化学反応によって生じた、エネルギーの高い状態の物質が、そのエネルギーを光として放出する現象を化学発光という。化学発光にあてはまる現象として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア 塩化銀 に光を当てると、分解して銀が生じ、黒っぽく変色する。
- イ 植物の葉の葉緑体で、光のエネルギーを使って二酸化炭素と水からグルコースと酸素がつくられる。
- ウ 化学かいろの中で、鉄粉が空気中の酸素と反応して温度が上がる。
- エ ルミノールを塩基性の水溶液にとかし、過酸化水素 を加えると、ルミノールが酸化されて青白く光る。
化学発光
化学反応で生じた高いエネルギー状態の物質がエネルギーを光として放出する現象を「化学発光」と答えられ、ルミノール反応（塩基性水溶液中で過酸化水素により酸化されて青白く光る）などの例を、光を吸収して起こる反応と区別して判定できる
前提
- 光を吸収して起こる反応（光合成・光化学反応・光触媒） （高校化学 化学反応とエネルギー（知識））
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- 光を吸収して起こる反応（光合成・光化学反応・光触媒） （高校化学 化学反応とエネルギー（知識））
説明
化学反応のエネルギーの一部が、光として出てくる現象があり、これを化学発光といいます。ここでは、化学発光の意味と、代表例であるルミノール反応を答えられるようにします。光を吸収して起こる反応（光合成・塩化銀の分解など）とは、光の出入りの向きが逆であることを使って、両者を区別して判定できるようになります。
なぜそうしてよいのか
物質が光を吸収すると、そのエネルギーで物質は高いエネルギーの状態になり、反応が起こることがありました（光合成・光化学反応）。化学発光は、これと向きが逆の現象です。反応によって、生成物が高いエネルギーをもった状態（不安定な状態）でできることがあります。この物質が、ふつうの安定な状態に戻るときに、余分なエネルギーを光として放出します。これが化学発光です。つまり、光を吸収して起こる反応では「光 → 化学エネルギー」、化学発光では「化学エネルギー → 光」とエネルギーが移ります。
代表例がルミノール反応です。ルミノールを塩基性の水溶液にして、過酸化水素 を加えると、ルミノールが酸化され、青白い光を出します。このとき、鉄を含む物質などを触媒として加えると、反応が進みやすくなって強く光ります。血液中のヘモグロビンにも鉄が含まれるので、ルミノール反応は血痕の検出（鑑識）に使われます。ほかにも、ケミカルライト（サイリウム）は中に入っている 2 種類の液を混ぜると反応して光るもので、化学発光を利用しています。ホタルの光も、生物の体内で起こる化学発光（生物発光）です。
ケミカルライトやホタルの光は、ものが燃えるときの炎とは違い、光っていても高温にはならず、ほとんど熱くありません。このような光は冷光とよばれます（反応で熱がまったく出ないという意味ではありません）。化学発光かどうかを区別するときは、「光を当てたことが反応のきっかけか（光を吸収）」それとも「反応の結果として光が出るか（光を放出）」に注目します。
手順
記述の中で、光が「反応の前に当てられて吸収される」のか「反応の結果として放出される」のかを確かめる
光を吸収して起こるもの（光合成・塩化銀の分解・水素と塩素の反応・光触媒）は、化学発光ではないと判定する
反応によって高いエネルギー状態の物質ができ、それがエネルギーを光として出すものを化学発光と判定する
ルミノール反応なら「塩基性水溶液中で過酸化水素により酸化され、青白く光る」と照らし合わせ、条件や色の食い違いがないかを確かめる
以上をもとに、記述の正誤や、化学発光の例にあたるかどうかを判定する
例題
化学発光の例として最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
ア 白色の塩化銀に光を当てると、黒っぽく変色する。
イ ルミノールの塩基性水溶液に過酸化水素水を加えると、青白く光る。
ウ 酸化チタン(IV) を塗ったガラスに光が当たると、表面の汚れ（有機物）が分解される。
エ 植物が光を受けて、二酸化炭素と水からグルコースと酸素をつくる。
例題の解答
手順 1・2：ア・ウ・エは、どれも光を当てたことがきっかけで反応が起こっている。アは塩化銀の分解（光化学反応）、ウは光触媒、エは光合成で、いずれも光を吸収して起こる反応であり、化学発光ではない。
手順 3・4：イは、ルミノールが塩基性水溶液中で過酸化水素により酸化される反応で、その結果として光が放出されている。反応で生じた高いエネルギー状態の物質が光を出す化学発光であり、条件（塩基性・過酸化水素）と色（青白い）も合っている。
手順 5：よって、化学発光の例はイ。
答え: イ
よくある誤り
光が関わる反応はすべて化学発光だとしてしまう誤り。正しくは、化学発光は反応の結果として光を「放出」する現象で、光合成（）や塩化銀の分解（）のように光を「吸収」して起こる反応は化学発光ではない。
化学発光は光を当てると起こる、としてしまう誤り。ルミノール反応は、光を当てなくても、ルミノールの塩基性水溶液に過酸化水素を加えるだけで、暗い所でも青白く光る。
ルミノール反応の条件や色を取り違える誤り。正しくは、塩基性の水溶液中で過酸化水素によりルミノールが酸化され、青白く光る（鉄を含む物質などが触媒になり、血痕の検出に利用される）。酸性の水溶液で赤く光る、などではない。
化学発光では、ものが燃えるときと同じように炎が出て高温になるとしてしまう誤り。正しくは、ケミカルライトやホタルの光のように、炎のように高温にはならず、ほとんど熱くならずに光る（冷光）。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
入口の問題
この技能を使う問題
化学反応と光の関係には、光を吸収して反応が起こる場合と、反応に伴って光が放出される場合がある。次のア〜オのうち、化学反応によって生じたエネルギーが光として放出される現象（化学発光）の例として最も適当なものを 1 つ選べ。
- ア 塩化銀に光を当てると、塩化銀が分解して銀が遊離し、黒ずんでいく。
- イ 水素と塩素の混合気体に強い光を当てると、爆発的に反応して塩化水素が生じる。
- ウ 酸化チタン(IV) に紫外線を当てると、その表面に付着した有機物が分解される。
- エ ルミノールの塩基性水溶液に過酸化水素水を加え、触媒の存在下で反応させると、青白く光る。
- オ 植物の葉緑体で、光のエネルギーを用いて二酸化炭素と水からグルコースと酸素がつくられる。
ルミノールを塩基性の水溶液に溶かし、ヘキサシアニド鉄(III)酸カリウムなどを触媒として過酸化水素水を加えると、ルミノールが酸化されて青白い光が出る。このように、化学反応によって生じた高いエネルギー状態の物質が、そのエネルギーを熱ではなく光として放出する現象を何というか。漢字 4 文字で答えよ。
化学反応と光の関係について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、反応エンタルピーは で表し、発熱反応では とする。
- ア 水素と塩素の混合気体は、暗所でも常温ですみやかに反応して塩化水素を生じ、光を当てても反応の進み方はほとんど変わらない。
- イ 光合成は、光エネルギーを吸収して二酸化炭素と水からグルコースなどの糖と酸素をつくる反応であり、全体として の反応である。
- ウ 酸化チタン(IV) は、光（紫外線）が当たると、自身は変化せずに表面に付着した有機物などを分解する反応を促進するので、光触媒として利用されている。
- エ 臭化銀 に光を当てると、銀イオンが酸化されて銀が析出する。
- オ ルミノールの反応のように、化学反応によって生じたエネルギーの高い状態の物質が光を放出する現象を、光化学反応という。