EXPÉRIENCE : Réaction du luminol pour produire de la lumière
Inspiré de: https://projects.ncsu.edu/project/chemistrydemos/Light/Luminol.pdf
Nous voulons reproduire la réaction avec des bâtons lumineux qui utilisent du luminol et la comparer à la réaction entre la luciférine et la luciférase, en termes de luminosité et spectre d’émission.
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Hypothèse :
Le luminol créera une réaction plus lumineuse que celle de la luciférine, mais elle aura la même durée.
Matériel :
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0,2 g luminol
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4,0 g Na2CO3 (carbonate de sodium)
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24,0 g NaHCO3 (bicarbonate de sodium)
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0,5 g (NH4)2CO3 (carbonate d'ammonium)
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0,4 g CuSO4•5H2O (Sulfate de cuivre (II) pentahydraté)
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50 ml solution à 3 % de H2O2 (peroxyde d’hydrogène)
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eau distillée
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bécher
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spectrophotomètre
Consignes de sécurité :
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CuSO4•5H2O
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corrosif, irritant et toxique
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Na2CO3
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toxique et irritant
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NaHCO3
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Irritant
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(NH4)2CO3
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Inflammable, irritant, toxique, carcinogène, ne pas respirer
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Luminol
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Irritant
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Il faut donc mettre des gants, une blouse, des lunettes de protection et travailler sous la hotte.
Protocole :
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Dissoudre le luminol, le Na2CO3, le NaHCO3, le (NH4)2CO3, et le CuSO4•5H2O avec de l’eau distillée
pour avoir une solution avec un volume de 1 ml; -
Dilluer 50 ml de la solution à 3 % de H2O2 dans 950 ml pour avoir une solution avec un volume de 1 l;
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Verser les deux solutions dans un bécher;
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Mesurer la luminescence produite par la réaction avec le spectrophotomètre.
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Résultat :
INTRODUCTION
Nous avons étudié la bioluminescence chez les lucioles et les planctons. Maintenant, nous allons étudier un procédé semblable avec le luminol. En étudiant la chimiluminescence, nous chercherons à voir de quelle manière nous pouvons améliorer la luminescence produite par la réaction entre la luciférine et la luciférase et comment développer des applications utiles.
Étude de la chimiluminescense avec le luminol
Experience Luminol
CONCLUSION
FONCTIONNEMENT DU LUMINOL ET DES BÂTONS LUMINEUX
Pour que le luminol produise de la lumière, il faut qu'il rentre en contact avec un oxydant, c’est-à-dire un réactif qui va oxyder le luminol. Lors de l'expérience, nous avons utilisé le peroxyde d'hydrogène. La solution contenant le peroxyde d'hydrogène et des ions d'hydroxyde réagit ensuite avec le luminol. Le peroxyde d'hydrogène se décompose en oxygène et en eau, et le luminol réagit avec les ions d'hydroxyde pour former des ions. Finalement, nous avons une excitation des électrons qui se traduit en une émission de photons, lorsqu’ils sont en phase de désexcitation.
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Un bon exemple de cette réaction sont les bâtons lumineux qui utilisent le luminol pour produire de la lumière. Dans le bâton, il y a une solution qui contient du luminol et un colorant, ainsi qu'une capsule interne avec du peroxyde d’hydrogène. Une fois que le bâton est brisé, les deux se mélangent et le luminol est oxydé, produisant notamment une molécule de 1,2 dioxétanedione qui se décompose en dioxyde de carbone. Cette décomposition produit de l'énergie, ce qui excite le colorant, et lors de la phase de désexcitation elle émet un photon.
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Dans ces deux cas, pareillement à la réaction entre la luciférine et la luciférase, nous voyons que la production d'énergie est due à une oxydation et à l’excitation d’electrons, et subséquemment une désexcitation de ceux-ci pour émettre des photons.
Même si nous n'avons pas pu mesurer directement le spectre d'émission de la réaction du luminol, nous avons quand même voulu trouver la longueur d'onde qui était émise avec la plus grande intensité. Nous avons donc analysé le spectre de la photo de la réaction. En prenant ces données de Pasco Spectrophotometry, ainsi que des données sur la lumière ambiante, dans Excel, nous avons « nettoyer » le spectre, c'est-à-dire que nous avons éliminé du spectre la lumière ambiante. Nous avons fait un graphique avec nos nouvelles données dans Capstone, et avons traçé une courbe de tendance gaussienne, ce qui nous a permis de trouver une longueur d'onde maximale de 450 nm.
Nous avons observé que le fonctionnement de la réaction luciférine-luciférase ressemblait beaucoup à la réaction du luminol. En revanche, nous avons constaté que ces deux réactions de luminescence étaient de courte durée et la quantité de lumière produise n'était pas importante. Il serait possible d'utiliser la réaction luciférine-luciférase comme la réaction du luminol dans les bâtons lumineux qui utilisent le colorant pour apporter une lumière plus brillante et de couleurs différentes. De cette manière, cette réaction pourrait être utilisée pour des bâtons lumineux alternatifs qui pourraient etre employés dans des situations d'urgence ou comme des accessoires décoratifs.
Sources
Sites et Journaux Scientifiques
Photos
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*1: By Pbroks13 (Own work) [CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], via Wikimedia Commons
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Tube contenant les solutions
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Capsule contenant le peroxyde d'hydrogène
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Solution de luminol mélangé avec du colorant
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Capsule en verre brisée, les réactifs réagissent ensemble
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Luminescence produite dans tout le baton lumineux
