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Explication de la réaction chimique

Le luminol, le sang et l'eau oxygénée.

 

La molécule de luminol a besoin d'un milieu oxydant pour pouvoir réagir.

Lorsqu'il est oxydé ( ici par l'eau oxygéné ), il libère du diazote gazeux ( N2(g) ) afin d'obtenir une molécule dans un état excité.

La molécule du  luminol va donc retrouver son état de repos après avoir libéré son surplus d'énergie : elle libère des photons.

 

 →Cette réaction est alors appellée réaction d'oxydoréduction.  

Dans notre cas l'oxydant est l'eau oxygénée( H2O2) et le luminol ( C8H7N3O2) est le réducteur, il possède donc les électrons. Il y a alors des couples redox:

  • Couple redox Eau Oxygénée: H2O2 / H2O
  • Couple redox Luminol: C8H5NO42- / C8H7N3O2
  • 

 Notre réaction doit être rapide, le luminol nécessite un milieu basique pour réagir rapidement : le milieu basique est donc également catalyseur.

En conclusion si notre réaction est effectuée dans un milieu non basique elle sera lente.

On passe du milieu acide au milieu basique en ajoutant des ions OH- (étant donné que le PH de l'eau est neutre c'est à dire: 7)

→ De même de les ions OH- , le fer présent dans le sang a pour seul rôle de catalyser la réaction, il est donc négligé dans celle-ci. Le luminol réagit alors uniquement avec l'eau oxygénée.

 

 

  • Demi-équation de réduction de l'oxydant (L'eau oxygénée):
-Equilibre des éléments autres que O et H:
H2O2...= H2O...
-Equilibre de l'élément O avec des molécules d'eau H2O:
H2O2 ... = H2O + H2O ...
-Equilibre de l'élément H avec des protons H+:
H2O2 + 2H+ ...= 2H2O ...
-Equilibre des charges:
H2O2 + 2H+ + 2e- = 2H2O

Donc l'eau oxygénée capte des protons H + et des électrons pour se transformer en eau.

  • Demi-équation de l'oxydation du réducteur (Le luminol):
C8H7N3O2 ...= C8H5NO42-
C8H7N3O2 + 2 H2O = 6H+ + C8H5NO42- + N2 +4 e-

Il y a bien équilibre des éléments chimiques et des charges. Le C8H7N3O2 au contact de l'eau se change en C8H5NO42- en libérant 6 protons H+ , 4 électrons et en dégageant du gaz N2.

→Pour combiner les deux équations, il faut multiplier par deux chaque coté de la demi-équation de l'eau oxygénée, pour capter les 4 électrons libérés lors de l'oxydation du luminol. On a alors l'équation suivante:
C8H7N3O2 + 2 H2O + 2 H2O2 + 4 H+ + 4 e- = 6H+ + C8H5NO42- + N2 + 4 e- + 4 H2O
En simplifiant, on trouve:
C8H7N3O2 + 2 H2O2 = 2H+ + C8H5NO42- + N2 + 2H2O

→La réaction doit être rapide, le luminol a besoin d'un milieu basique pour réagir rapidement : le milieu basique est donc catalyseur aussi. On passe du milieu acide au milieu basique en ajoutant des ions HO- , ce qui nous donne:

C8H7N3O2 (aq) + 2 H2O2 (aq) + 2 HO-(aq) --> C8H5NO42-(aq) + 2 H+(aq) + 2 HO-(aq) + N2 (g)+ 2 H2O (l)

et grace à: H+ + HO- = H2O , on a:

C8H7N3O2 (aq) + 2 H2O2 (aq) + 2 HO-(aq) --> C8H5NO42-(aq) + N2 (g) + 4 H2O (l)

 luminol-1.png

 

A la fin de la réaction, on obtient de l'eau liquide (H2O), du diazote gazeux (N2), et des ions aminophtalates (C8H5NO42-).

 De cette oxydation du luminol par l'eau oxygénée, résulte un dégagement de lumière froide ( ou spectrale ).

 L'ion 3-aminophtalate est dans ce cas dans son état excité, il retrouve ensuite son état de repos en dégageant des photons qui provoquent une lumière visible.

            

En Conclusion


Grâce a l'oxydation du luminol par l'eau oxygénée (réaction observable grâce à sa catalysation rendue possible par la présence de fer present dans le sang et du millieu basique), la molécule du luminol va se transformer en un dianion (ion 3-aminophtalate) qui va se retrouver en état excité. Celui-ci va libérer son surplus d'énergie en dégageant des photons. Ce sont ces photons qui rendent phosphorescentes les traces de sang.

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