I- La Chimiluminescence

     Une lumière est toujours produite par le retour vers un état d'une plus petite énergie d'électrons que l'on exite. Lorsque les électrons ne sont pas exités par un mode de chauffage, on parle de luminescence.

Luminescences

 

      La chimiluminescence et sans nul doute le type de lumière froide le plus utilisé, que se soit par des spécialistes, des ménages ou par toutes autres êtres vivants comme les plantes et les animaux.

Dans une première grande partie nous étudierons le principe de fonctionnement de la Chimiluminescence, puis, nous verrons à quelles fins elle est utilisée.

 

 

Réaction de chimiluminescence

 

La luminescence est le phénomène par lequel certaines molécules portées à un état excité retourne à l'état fondamental en restituant une partie de leur énergie dégagée sous forme d'émission de lumière (les photons hv).

Lorsque l'énergie qui avait permis aux molécules de s'exciter provient d'une réaction chimique, alors on parle de phénomène de Chimiluminescence.

Phénomène Chimiluminescence : Compte tenu de réactif A et B il y a un intermédiaire réactif, période de courte durée où la molécule est sous une haute énergie et où elle est très réactive. Lorsqu'il est généré dans une réaction chimique, il va être très vite transformer en une molécule plus stable.

[A] + [B][A] + [B] → [◊] → [Produits] + lumière

= intermédiaire réactif

La décomposition de l'état excité [◊] à un niveau inférieur de l'énergie est responsable de l'émission de lumière.


Pour expliquer le principe de la Chimiluminescence nous prendrons comme un des réactifs le LUMINOL qui, étant une molécule, est associé à des réactions chimiques dont la plupart sont des réactions Chimluminescentes. Le luminol est un composé organique qui est donc composé d'atomes de carbone qui devient luminescent dans des milieux oxydants. Cette molécule porte aussi le nom de 3-aminophtalhydrazide.


Sa représentation Graphique est la suivante :

molécule de Luminol

Pour illustrer cette réaction de Chimiluminescence avec la molécule Luminol nous étudirons les réactions chimiques de cette molécule en présence d'ions hydroxydes et d'ions hydrogène (car ce dernier ne peut réagire sans ces 2 ions). Le luminol doit être mélangé à un oxydant qui sera dans notre cas le peroxyde d'hydrogène (ou eau oxygéné) H2O2. Or H2O2 forme un couple d'oxydant/réducteur avec OH- (H2O2/OH-)


Réaction de Chimiluminescence

                                                      1)                                                  2)

Nous voyons que les molécule NH et OH- (1)agissent ensemble pour donnant la molécule (2) ce qui par conséquent a créé une molécule d'O2

 

Chimiluminescence

Lors de son Etat d'exitation,  la molécule libere du dioxyde d'azote N2, et pour finir produit un photon hv  en retournant à son état fondemmental

Cependant ces éspèces chimiques prederaient des semaines voir des mois à réagir entre elles, il faut donc un catalyseur, éspèce chimique permettant d'accélérer une réaction, tel qu'un sel ferreux. En effet ce dernier accelère la réaction oxydoréduction du péroxyde d'hydrogène. C'est pour cela que le luminol est utilisé en criminologie en raison de la présence de sel ferreux dans le sang.

 

Applications de la Chimiluminescence

 

  • La Criminologie

La criminologie est la principale application de la chimiluminescence. Elle est utilisée par la police scientifique pour détecter des traces de sang, même si elles ont étés nettoyées et en très faible quantité.

Le protocole de la réaction est le suivant :

                         Réactifs :

           - 0.2 g de Luminol

           - Une solution de 300 mL de soude caustique NaOH à 0.1 mol/L

           - Une solution de 5 mL de peroxyde d'hydrogène

                         Protocole :

           - Diluer les 0.2 g de Luminol dans la solution de soude caustique, puis y rajouter la solution de proxyde d'hydrogène.

           - Dans une pièce sombre, vaporiser la solution préparée sur les taches de sang à révéler.

                         Résultats :

           - On obsèrve une réaction lumineuse d'intensité moyenne de couleur caractéristique bleue qui dure environ 5 minutes.

 

réaction sang luminol

 

Cependant, le luminol n'est pas entièrement fiable dans cette application car même si elle dtecte des traces de sang, elle détecte aussi des traces tels que de l'eau de javel et cache des potentielles taches de sang.

réaction javel luminol

 

  • L'Environnement

Lors d'études environnementales, la chimiluminescence permet de détecter la présence du dioxyde d'azote, en effet, ce gaz réagit bien avec le luminol.

Cette application est très importante car ce gaz est très dangereux, lorqu'il est inhalé, il réagit avec l'eau de la muqeuse présente dans les poumons et produit de l'acide nitrique. La détection de sources de production de ce gaz est donc très utile pour pouvoir éviter les zones à risques.

 

  • Bâtons Lumineux

Les bâtons lumineux de sécurités utilisés en sauvetage, en signalisation, l'éclairage en plongée sous marine, pour les loisirs... fonctionnent selon le même principe. le bâton en plastique souple contient un mélange d'un ester et d'un colorant fluorescent. dans cette solution, baigne une capsule de verre contnant du peroxyde d'hydrogène. Lorsque l'on déforme le bâton, la capsule se casse, les deux solutions se mélangent alors et produisent de la lumère. la couleur produite est dûe au colorant mis dans le tube.

Bâtons lumineux

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