Conclusion

.......... Pour conclure, on remarque que l'Homme s'est longtemps inspiré de la luminescence dans la nature, notamment chez les lucioles et les poissons abyssaux, pour plus tard réussir à créer sa propre chimiluminescence grâce à la découverte du luminol.

...... En effet, la réaction entre le luminol et le péroxyde d'hydrogène ressemble très fortement à celle qui a lieu dans la nature entre la luciférine et la luciférase.

...... Cette découverte à permis à de nombreux progrès de voir le jour, par exemple en criminalistique. En ce moment, des recherches sont effectuées sur l'utilisation du luminol dans la médecine, notamment comme gène marqueur lors d'études sur les maladies génétiques.

b) Dans la criminalistique

......La criminalistique est l'ensemble des techniques mises en œuvre par la Justice et la Police pour établir la preuve d'un délit ou d'un crime et d'en identifier son auteur.
......La physique et la chimie sont au cœur de la police scientifique. Elles s’appliquent à de nombreux domaines : la toxicologie (recherche de poisons), la balistique (nature et trajectoire de la balle), identification des explosifs et détections des incendies. Depuis 2003, l’invention du « blue star », produit à base de luminol, permet de retrouver les traces de sang effacées, ainsi la chimie rentre également dans le domaine de la criminalistique.


Utilisation en criminalistique
Théorie :
......Le luminol est utilisé par la police scientifique pour repérer les traces de sang même si celles-ci ont été nettoyées. L'enquêteur prépare une solution de luminol et d'activateur et la pulvérise sur toute la surface du lieu des investigations. Le fer présent dans le sang va alors catalyser la réaction chimique qui provoque la luminescence, révélant l'emplacement du sang. L'éclat est bleu et dure environ 30 secondes. La pièce doit être assez sombre afin de détecter celui-ci. Toute émission de lumière est archivée par une photographie à temps de pose élevé.

Inconvénients :
......Le luminol possède des inconvénients pouvant limiter son utilisation dans les enquêtes criminelles :

• Le luminol réagit en présence de cuivre ou d'un alliage de cuivre, de raifort, et de certains décolorants. Ainsi, si une scène de crime est patiemment nettoyée à l'aide d'une solution diluée d'eau de Javel, celle-ci va devenir entièrement fluorescente, camouflant les éventuelles traces organiques comme le sang.

• Le luminol va également détecter les petites quantités de sang présentes dans l'urine et il peut également réagir si du sang animal était présent dans une pièce testée.

• Le luminol réagit aux matières fécales, produisant le même éclat que s'il s'agissait de sang.

• La présence de luminol peut empêcher de pratiquer d'autres tests. Cependant, il a été montré que l'ADN peut être extrait avec succès d'échantillons traités avec du luminol.

...

a) Les Glowsticks

...... Le mélange chimique entre les deux produits d'un Glowsticks produit une lueur par un phénomène de chimiluminescence lorsque le luminol est en présence d'ions hydroxydes et d'oxygène. C'est une réaction d'oxydo-réduction.

...... Les avantages de ce type d'éclairage tiennent surtout du fait qu'ils ne sont ni toxiques , ni inflammables, de plus, ces tubes ne nécessitent pas de batterie.

Chimie présente dans les Glowsticks :


...... Le Glowstick contient des composés chimiques variables ainsi qu'un colorant flurorescent (en général, un fluorophore). La solution contenue dans le tube est un mélange du colorant et du luminol. La capsule interne contient elle un peroxyde d’hydrogène (eau oxygénée). Le mélange des deux provoque une réaction chimique lors de laquelle le luminol est oxydé et donne deux molécules de phénol et une molécule de peracide. Ce dernier se décompose spontanément en dioxyde de carbone, ce qui produit de l'énergie qui excite le colorant. Le colorant se désexcite en émettant un photon. La couleur de la lumière émise dépend de la structure du colorant.



...... Les colorants utilisés dans les Glowsticks produisent généralement de la fluorescence lorsque soumis à un rayonnement ultraviolet, si bien qu'un tube déjà utilisé rayonnera encore sous une lumière noire. En ajustant les concentrations relatives des réactifs, les industriels peuvent produire des glowsticks qui rayonnent vivement pendant un temps bref ou faiblement sur une longue durée.

3- Applications

...... La chimiluminescence est présente dans de nombreux domaines:

• Dans les " Glowsticks ".

• En criminalistique.

• Lors d'études environnementale.

• Dans la médecine.

...... Dans le cadre de notre TPE, nous avons choisit de présenter la chimiluminescence à travers les Glowsticks, puis dans la criminalistique.

2- Comment fonctionne ce phénomène ?

.
Expérience de Chimiluminescence

Que la lumière soit !

...... On assiste à un phénomène de chimiluminescence lorsqu'une réaction chimique aboutit à la formation d'un produit dans un état électronique excité, lequel produit revient à son état fondamental en émettant de la lumière visible.

Réactifs:

- Solution A: dissoudre 0,1 g de luminol dans 400 mL d'eau et ajouter 5 mL de NaOH à 10%.

- Solution B: dissoudre 1,5 g de hexacyanoferrate (III) de potassium, K3Fe(CN)6, dans 400 mL d'eau. Ajouter, au moment de la démonstration, 3 mL de peroxyde d'hydrogène (eau oxygéné, H2O2) à 30%.

Démonstration:

....... Assombrir la pièce et déverser simultanément les solutions A et B dans un grand entonnoir déposé sur un cylindre gradué de 1 L, au fond duquel on a préalablement déposé quelques cristaux d'hexacyanoferrate (III) de potassium. On assiste alors à l'émission d'une lumière bleu-verdâtre.

Explications:

...... Cette production de lumière "froide", c'est à dire d'origine non-thermique au contraire des lampes à incandescence, résulte de la décomposition oxydative du luminol, aboutissant à un produit "excité" qui se désactive ensuite en émettant de la lumière visible. Le mécanisme de la réaction chimique en question fait intervenir un anion radicalaire appelé superoxyde (O2-) résultant de la décomposition de peroxyde d'hydrogène en milieu basique sous l'effet de l'hexacyanoferrate (III) de potassium.

Schéma:

1- Chimiluminescence du luminol

...... Le luminol est un produit chimique présentant une chimiluminescence avec un éclat bleu caractéristique, lorsqu'il est mélangé avec un oxydant adéquat. Il s'agit d'un solide cristallin, blanc jaune qui est soluble dans la plupart des solvants organiques polaires, mais insoluble dans l'eau.

...... Le luminol est utilisé en criminalistique pour détecter les faibles traces de sang laissées sur les scènes de crime. Il est également utilisé par les biologistes pour détecter le cuivre, le fer et le cyanure.

La formule brute du luminol est C8H7N3O2, c’est un isomère.

...... Un oxydant est nécessaire afin de provoquer la luminescence du luminol. Habituellement, une solution de péroxyde d'hydrogène (H₂O₂) et un sel hydroxyde aqueux sont utilisés comme activateur. En présence d'un catalyseur - comme un composé ferreux – le péroxyde d'hydrogène est décomposé en eau et en dioxygène :

2H₂O₂→O₂+2H₂O

...... Dans le cadre d'un laboratoire, le catalyseur utilisé est souvent du ferricyanide de potassium. Pour la détection criminologique de sang, le catalyseur est le fer présent dans l'hémoglobine. Les enzymes de beaucoup de systèmes biologiques sont également susceptibles de catalyser la décomposition de péroxyde d'hydrogène.

II- La chimiluminescence

Il est impossible de réaliser une expérience modélisant la réaction de bioluminescence, c'est la chimiluminescence.


......La chimiluminescence est un phénomène de réaction chimique ayant pour conséquence la production de lumière, cette émission de lumière se produit lorsqu'une molécule instable repasse à un état stable.

...... Le substrat de la bioluminescence peut-être expérimentalement remplacé par des composés chimiluminescents tel que le luminol. Comme la luciférine, le luminol est oxydé au cours d'une réaction d'oxydo-réduction, il atteint un état instable et rejette un photon lumineux afin de revenir à son état fondamental.

La chimiluminescence est utilisée dans de nombreux domaines et permet une utilisation variée :

• - Dans les objets décoratifs lors de fêtes nocturnes, les " Glowsticks" .
  
• - Dans la criminalistique.
• - Dans la médecine.
• - Lors d'études environnementales, pour détecter le dioxyde d'azote.

Dans le cadre de notre TPE , nous avons choisis de traiter la chimiluminescence dans les Glowsticks, puis dans la criminalistique et nous terminerons par la médecine.