Chimiluminescence
Lachimiluminescence,ouchimioluminescence,est la production de lumière à la suite d'uneréaction chimique.Une réaction de ce type est l'oxydo-réductionduluminol(3-aminophthalhydrazide) par l'eau oxygénée(H2O2), par exemple, ou un quelconqueoxydant.Durant une réaction de chimiluminescence, une molécule de type diester ouamideentre dans un état excité et transfère cette énergie à un accepteur (porteur de luminescence). Ce dernier, afin de revenir à son état fondamental, libère unphoton,d'où la luminescence.
Labioluminescencede certains animaux (vers luisants,plancton,etc.), végétaux (champignons) etbactéries,est une forme naturelle de chimiluminescence.
Applications
[modifier|modifier le code]- La chimiluminescence est la source deslasers dits « chimiques ».
- 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. Voirbâton lumineux(cyalume).
- Encriminalistique,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 desglobules rouges,en produisant de la lumière).
- Lors d'études environnementales, le phénomène peut être utilisé pour la détection dudioxyde d'azote:ce gaz réagit bien avec leluminol.
- Il existe également de nombreuses applications médicales à ce phénomène, comme la détection de cellules cancéreuses ou le dépistage desinfarctuscardiaques.
- En sciences judiciaires (police scientifique), pour l'analyse d'explosifs ayant un ou plusieurs groupements NO2(ex:TNT,Nitroglycérine,etc.)
Principe
[modifier|modifier le code]Il existe deux types de chimiluminescence:
- la chimiluminescence directe, dans laquelle le photon émis provient directement de la désexcitation de la molécule excitée;
- la chimiluminescence indirecte, dans laquelle l'excitation est transmise à une molécule intermédiaire (unfluorophore) qui, en se désexcitant, émet un photon.
Détection d'explosifs
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Avec un détecteur de chimiluminescence, on peut détecter des explosifs ayant un ou plusieurs groupements NO2.Le ou les explosifs se séparent par chromatographie puis se décomposent en NO à l'aide de chaleur. Après cette décomposition, NO réagit avec de l'ozoneO3pour former du NO2à l'état excité, NO2*.Ensuite NO2*perd de l'énergie et rejoint son état fondamental en émettant de la lumière (voir figure ci-contre). La lumière émise est mesurée par unphotomultiplicateur(PM), puis un signal observable est obtenu sous forme d'un pic sur un chromatogramme. L'intensitéde la lumière émise est proportionnelle à la quantité de NO, donc à celle des molécules de départ.
Exemples de composés utilisés
[modifier|modifier le code]Diesters permettant la luminescence en présence d'eau oxygénéeet derubrène
[modifier|modifier le code]| Ester | Intensité de l'émission | Durée (en minutes) |
|---|---|---|
| bis(4-nitrophénol) oxalate | Forte | 15-20 |
| bis(p-cresyl) oxalate | Pas d'émission | - |
| bis(2,4-dinitrophénol) oxalate | Très forte | 10-15 |
| bis(2,4,6-trichlorophénol) oxalate | Forte | 15-20 |
| bis(3,4,6-trifluorophénol) oxalate | Forte | <5 |
| bis(3,4,5-trimethoxyphénol) oxalate | Pas d'émission | - |
Chimiluminescence infrarouge
[modifier|modifier le code]Dans lacinétique chimique,lachimiluminiscence infrarougesignifie l'émission des photons infrarouges par des molécules d'unproduit de réactionen état d'excitation vibrationnelle immédiatement après leur formation. Les intensités des lignes d'émission infrarouge sont employées afin de mesurer les peuplements des états vibrationnels des molécules de produit[1],[2].
L'observation de la chimiluminescence infrarouge est employée comme technique de la cinétique parJohn Polanyi,qui s'en sert pour étudier lanature attractive ou répulsived'unesurface d'énergie potentielled'une réaction en phase gazeuse. En général la luminescence est beaucoup plus intense aux réactions qui pos sắc dent une surface attractive, ce qui indique que ce genre de surface favorise la déposition de l'énergie sous forme d'excitation vibrationnelle. Par contre aux réactions qui pos sắc dent une surface d'énergie potentielle il y a peu de luminescence infrarouge, ce qui indique que l'énergie est déposée surtout sous forme d'énergie translationnelle[3].
Références
[modifier|modifier le code]- P. Atkins et J. de PaulaChimie physique(4e édn française., de Boeck 2013) p.851(ISBN978-2-8041-6651-9)
- (en)Steinfeld J.I., Francisco J.S. and Hase W.L.Chemical Kinetics and Dynamics(2nd ed., Prentice-Hall 1998) p.263(ISBN0-13-737123-3)
- P. Atkins et J. de Paula p.854-5
Sources
[modifier|modifier le code]- Champiat Dominique et Jean Paul Larpent,Biochimiluminescence. Principes et applications,éd. Masson, coll. « Biotechnologies », 1993, 531 p.
- (en)Champiat Dominiqueet al.,« Applications of biochemiluminescence to HACCP » dansLuminescence,mars-,vol. 16, numéro 2, p. 193-8
- (en)Meilin Liu, Zhen Lin et Jin-Ming Lin, « A review of chemiluminescence detection in food analysis » dansAnalytica Chimica Acta,vol. 670, p. 1-10
- (en)Ana M. Garcia-Campana et Willy R.G. Baeyens,Chemiluminescence in Analytical Chemistry,Marcel Dekker, 2001, 621 p.(ISBN0-8247-0464-9)
- (en)Synthesis of Chemiluminescent Esters: A Combinatorial Synthesis Experiment for Organic Chemistry StudentsR. Duarte, Janne T. Nielsen et Veljko Dragojlovic, Journal of Chemical Education, 2004, 81 (7), p 1010
