ケミカルライトの なかには、うすい ガラスの くだが はいって います。その まわりには、べつの えきが あります。ふたつは、ガラスの かべで わかれて います［1］。

ポキッと おると、ガラスの くだが われます。そして、よく ふると、ふたつの えきが まざります。まざった ところから、くすりの はんのうが はじまり、光が でます［1］。

ひとつの えきには「かさんかすいそ」という くすりが はいって います。もう ひとつには、「シュウさんエステル」という くすりと、光る いろを きめる「いろそ」が はいって います。どちらに なにが はいって いるかは、せいひんに よって ちがうと いわれます。

つまり、おった ちからは 光に ならず、ふたつの えきを あわせる スイッチの やくめを して います。では、あわさると なにが おきるのでしょう。

ケミカルライトは、プラスチックの細い筒の中に、薄いガラスの管が入っています。管の中と外には、別々の液が入っていて、ふだんは混ざりません［1］。

折るとガラスの管が割れ、振ると2つの液が混ざります。混ざった液の中で化学反応が起き、光が出ます［1］。

2つの液のうち一方には過酸化水素、もう一方にはシュウ酸エステルと蛍光色素が入っています。どちらを管に入れるかは資料によって書き方がちがい、製品によっても違うと考えられます［1］［3］。

つまり、折る力は光に変わりません。折る動作は、2つの液を出会わせるスイッチです。では、出会った液の中で何が起きているのでしょうか。次の章で順にたどります。

ケミカルライトは、プラスチックの筒の中に、液と、割れやすいガラス管が入った構造をしている。ガラス管を折って割り、振って混ぜると、成分が出会って発光する［1］。折る動作が光に変わるのではなく、反応物を使うまで分けておくための仕掛けである。

成分の振り分けは、資料で食い違う。英語版Wikipediaは、筒の側にシュウ酸ジフェニルと蛍光色素と塩基触媒（多くはサリチル酸ナトリウム）、ガラス管に過酸化水素が入るとする［1］。大学の化学実験の解説（テンプル大学）には、管にシュウ酸エステル、筒に過酸化水素と書いたものがある［3］。製品や設計で違う可能性があり、この記事では「一方に過酸化水素、もう一方にシュウ酸エステルと色素」という点だけを共通の事実として扱う。

この反応は、混ぜた瞬間から進み、途中で止められない［1］。では、混ざった中で何が起きるのか。

光る までには、3つの ステップが あります［3］。

まず、かさんかすいそが、シュウさんエステルと くっつきます。すると、とても こわれやすい ものが できます［3］。

つぎに、その こわれやすい ものが、すぐに こわれて、二さんかたんそ（ものを もやした ときにも でる きたい）に なります。こわれる ときに、エネルギーが でます［3］。

さいごに、その エネルギーを「いろそ」が うけとります。いろそは、うけとった エネルギーを 光として はきだします［3］。

ボールを うけとって、ぽーんと なげかえす ところを おもいうかべて ください。こわれやすい ものが ボールを なげ、いろそが うけとって、光を なげかえすのです。ただし、ほんとうは ボールが とぶのでは なく、エネルギーが いろそに わたされます。いちばん だいじなのは、はじめの くすりの はんのうだけでは、目に みえる 光は ほとんど でない ことです。いろそが いて、はじめて 光ります［2］。

光るまでの流れは、大きく3段階です［3］。

1. 過酸化水素がシュウ酸エステルを酸化し、フェノール類と、とても不安定な中間体ができます。この中間体は、すぐに1,2-ジオキセタンジオンという物質を経て変化していきます。
2. 最後は二酸化炭素に分解します。分解するときにエネルギーが出ます。
3. そのエネルギーを蛍光色素が受け取り、元の状態に戻るときに光を出します。

ここで大事なのは、反応そのものでは目に見える光が出ないことです。英語版Wikipediaの「ペルオキシシュウ酸」の項は、蛍光色素がないと、エネルギーは熱として出るだけで、色素があるときに光が出ると書いています［2］。光を出す役は、色素です。

たとえるなら、ボール投げです。不安定な中間体が投げたエネルギーのボールを、色素が受け取って、光にして投げ返します。

反応は3段階で説明される［3］。

1. 過酸化水素がシュウ酸エステルを酸化し、フェノール類と、不安定な過酸エステル（中間体）を生じ、これが環状の1,2-ジオキセタンジオンになる。
2. 1,2-ジオキセタンジオンは速やかに二酸化炭素2分子に分解し、エネルギーを放出する。
3. そのエネルギーが蛍光色素を励起し、励起状態の色素が基底状態に戻るとき光子を放つ。

この反応系は、1967年にラウトらがシュウ酸ジフェニルで報告した、とWikipediaにある［2］。シュウ酸エステル、過酸化水素、蛍光色素の組み合わせで、一般にペルオキシシュウ酸化学発光と呼ばれる［2］。ケミカルライトに使われるシュウ酸エステルの代表は、TCPO（シュウ酸ビス（2,4,6-トリクロロフェニル））である［2］。

色素がなければ、中間体が分解して出るエネルギーは熱になるだけだ［2］。光を出すのは反応物ではなく、受け取った色素である。色素へのエネルギーの渡し方は、中間体と色素の間で電子が移る「CIEEL機構（化学的に誘起された電子交換発光）」で説明されることが多いが、あくまで提案されている機構であり、詳細は確かめきれていない［2］。

あおい 光や あかい 光は、中の えきが ちがうからでは ありません。いろそが ちがうのです［3］。

おなじ しくみで、いろそだけ かえると、あお、みどり、きいろ、オレンジ、あかと、いろいろな 光が つくれます［3］。いろそは、うけとった エネルギーを、その いろそ ならではの いろの 光に して だします。

ふたつ いじょうの いろそを まぜると、白などの ほかの いろも つくれると いわれます［1］。

おまつりで 見る 光る スティックの いろが たくさん ある のは、そのためです。

ケミカルライトの色は、混ぜる蛍光色素で決まります。同じ反応でも、色素を替えれば色が変わります［3］。

テンプル大学の化学実験の解説には、色素の例が出ています。青は9,10-ジフェニルアントラセン、緑は9,10-ビス（フェニルエチニル）アントラセン、赤はローダミンBなどです［3］。同じ「アントラセン」の骨組みに、くっつける部分を変えると、出す光の色が変わるのです。

また、複数の色素を混ぜて、白やオレンジなどの別の色を作ることもできると英語版Wikipediaにあります［1］。お祭りの光る棒がカラフルなのは、中の反応を替えているのではなく、色素を替えているからです。

テンプル大学の解説は、発光色が色素の構造で決まるとして、次の例を挙げる。青：9,10-ジフェニルアントラセン、緑：9,10-ビス（フェニルエチニル）アントラセン、黄：1-クロロ-9,10-ビス（フェニルエチニル）アントラセンまたはルブレン、橙：5,12-ビス（フェニルエチニル）ナフタセンまたはローダミン6G、赤：ローダミンB［3］。

色素ごとに励起状態から基底状態に戻るときのエネルギー差が違い、放出される光の波長が変わるためである。複数の色素を混ぜて白などを作る例、赤外線を出すタイプもある［1］。反応物の側は共通で、色素だけ入れ替えて色のバリエーションを作れるという設計の自由度が、この方式の特徴だ。

ペルオキシシュウ酸反応では、色素の一重項励起エネルギーが高いほど補正後の発光強度が下がり、色素の酸化電位が高いほど強度が上がる、という傾向も報告されている［2］。ただしこれは解説資料の記述であり、個々の色素の明るさを詳しく比べた原論文は、この記事では確かめていない。

ケミカルライトは、まわりの おんどで、光りかたが かわります［3］。

あたたかい ところでは、はんのうが はやく すすみます。そのため、光は 明るく なりますが、すぐに おわって しまいます。つめたい ところでは、はんのうが ゆっくり なります。光は うすく なりますが、ながく つづきます［3］。

くすりが 同じ りょうしか ないので、はやく つかうと はやく なくなり、ゆっくり つかうと ゆっくり なくなる、ということです。

光りおわった ケミカルライトは、もう 光りません。はんのうが、おわって しまったからです。

温度が高いと反応が速く進み、光は明るくなりますが、短い時間で終わります。温度が低いと反応がゆっくり進み、光は暗くなりますが、長持ちします［3］。

同じ量の反応物を、急いで使うか、ゆっくり使うかの違いです。明るさと持続時間は、トレードオフになっています。

英語版Wikipediaには、冷蔵庫で冷やしてから折ると最初の明るさが穏やかになること、凍らせたものは温まるとまた光り出すことも書かれています［1］。冷やすと反応が止まるのではなく、遅くなるだけだと分かります。

光り終わった棒は、反応物が使い切られたため、もう光りません。何度でも使える仕掛けではないのです。

温度が上がると反応速度が増して発光は明るくなるが、反応物が早く消費されるため持続時間は短くなる。冷やすと逆で、暗いが長持ちする［3］。化学反応の一般的な温度依存性が、そのまま見える例だ。

英語版Wikipediaは、使用前に冷蔵すると初期の明るさが均一化されること、凍らせたものが温まると再び発光を始めることも述べている［1］。低温で反応が遅くなっているだけで、止まってはいない。

電池も電球もない道具の光量を、温度で調整できる点は、実用上の特徴でもある。同じWikipediaの記述では、一度反応が始まると止められず、再利用もできない［1］。

なお、中の液には、フェノールなど皮膚や目を刺激しうる物質が含まれる［1］。折ったり切ったりしたあとの扱いには、注意が必要だ。

ケミカルライトの 光は、さわっても あつく ありません。ホタルイカの 光も、おなじです。このような 光は「つめたい 光」と よばれます。

でも、つかって いる くすりは べつものです。ホタルイカは、体の なかで つくる 生きものの くすりを つかいます。ケミカルライトは、人が つくった くすりを つかいます。

ホタルイカの はなしは、「ホタルイカは、なぜ 光るの？」の きじに あります。

ケミカルライトの光は、触っても熱くありません。熱をほとんど出さずに光るこの現象を、化学発光といいます。ホタルイカなどの生き物が光る生物発光も、仲間です。

ただし、反応の中身は別物です。ケミカルライトは、人が合成したシュウ酸エステルと蛍光色素の組み合わせで光ります。生き物の光は、体の中で作られる物質と酵素が関わります。ホタルイカの話はホタルイカの記事に書きました。

ケミカルライトは、化学反応のエネルギーが熱ではなく光として出る化学発光の例で、生物発光（ホタルイカやホタル）と同じ「冷光」に分類される。ただし反応の中身は別で、ケミカルライトは合成されたシュウ酸エステルと蛍光色素の系、生物発光は体内の発光物質と酵素が関わる系である。ホタルイカの発光については別の記事で扱った。

シュウ酸エステルの反応を使ったこの方式の開発は、1960年代以降の研究にさかのぼる。英語版Wikipediaは、アメリカン・シアナミド社のラウトが1971年に鍵となる化合物を発明したとし、1970年代半ばには現在に近い設計の特許が出たと述べている［1］。1967年のラウトらの報告と合わせて、おおまかな時期の目安として読むのがよい。

もし おうちに ケミカルライトが あれば、おとなの 人と いっしょに ためして みましょう。まず、くらい ところで、ポキッと おって、ふって、光るのを 見ます。つぎに、おなじ ケミカルライトを 2ほん よういして、おって ふってから、ふくろに いれた まま、ひとつは つめたい 水、もうひとつは ぬるい 水に いれて、光りかたを くらべます。

どちらが 明るいかな。どちらが ながく 光るかな。あたたかい ほうが 明るく なると いわれて います。おわったら、ケミカルライトは、えきが もれない ように ちゃんと すてましょう。つよく おりすぎたり、ハサミで きったり しては いけません。なかの くすりが もれると あぶないからです。

ケミカルライトを、大人と一緒に使ってみましょう。ぬるま湯と冷たい水を用意し、同じ種類の2本を、折ってからそれぞれの水に入れます。水が入らないように、袋に入れたままにします。明るさの差を暗い部屋で比べて、どちらが明るいか、どちらが長く光るかを見ます。熱湯は使いません。

もっと知りたいときは、テンプル大学の化学実験の解説（出典［3］）が、化学式つきで反応を説明しています。色素による色の違いは、化学の教科書にも出てきます。強く曲げたり、はさみで切ったりすると、中の液やガラス片が漏れて危険です。

ケミカルライトを2本用意し、同じ条件で、一方を冷水、他方をぬるま湯に入れて、明るさと持続時間を比べる。袋に入れたまま行い、熱湯は使わない。大人と一緒に行い、折ったあとの内容物には触れない。

調べるときの出発点は、出典［1］［2］［3］である。ただし、これらはWikipediaや大学の実験解説で、一次資料ではない。CIEEL機構の議論や、色素ごとの発光量子収率などの詳細は、化学の論文や専門書で確かめる必要がある。