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 :

• 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.
    

Explications
L’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.




Remarque
Le milieu basique sert également à placer le luminol dans sa forme dianionique.

Batons lumineux

Mode opératoire
Pas de réelle manipulation ici. On craque les bâtons de sorte que le tube de verre séparant les réactifs se brise et que la réaction s’enclenche.
Réactifs nécessaires :

• dérivé du diphényloxalate : TCPO: bis(2,4,6-trichlorophényl)oxalate ou CPPO
  
• solvant organique : diméthyl phtalate
  
• eau oxygénée
  
• catalyseur : salicylate de sodium
  
• fuorophore : colorant fluorescent (émet de la lumière pour se désexciter)

ex : coumarine, fluorescéine, rhodamine B. éosine, rubrène, mercurescéine, DPA(diphénylanthracène)
Dans ces bâtons, l’eau oxygénée est séparée du diphényloxalate et du fluorophore grâce à un tube de verre situé à l’intérieur du bâton.



Explications
A l’aide d’un catalyseur, l’H2O2 oxyde le TCPO. Un des produits formés, le dioxétane dione, se trouve dans un état excité. Il n’émet cependant pas de rayonnement mais transfert son excès d’énergie au fluorophore. Ce dernier passe alors dans un état excité et se désexcite en réémettant une lumière dont la couleur varie en fonction de la nature du fluorophore.

Remarques
Pour illustrer les différentes couleurs que peut prendre le rayonnement d’émission, nous avons dissout différents colorants dans du méthanol. Il suffit de les passer sous la lampe UV, dont le rayonnement fournira l’énergie d’excitation, pour observer la couleur du rayonnement réémis.
Les bâtons lumineux connaissent un grand nombre d’applications : en plongée sous-marine et en spéléologie, ils permettent d’éclairer des lieux sombres. Ne dégageant pas de chaleur, ils peuvent également servir de source lumineuse dans une atmosphère constituée de gaz inflammable.