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colChimiluminescencecol2

Ce nom se réfère à une réaction chimique entraînant une émission de lumière. Au travers de cette page, nous parlerons simplement des deux types de réaction les plus connus à ce jour.

gl Le premier, et probablement le plus célèbre, a comme principal réactif le luminol. Ce dernier a été découvert par Huntress, Stanley et Parker en 1934, mais c'est seulement en 1942 que Weber a montré sa capacité à émettre de la lumière. Depuis cette date, cette molécule organique a été utilisée pour un grand nombre d'applications.

Voici le mécanisme de cette réaction (merci à http://fr.wikipedia.org/wiki/Luminol) :

luminol

 

A travers ce schéma, vous pouvez voir que la lumière est émise par la recombinaison d'un peroxyde instable obtenu par réaction avec le dioxygène. Pour cette raison, beaucoup d'applications utilisent le peroxyde d'hydrogène pour fournir de l'oxygène. Pour permettre la réaction, un catalyseur tel qu'un sel ferreux doit être utilisé pour décomposer le peroxyde d'hydrogène.

C'est pour cela que le luminol est utilisé en criminologie en raison de la présence de sel ferreux dans le sang.

 

Le luminol est utilisé aussi dans plusieurs autres applications, comme pour les tests et les analyses biochimiques, la lumière froide dans les systèmes de sécurité, ainsi que dans le système éducatif afin de rendre la chimie plus attrayante.

     

bl2 Le second type de réaction produisant un phénomène de luminescence utilise le principe du transfert d'énergie.

Cette réaction a lieu essentiellement avec des molécules organiques ayant une structure de base oxalic. Le Dr. Edwin A. Chandross a découvert le phénomène luminescent de cette réaction en 1963 (a new chemiluminescent system. Tetrahedron Lett. 1963; 12: p761-765)

Voici le mécanisme de cette réaction :

   
oxa

Nous pouvons constater que la coupure oxydante du diphenyl oxalate produit un composé phénolique et une structure intermédiaire appelée 1,2-oxethanedione qui se décompose ensuite en CO2 avec un transfert d'énergie vers le composé fluorescent. Le transfert d'énergie met le fluorophore dans un état excité et quand celui-ci revient à son état stable normal, l'excès d'énergie est évacué par émission de lumière.

Vous pouvez trouver ici quelques-uns de nos fluorophores:fluorophore

Et ici de nos peroxyoxalates :peroxyoxalate

La structure la plus simple capable de produire de la lumière avec ce type de réaction est le chlorure d'oxalyl. Le petit film ci-dessous montre sa réaction en présence d'un polymère conjugué qui joue le rôle du fluorophore ;

Dans ce film nous avons ajouté goutte à goutte une solution de peroxyde d'hydrogène dans une solution de THF contenant du MEH-PPV et du chlorure d'oxalyl. Nous pouvons observer la formation du CO2 (bouillonnement) qui donne un effet de flamme au liquide. Nous pouvons aussi remarquer la disparition de la couleur rouge donnée par le fluorophore. Cela s'explique simplement par le fait que, en plus du CO2 la réaction produit du dichlore qui s'additionne aux doubles liaisons du polymère, qui en perd donc sa conjuguaison, supprimant les propriétés colorantes et fluorescentes de ce matériau. Voici la réaction secondaire qui intervient dans cette expérience :

cl2

Vous avez besoin de MEH-PPV, Cliquez ici :conjugated polymer

En raison de la réactivité excessive de la décomposition du chlorure d'oxalyl, cette réaction n'est utilisée que pour faire des réactions spectaculaires.

En revanche, la chimiluminescence du peroxyoxalate peut être utilisée selon les besoins en changeant le solvant et le réactif, comme nous l'avons fait dans ce deuxième film.

Ici, nous avons utilisé le Bis(pentafluorophenyle)oxalate et un fluorophore qui ont été dissous tous les deux dans du dichloromethane et que l'on a ajouté goutte à goutte à une solution de peroxyde d'hydrogène et d'hydroxyde de potassium.

Cette réaction chimique a, par ailleurs, un grand nombre d'applications, la première d'entre elles étant la création de lumière froide comme les bâtons lumineux bien connus (Cyalum ou snapstick). Grâce à la présence de plusieurs réactifs, il est possible de configurer comme on le souhaite la couleur de la lumière ainsi que la durée de l'émission, c'est ce qu'on peut voir dans le film ci-dessous :

Vous pouvez acheter plusieurs de ces réactifs en allant sur notre page produits en cliquant ici :product page

 

 
La lumière froide est utilisée pour différents usages comme la plongée sous-marine, les balises de détresse, mais aussi dans les endroits où la chaleur et les flammes sont interdites comme, par exemple, les laboratoires où sont fabriqués des explosifs. Ce type de chimiluminescence est utilisé aussi en chimie analytique à travers l'usage de spectromètres ou d'autres appareils pour déterminer des composés organiques, du peroxyde d'hydrogène ou d'autres produits tels les oxydes d'azote. Il est habituel d'utiliser un imidazol tel que la lophine comme molécule émissive pour réaliser l'analyse des métaux. Vous pouvez acheter ce genre de molécule en cliquant ici :imidazol On peut ajouter qu'il existe plusieurs autres utilisations de ce type de structure, en particulier en médecine et biochimie.
     
 

 

 
 
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