Les incroyables expériences de chimie : le luminol

Tout le monde a déjà vu, à la télé, des experts de la police scientifique passer une scène de crime au luminol. Et révéler d’une lumière bleue, les traces de sang que les criminels espéraient dissimuler. Les explications en vidéo de Laure-Lise Chapellet, docteur en chimie à l’ENS de Lyon.

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Le luminol, c'est un produit chimique de formule C₈H₇N₃O₂. Celui que pulvérisent les experts des séries télé - et de la vraie police scientifique -- sur les scènes de crime pour mettre en lumière les traces de sang. Il se présente sous la forme d'un solide cristallin blanc.

Pour reproduire l'expérience présentée dans la vidéo, il vous faudra réunir le matériel suivant :

4 éprouvetteséprouvettes graduées de 25, 50, 100 et 200 mL,
2 erlenmeyer de 250 et 500 mL,
capsule de pesée + spatule,
eau distilléeeau distillée 140 mL.

Ainsi que ces quelques produits dont certains sont à manipuler avec précaution :

Le protocoleprotocole à suivre ensuite est le suivant :

Dans l'erlenmeyer de 500 mL, dissoudre 100 mg de luminol dans 100 mL d'une solution de soudesoude à 1 %.
Dans l'erlenmeyer de 250 mL, mélanger 20 mL de solution à 10^-2 M de K₃FeCN₆, 40 mL de H₂O₂ et 140 mL d'eau distillée.
Éteindre la lumière et verser la solution de fer/H₂O₂/eau dans l'erlenmeyer contenant le luminol.

Le luminol réagit avec l’eau oxygénée

Pour bien comprendre, il faut d'abord se rappeler qu'une réaction chimiqueréaction chimique peut produire des moléculesmolécules dans un état dit excité. Des molécules, en quelque sorte, chargées en énergieénergie. Ces molécules n'auront alors qu'une seule envie : libérer leur surplus d'énergie et retrouver leur état fondamentalétat fondamental. Et pour cela, elles pourront émettre de la lumière. C'est ce que les chercheurs appellent la chimiluminescence.

Ici, le luminol -- qui a déjà perdu des hydrogèneshydrogènes sous l'effet de la soude à laquelle il est mélangé -- est oxydé par une solution contenant de l'eau oxygénéeeau oxygénée. La réaction chimique qui se produit libère du diazote gazeux ainsi que des molécules dans un état excitéétat excité. En émettant des photonsphotons, celles-ci retrouvent leur état fondamental de plus basse énergie.

C'est donc bien la présence d'eau oxygénée qui permet la réaction. Mais cette réaction apparaît extrêmement lente. Sauf en présence d'un catalyseurcatalyseur tel que le fer. Du fer comme on en trouve dans notre sang. Et comme il suffit de très peu de fer pour catalyser la réaction, l'opération peut permettre de détecter des traces de sang même infimes grâce à l'émissionémission d'une lumière bleue caractéristique.

Une première approche du phénomène

Le phénomène observé ici correspond à de la chimiluminescencechimiluminescence. Les réactifsréactifs mélangés, se transforment au cours d'une réaction chimique qui produit une molécule avec un trop-plein d'énergie (état excité P*). Cette molécule se décharge de son énergie excédentaire (désexcitation) en émettant une lumière bleuelumière bleue et en formant un composé plus stable P. L'émission de lumière s'arrête lorsque qu'il n'y a plus de molécule excitée P* dans le milieu.

Pour aller plus loin

Le luminol L-H₂ est déprotoné par la soude pour donner L-H^- qui est oxydé en présence d'eau oxygénée et de fer (III) en L-ox. Une réaction de rétro cycloaddition libère ensuite du diazote gazeux et le produit P*. Le produit P* se forme dans un état excité TT₁, il subit ensuite un croisement intersystème (CIS) vers un produit P*-S₁ dans un état singulet. Le produit P*-S₁ se désexcite en émettant de la lumière pour aboutir à son état de plus basse énergie (état fondamental) P-S₀. Cette dernière désexcitation constitue un phénomène de fluorescence.