Lumineszenz ist der Oberbegriff für zahlreiche Phänomene welche in einem weiten Sinne die Emission von Licht bedeuten und elektronisch angeregten Zuständen zu Grunde liegen; es handelt sich dabei um ein sog. Kaltlicht. Die Emission von Lichtquanten (Photonen) kommt bei lumineszierenden Reaktionen zustande, indem angeregte Elektronen (Triplett-Zustände) in ihren thermodynamisch bevorzugten Grundzustand relaxieren.

Der Begriff der Chemilumineszenz (nachfolgend CL) bezeichnet die auf chemischen Reaktionen basierende Lumineszenz (bei der CL wird demzufolge chemische Energie in elektronische Energie umgesetzt). Der Umstand, dass organische Substanzen während Oxidationsprozessen Licht (CL) emittieren wurde bereits von Robert Boyle entdeckt (dieses Phänomen wurde früher auch Oxilumineszenz genannt). In den vergangenen Jahren hat die CL-Methode erfolgreich als Nachweismethode von Oxidationsreaktionen organischer Substanzen etabliert.

Die vereinfachten Reaktionsmechanismen der Chemilumineszenz werden hier erläutert.

Die CL-Methode bietet überaus interessante analytische Eigenschaften: so werden lediglich sehr kleine Probemassen benötigt (≥ 0.1 mg), die Methode ist äusserst empfindlich und wird nicht durch Nebenreaktionen beeinflusst. Die Chemilumineszenz-Methode verfügt somit über ein breit gefächertes Anwendungspotenzial weil sie sich insbesondere zur Charakterisierung von Oxidationsreaktionen, thermischem Zerfall, Stabilität, Effizienzbeurteilung von Stabilisatoren und Konzentrationen, Berechnung von Aktivierungsparameter und der Prognostik von Lebenserwartungen eignet. Aufgrund der ausserordentlichen Empfindlichkeit der CL-Methode, können Oxidationsreaktionen bei moderaten Temperaturprofilen experimentell untersucht werden; dabei nimmt die Wahrscheinlichkeit im Vergleich zu den konventionellen thermoanalytischen Methoden ab, dass sekundäre Phasenübergänge (bspw. Erweichungen, Schmelztemperaturen, Modifikationsänderungen etc.) eintreten und sich dadurch die Kinetik vom reellen Verhalten unter Anwendungsbedingungen entfernt.

Eigenschaften und Nutzen:

• ausserordentlich hohe Empfindlichkeit
• moderate Temperaturkonditionen erlauben die Implementierung von Feuchtigkeit als Degradationsfaktor bei Experimenten < 95°C
• geringe Probemassen (≥ 0.1 mg)
• CL-Emission wird nicht durch andere Nebenreaktionen überlagert
• Quantifizierung der Hydroperoxid-Konzentrationen (Alterungszustand)
• Erfassung der Oxidationskinetik von Festkörpern und Flüssigkeiten
• Oberflächenoxidation von Festkörpern wird effizient erfasst
• Erfassung des inhomogenen Charakters von Oxidationsreaktionen
• Prognose der Lebenserwartung durch rechnerische Modellierung der Experimentaldaten