Comment la chimie permet elle à la police scientifique de résoudre une enquête?

« GRAND ORAL PHYSIQUE INTRODUCTION : Comment la Chimie permet-elle à la police scientifique de résoudre une enquête ? PRINCIPE : Le luminol est un composé organique de formule brute C8H7N3O2 dont la réaction avec certains oxydants conduits à l’émission d’une lumière d'un éclat bleu caractéristique.

On parle de chimiluminescence.

L'oxydant habituellement utilisé est l'eau oxygénée H2O2 (aq).

On obtient alors après réaction des ions aminophtalate, du diazote et de l'eau.

Les ions aminophtalate sont dans ce cas dans un état excité.

Ils vont retrouver leur état de repos en «dégageant leur surplus d'énergie» sous forme de photons, ce qui se traduit par l'émission d'une lumière bleue.

Toutefois, cette réaction est très lente.

Par contre, elle se produit rapidement en présence d'un composé contenant des ions fer III (composé ferrique).

L'hémoglobine des globules rouges du sang contient des ions fer III. Le luminol va servir à déceler des traces de sang, même infimes, diluées par lavage ou séchées.

Ainsi les techniciens de la police scientifique pulvérisent un mélange de luminol et d'eau oxygénée.

Au contact des endroits où du sang est tombé, des chimiluminescences apparaissent avant de s'éteindre environ 30 secondes après.

Un appareil photo mis en pose lente permet de localiser ces traces I-Réaction d’oxydoréduction entre le luminol et l’eau oxygénée(S1 et S2) Pour illustrer cette réaction, deux solutions sont préparées : - une solution S1 avec 1 g de luminol, 250 g d'hydroxyde de sodium NaOH (s) et de l'eau distillée. - une solution S2 constituée de 0,5 mL d'eau oxygénée à 110 volumes. 1/ Equation Couples mis en jeu : Les demi-équations sont donc : An contact de l’eau, le luminol est oxydé en C8OH5NO42- (en libérant 6moles d’ions hydrogène H+, en dégageant du gaz N2 et 4 moles d’électrons). (Pour se transformer en eau, l’eau oxygénée capte des ions hydrogène H + et des électrons.

On multiplie par deux pour capter 4 moles d’électrons libérées dans l’équation précédente). En combinant les deux équations on trouve donc : En simplifiant l’équation on obtient donc : ETATS Quand on fait la réaction en milieu acide la réaction est très lente.

On va donc passer en milieu basique pour accélérer la réaction(car le but de l’expérience est d’accélérer la réaction qui est très lente), pour cela on va ajouter des ions HO- car on sait que : On ajoute donc deux ions hydroxyde des deux cotés pour éliminer les ions H+ : ETATS 2/Quantité introduite de H2O2 Le titre d'une eau oxygénée exprime le volume de dioxygène (mesuré en litres dans les conditions normales de température et de pression) que peut libérer un litre d'eau oxygénée lors de la réaction de dismutation : 2 H2O2 (aq) = O2 (g)+ 2 H2O (l). Dismutation : La dismutation est une réaction chimique dans laquelle une espèce joue à la fois le rôle d'oxydant et de réducteur. Ainsi, une eau oxygénée à 110 volumes a une concentration molaire C = 9,8mol.L-1. 3/réaction lente La réaction entre le luminol et l'eau oxygénée est réalisée maintenant dans une enceinte fermée.

On rappelle que le mélange réactionnel a un volume V = 350 mL.

La formation de diazote crée une surpression qui s'additionne à la pression de l'air initialement présent.

Grâce à un capteur de pression, on mesure, en fonction du temps, la valeur de la pression P à l’intérieur de l'enceinte.

Soit P0la pression due à l'air régnant initialement dans l'enceinte, T = 300 K la température du milieu (supposée constante durant l’expérience) et Vgaz= 2,1 L, le volume de gaz contenu dans l'enceinte.

Tous les gaz sont considérés comme parfaits. D’après la loi des gaz parfaits au début de la réaction P0.Vgaz = n(air).R.T Soit n(N2) la quantité de matière de diazote formé au cours de la réaction, on trouve au cours de la réaction comme équation : On cherche à isoler la surpression Soit n1et n2 les quantités initiales de matière de luminol et d'eau oxygénée.

Les ions hydroxydes HO– (aq) sont introduits en excès.

Déterminer la valeur de l'avancement maximum noté xmax.

Dans ce tableau, la quantité de diazote correspond exclusivement au diazote produit par la réaction. Avancement Etat Initial 0 Etat intermédiaire Etat final C8H7N3O2(aq) + 2H2O2(aq) +… = N2 =1,4x103mol N2-2x 0 x N1=2,0×10–3 mol N1-x xmax N1-xmax N2-2xmax xmax Si le luminol est le réactif limitant : n1 – xmax = 0 3 mol Si l’eau oxygénée.... »