Réactions chimioluminescentes

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Voici plusieurs réactions chimioluminescentes (ou chimiluminescentes), c'est-à-dire permettant de faire de la lumière, comme dans l'expériences de la lumière liquide, ou les mains lumineuses.

Dans ce qui suit, l'abréviation "qsp" signifie "quantité suffisante pour", ce qui veut dire "compléter avec le produit ... de manière à obtenir le volume ...". Les dosages peuvent différer des recettes données dans d'autres expériences ou autres sites.

1 Précautions

Outre les précautions en chimie qui sont d'usage, cette expérience comporte les attentions suivantes :

  • Certaines produits utilisés ici présentent des dangers mais ne sont cependant pas vendus dans le commerce grand public.

2 À base de phosphore

Voir : Le phosphore

3 À base de luminol, en milieu fortement basique

En milieu franchement basique, la réaction est rapide, l'intensité lumineuse est donc forte et de courte durée (quelques secondes).

4 À base de luminol, en milieu légèrement basique

En milieu légèrement basique (pH ~ 9,5), la réaction est lente, l'intensité lumineuse est donc plus faible mais de longue durée (plusieurs minutes).

Une belle variante consiste à laisser tomber des gouttes d'une solution d'hydroxyde de sodium NaOH SGH05 dans le mélange pour accélérer la réaction localement : les gouttes deviennent alors très lumineuses. En présence d'un colorant fluorescent on peut observer de magnifiques couleurs sur le trajet de la goutte.

5 À base de luminol, bicolore

  • Dans 40 mL d'eau distillée, dissoudre 0,8 g de NaOH SGH05 + 0,005 g de luminol + 25,0 g de carbonate de potassium K2CO3 + 1,0 g de pyrogallol SGH07SGH08. La solution est marron une fois que tout est dissout.
  • Ajouter ensuite 10 mL d'une solution à 40% de formaldéhyde (formol) SGH06. Transvaser le tout dans un bécher de 1 L.
  • Faire l'obscurité. Ajouter 40 mL d'eau oxygénée à 30% SGH05SGH07.
  • La solution émet une lumière rouge pendant 10 secondes, puis une lumière bleue pendant 10 secondes. La solution devient chaude et effervescente.

6 À base de chlorure d'oxalyle

  • Solution A : dans un récipient, mettre 50 mL de dichlorométhane CH2Cl2 SGH08 + 2 mL de chlorure d'oxalyle SGH05.
  • Solution B : dans un récipient de 125 mL environ, mettre 0,005 g d'un colorant de la liste ci-dessous + 25 mL de dichlorométhane SGH08 + 4 mL d'eau oxygénée à 3% (donc diluée).
  • Faire l'obscurité. Verser 2 mL de solution A dans la solution B en mélangeant. Le temps de lumière dépend de la température mais aussi du colorant utilisé.
Colorants couleur durée moyenne
rubrène jaune 2 min
9,10-diphénylanthracène bleu 3 min
rhodamine 6G SGH07 orange 30 s
13,13'-dibenzanthronyle SGH07 vert à jaune à rouge 40 s

7 À base d'oxalate de phényle (recette des Cyalumes®)

Colorants couleur durée moyenne
9,10-diphénylanthracène bleu 12 min si DNPO, > 3h si TCPO
Rhodamine 6G SGH07 rouge 2 min si DNPO, 30 min si TCPO
9,10-bis(phényléthinyl)anthracène vert 15 min si DNPO, > 3h si TCPO

8 À base de luminol et de sang

  • Mélanger les poudres suivantes : 0,2 g luminol + 4,0 g borate de sodium NaBO3,4H2O + 30 g phosphate de sodium Na3PO4,12H2O + 30 g sucre glace (saccharose broyé) + 4,0 g hémoglobine séchée (demander du sang de boeuf dans une boucherie par exemple).
  • Bien homogénéiser ce mélange dans un mortier pour obtenir une poudre fine.
  • Mettre 4 g de cette mixture dans une bouteille de 1 L avec 0,5 L d'eau distillée. Bien secouer.
  • Faire l'obscurité. Verser cette solution dans un fin tube, 1 m au-dessus d'un récipient. Une lumière bleue est observée.

9 À base de dichlore gazeux

Avertissement : le dichlore Cl2 est mortel SGH03SGH06SGH08 s'il est respiré en grande quantité. À faible concentration dans l'air, il est très irritant et toxique. Travailler sous une hotte aspirante ou a l'extérieur, dans un endroit dégagé.

  • Dans un bécher de 250 mL, diluer 20 g d'hydroxyde de sodium NaOH SGH05 dans 140 mL d'eau et le placer dans un bain de glace.
  • Dans un bécher de 50 mL, placer 30 mL d'eau oxygénée H2O2 SGH05 SGH07 à 30% (110 volumes) et le placer dans un bain de glace.
  • Une fois les solutions bien refroidies, les mélanger dans un récipient plus grand et faire l'obscurité dans la pièce.
  • Préparer un appareil à génération de dichlore SGH03SGH06SGH08 :
Le dichlore SGH03SGH06SGH08 se dégage par le tube flexible.
  • Faire barboter le dichlore dans la solution précédente et observer la lumière rouge. Ne pas respirer les vapeurs.


Cette réaction produit du dioxygène dans un état électronique singulet, lequel est un état excité (instable), qui se désexcite en dioxygène triplet en émettant des photons de longueur d'onde 634 nm (rouge) :

1O2*(g) → 3O2(g) + photon

En milieu basique, le dichlore se transforme en ions hypochlorite ClO et en chlorure Cl :

Cl2(g) + 2 OH(aq) → OCl(aq) + Cl(aq) + H2O

L'ion hypochlorite réagit probablement avec le peroxyde d'hydrogène pour former l'ion chloroperoxyde :

H2O2 + OCl(aq) → ClOO(aq) + H2O

lequel se dissocie en chlorure et en dioxygène singulet :

ClOO(aq) → 1O2*(g) + Cl

Cette réaction n'a lieu qu'en dessous de 4°C. L'état singulet du dioxygène n'est pas le plus stable. Mais la désexcitation vers l'état fondamental triplet n'est pas autorisé en raison de la non-conservation du spin. Cependant, l'environnement des molécules est tel que cette désexcitation est possible, mais relativement lente.

En fin d'expérience, il est conseillé de diluer les solutions dans une grande quantité d'eau et neutraliser par de l'acide sulfurique dilué.

10 Références