Le luminol.
Concours technicien de la police scientifique Lille 2014
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Le
luminol ou 5-amino-2,3-dihydrophtalazine-1,4-dione est un composé
organique de formule
brute C8H7N3O2. Sa réaction
avec
certains oxydants conduit 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, elle
se compte en mois... Par contre, elle se
produit rapidement en présence d'un composé ferrique, c'est-à-dire un
composé
contenant des ions fer III.
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.
Après
avoir assombri les lieux, 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.
D'après
le site : http://la-science-rattrape-jack.
Molécule
de luminol.
Il est
synthétisé à partir de l'acide 3-nitrophtalique ( ou acide 3-nitro
benzène-1,2-dicarboxylique) et de l'hydrazine N2H4.
Il se produit une réaction de condensation avec perte d'eau, formant du
3-nitrophtalhydrazine.
Indiquer le schéma
réactionnel.
Quel type de liaison
créé-t-on lors de cette étape ?
Deux liaisons
peptidiques sont créées.
Comment appelle-t-on
la réaction permettant de passer du 3-nitrophtalhydrazide au luminol en
présence de dithionite de sodium Na2S2O4
? Citer un autre réactif permettant de faire cette réaction.
Réduction
du groupe nitro en amine primaire : fer en milieu acide.
Le
luminol est caractérisé par spectrométrie de masse.
Donner
la formule brute du luminol, sa masse molaire et sa composition
centésimale.
C8H7N3O2. M = 177 g/mol.
%C : 96/1,77 =54,2 % ; %H : 7/1,77 =3,95 % ; %N :42/1,77 =23,7 % ; % O
: 32/1,77 =18,1 %.
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Rappeler le principe
de la spectrométrie de masse.
La
spectrométrie de masse consiste à vaporiser une espèce ( dont la
molécule est notée M), puis à l'ioniser ( une ou plusieurs fois). Les
ions obtenus sont ensuite accélérés par un champ électrique. Les ions
peuvent rester inchangés ou se scinder en fragments plus petits ( eux
même chargés ou non ). Un dispositif, appelé analyseur, sépare les
différents ions suivant leur rapport masse sur charge m/q où m est la
masse de l'ion et q sa charge. les ions sont récuérés dans les
récepteurs qui génèrent un courant dont l'intensité est proportionnelle
aux nombres des ions détectés.
Un outil informatique permet
alors de représenter le spectre de la
molécule M : nombre d'ions en fonction du rapport m/q, généralement
exprimé en thomson. On représente le
schéma de principe.
Que repporte-t-on en
abscisse et en ordonnées sur un spectre de masse ?
En abscisse on note le rapport masse / charge et en ordonnée le
pourcentage relatif des pics.
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A quoi correspondent
les pics177,0, 119,0 et 91,0 donnés dans le spectre de masse ci-dessous
?
177 : pic moléculaire ;
L'acide
3-nitrophtalique, intermédiaire réactionnel peut être synthétisé de
deux manières :
A partir du
toluène.
La première étape est une protection de la position para par un acide
sulfonique qui sera éliminé plus tard par chauffage dans l'eau..
Suggérez
une voie de synthèse. Réaction de Friedel et Craft ( toluène en large excès +CH3Cl
en présence de trichlorure d'aluminium ).
L’acide
benzène-1,2-dicarboxylique est obtenu par oxydation du
1,2-diméthylbenzène par l’ion dichromate en milieu acide.
Nitration de l'acide benzène-1,2-dicarboxylique.
En nitrant
directement l'acide phtalique :
Quels
sont les différents isomères obtenus ? Quel est le majoritaire ?
Justifier.
Il peut y avoir deux isomères mononitrés. Du fait de l'encombrement
stérique de la part des groupes COOH, l'isomère (2), est majotitaire.
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