ChimiluminescenceLa chimiluminescence est un phénomène de réaction chimique ayant pour conséquence la production de lumière. Une réaction de ce type est l'oxydoréduction du luminol (3-aminophthalhydrazide) par l'eau oxygénée, par exemple, ou un quelconque hydroxyde.

Principe de chimiluminescence

1-Notion de Base   :

Dans la matière(atome) à l’état fondamental, les électrons gravitent autour du noyau en occupant leurs niveaux d’énergie ou orbites le plus bas. Lorsque de l’énergie est fourni à la matière sous forme de chaleur ou sous forme de rayonnement ,  cette énergie est absorbée par ses électrons qui passent à un niveau d’énergie supérieur à leurs niveau fondamental (état excité). Le retour à l’état fondamental de ces électrons excités est accompagné de l’émission de Photons (Lumière) dont la  longueur d’onde est fonction de la différence d’énergie entre le niveau d’énergie à l’état excité et le niveau d’énergie fondamental.

2 Principe général de la chimiluminescence   :

La chimiluminescence s’observe suite à une réaction chimique qui produit une molécule se trouvant dans un niveau d’énergie excité. Pour retomber dans son niveau d’énergie fondamental (niveau le plus stable), cette molécule émet un rayonnement (des photons).

Example   : Chimiluminescence du luminol

Mode opératoire  

La manipulation est plus parlante lorsqu’elle est effectuée dans une pièce noire. On prépare

deux solutions A et B. Juste avant la manipulation, on ajoute quelques gouttes d’eau oxygénée

dans la solution B. On verse alors, en même temps, les 2 solutions (50mL de chaque solution)

dans notre montage : un tuyau enroulé autour d’un statif avec un bécher à la sortie. Le mélange

qui passe dans le tuyau émet une lumière bleutée qui persiste quelques minutes après la

réaction.

Pour 400ml de solution :

Etat fondamental

État excité

Retour à l’état fondamental avec émission de la lumière

Solution A : 

0,1g de luminol (5-amino-1,2,3,4-tetrahydrophtalazine-1,4-dione)

5mL de NaOH 10%

Mettre au trait avec de l’eau distillée.

Solution B :

1,5g d’hexacyanoferrate(III) de potassium K3Fe(CN)6

Mettre au trait avec de l’eau distillée.

Ajouter 3mL d’eau oxygénée H2O2 30% au moment de la démonstration.

ExplicationsL’H2O2 se décompose en milieu basique et à l’aide d’un catalyseur tel que le Fe contenu dans K3Fe(CN)6. 2H2O2 > O2 + 2H2O (réaction de dismutation)On obtient alors l’anion radicalaire superoxyde O2(-)*. Ce superoxyde oxyde le luminol en un produit « excité », le 3-aminophtalate. Ce dernier se désexcite en émettant une lumière bleutée.

   

 

Applications

Utilisé dans un tube en plastique, ce phénomène permet d'obtenir une source de lumière de secours

ou bien des objets (bracelets, colliers, cerceaux, etc.) décoratifs lors de fêtes nocturnes. Voir bâton

lumineux (cyalume).

En criminalistique, le phénomène permet de mettre en évidence des traces de sang peu ou pas

visibles à l'œil nu (dans ce cas, le luminol réagit avec les ions fer des globules rouges, en produisant

de la lumière).

Lors d'études environnementales, le phénomène peut être utilisé pour la détection du dioxyde

d'azote : ce gaz réagit bien avec le luminol.

Il existe également de nombreuses applications médicales à ce phénomène, comme la détection de

cellules cancéreuses ou le dépistage des infarctus cardiaques.

En sciences judiciaires (police scientifique), pour l'analyse d'explosifs ayant un ou plusieurs

groupements NO2 (ex: TNT,Nitroglycérine etc.)

Source : Wikipédia.