Les possibilités d'expériences pour ce thème sont très restreintes, car il est difficile de se procurer de la luciférase ou encore des souches de bactéries dans l’éventualité d'un élevage. Nous avons donc décider de modéliser la réaction luciférine-luciférase, grâce au luminol, une molécule de formule C8H7N3O2. Pour rendre l'expérience plus intéressante, la solution luminescente obtenue s’écoulera dans un tube transparent sur une maquette représentant un immeuble. Pour faire durer assez longtemps la réaction il faudra préalablement mettre les deux solutions au frais, car plus la température est élevée plus les molécules réagiront rapidement entre elles.

Lorsque le luminol est oxydé en milieu basique, du diazote gazeux N2 est libéré, ce qui forme une molécule dans un état excité (où l'électron n'est plus dans son état fondamental). Cette molécule se désexcite pour retomber dans son état fondamental en émettant un photon. Les photons émis se situent dans le domaine du visible, nous pouvons donc alors admirer une lumière bleutée produite par cette réaction. Le ferricyanure de potassium sert ici de catalyseur à la décomposition de l'eau oxygénée H2O2.

Tout l'enjeu de cette expérience est de réussir à remplir le tube avant que les réactifs se consomment, c'est pour cela qu'il est préférable que la réaction soit « ralentie » par le froid. D'ailleurs, la lumière émise par cette réaction est une lumière dite froide, c'est à dire qu'elle est issue d'un processus radiatif, ou émission de lumière, contrairement à un processus durant lequel la lumière émise est d'origine thermique, comme pour une ampoule à incandescence ou un lampadaire par exemple.

Nous avons donc besoin de :

- 3 béchers

- un réfrigérateur

- 1g de Luminol  

- 10g d’hydroxyde de sodium

Hydroxyde de sodium :

- un entonnoir

- 10g de ferricyanure de potassium

Ferricyanure de potassium :

- 5ml d’eau oxygénée concentrée à 30%

Eau oxygénée :

- des gants

- des lunettes

- une blouse

- 500 ml d’eau distillée

Eau distillée :

- une éprouvette graduée

- un agitateur magnétique

Protocole à suivre :

On prépare deux solutions différentes.

Solution A :

Mettre l’hydroxyde de sodium et verser 250 ml d’eau distillée dans le premier bécher. Y ajouter ensuite le luminol puis mélanger à l’aide de l’agitateur magnétique jusqu’à complète dissolution.

Solution A :

Solution B :

Dans le deuxième bécher, ajouter 10g de ferricyanure de potassium et ajouter 250ml d’eau distillée.

Solution B :

Conserver les solutions A et B au réfrigérateur pour que la réaction dure le plus longtemps possible.

Après les avoir sorties du réfrigérateur, ajouter dans la solution B 0,5 ml d’eau oxygénée. S’assurer d’être dans l’obscurité afin que la réaction soit visible puis verser la solution B dans la solution A. Il ne reste plus qu’à admirer le résultat que nous avons obtenue!

Résultat de l'expérience :

Maquette :

Nous avons réalisé une maquette représentant un immeuble afin de verser la solution luminescente produite à l'intérieur et ainsi de représenter le potentiel éclairage du futur.

Malheureusement la réaction a duré trop peu de temps pour que nous puissions la verser dans la maquette.

Maquette :

L'équation  de l'expérience :

2OH- + 2H2O2 + C8H5N3O2 → 4H2O + C8H5NO42- + N2 + lumière

L'eau, les ions aminophtalates et le diazote sont les produits de cette réaction, on peut d'ailleurs observer des gouttelettes de diazote sur les parois du bécher ayant servi de récipient. Et le plus important la solution se met à émettre de la lumière bleutée dans les 450 nm environ.