecidas como luminóforos, são especialmente projetadas para exibir quimiluminescência. Elas frequentemente apresentam grupos funcionais altamente reativos ou estruturas conjugadas de elétrons, que facilitam eficientes transições eletrônicas e, consequentemente, a emissão de luz;</p><p>· Reações Químicas Excitadas: A quimiluminescência pode ser desencadeada por uma variedade de reações químicas que produzem espécies excitadas, como radicais livres, exciplexos ou estados excitados de moléculas orgânicas. Quando essas espécies retornam ao estado fundamental, a energia liberada é convertida em luz visível ou ultravioleta;</p><p>· Processos de Ativação: Em alguns casos, é necessário um processo de ativação para desencadear a quimiluminescência. Isso pode ser alcançado por meio de agentes oxidantes, condições de alta energia ou reagentes específicos que estimulam a formação de espécies excitadas necessárias para a emissão de luz.</p><p>2- EQUIPAMENTO DE ANÁLISE</p><p>A quimioluminescência tem uma grande vantagem para fins analíticos, que é a simplicidade dos equipamentos comparado a outros tipos de luminescência. Uma vez que nenhuma fonte externa é necessária para a excitação, o instrumento pode ser constituído somente por um frasco contendo a reação química e um tubo fotomultiplicador (PMT). Em geral, nenhum dispositivo de seleção do comprimento de onda é necessário porque a única fonte de radiação é a reação química. O esquema geral dos equipamentos de medição para quimioluminescência são:</p><p>· Tubo fotomultiplicador (PMT): dispositivo de detecção de fótons que usa o efeito fotoelétronico combinado com a emissão secundária para convter luz em sinal elétrico;</p><p>· Câmera escura (CE): dispositivo usado na contagem de fótons constituído de uma câmera escura acoplada ao PMT;</p><p>· Microbureta (MB): vidraria titulante de fácil leitura, além de ser de grande exatidão e precisão;</p><p>· Computador pessoal.</p><p>Figura 2: Representação do esquema medição de quimioluminescência.</p><p>2.1 Detecção e medição de energia radiante</p><p>Detector</p><p>Indica a existência de algum fenômeno físico, por exemplo: ponteiro de filme fotográfico de um nível de equilíbrio de mercúrio em um termômetro perceptível a olho humano.</p><p>Transdutor</p><p>Converte sinais, como intensidade de luz, pH, massa e temperatura. Em sinais elétricos que podem ser posteriormente amplificados, manipulados e finalmente convertidos em números proporcionais à magnitude do sinal original.</p><p>Propriedades dos tradutores</p><p>· Respostas rápidas a baixos níveis de energia radiante em um amplo comprimento de onda</p><p>· produz sinal elétrico que é facilmente amplificado e que possuí valor relativamente baixo a nível de ruido.</p><p>· O sinal elétrico produzido pelo transdutor é diretamente proporcional à potência do feixe P.</p><p>Sendo G= K.P + K' ou G= K.P</p><p>Legenda</p><p>G: resposta elétrica do detector em unidades de corrente, resistencia ou potencial.</p><p>K: constante de proporcionalidade (sensibilidade do detector).</p><p>K': corrente escura (produzida por um detector fotoelétrico na ausência de luz).</p><p>Figura 3: diagrama elétrico da polarização do dínodo e a medição da fotocorrente.</p><p>REFERÊNCIAS</p><p>Duarte, AJ, Rocha, C., Silveira, F., Aguilar, GG, Jorge, PAS, Leitão, JMM, … Esteves da Silva, JCG (2010). Materiais Compósitos Nanoestruturados Dopados com Luminol para Detecção Quimioluminescente de Peróxido de Hidrogênio. Cartas Analíticas, 43(17), 2762–2772.Acesso em: 28 mar. 2024.</p><p>SANTOS, Roberto Márcio Souza; SANTOS, Maiza Ferreira; COSTA, Maria De Fátima Dias. Quimiluminescência: e bioluminescência. QUÍMICA NOVA, 1993. Disponível em: http://submission.quimicanova.sbq.org.br/qn/qnol/1993/vol16n3/v16_n3_%20(6).pdf. Acesso em: 24 mar. 2024.</p><p>SILVA, Antony Ernesto Dos Santos. Quimioluminescência: Uma proposta experimental simples e de baixo custo para o assunto de Estrutura Atômica. Arquivos Científicos (IMMES), 2019. Disponível em: https://arqcientificosimmes.emnuvens.com.br/abi/article/view/210/90. Acesso em: 26 mar. 2024.</p><p>image1.jpeg</p><p>image2.png</p><p>image3.png</p>