Quelle est la différence entre fluorescence et phosphorescence ?

Diagramme simplifié de Jablonski

Lorsque la molécule se trouve dans un état excité noté S0*, son retour à l’état fondamental peut se faire de deux manières : soit par fluorescence, soit par phosphorescence. La phosphorescence se caractérise par la transition lente d’un état S0* vers un état S1 puis un retour à l’état fondamental. L’émission de lumière est longue durant ces transitions. La fluorescence, quant à elle, se caractérise par l’émission de lumière de manière très rapide. Ceci s’explique par le fait qu’on passe directement de l’état excité à l’état fondamental.

Qu’est ce qu’un composé fluorescent ?

Une molécule est dite fluorescente lorsqu’elle possède la propriété d’absorber un rayonnement lumineux (lumière d’excitation) et de le restituer rapidement sous forme d’émission de lumière (lumière d’émission).

Synthèse des composés

Matériels et produits nécessaires

Matériels et produits nécessaires

    Précautions

Port des lunettes de protection et de la blouse obligatoire afin d’être protégé en cas de projection sur la peau ou les habits. Attendre que les nitrates soient totalement dissous avant d’ajouter l’urée sinon risque d’explosion. Ne pas gaspiller le nitrate d’europium, produit coûteux.

Mode opératoire

Pour la synthèse de ces cinq fluorescents, on suit le protocole suivant :

Boule de feu

• On effectue la pesée des masses de nitrates et de l’urée,
• On réalise ensuite la dissolution de ces nitrates dans un minimum d’eau à l’aide d’un agitateur magnétique. Après dissolution totale des nitrates, on ajoute l’urée.
• On insère ensuite la solution dans un four (puissance ~ 950 W) ou dans un micro-onde, jusqu’à ce que la réaction de combustion se fasse (apparition d’une boule de feu et d’un soufflet) c’est-à-dire pendant environ cinq minutes.
• Une fois la réaction de combustion faite, on récupère une poudre qui est ensuite lavée sous Büchner :

¤ Trois lavages à l’eau pour dissoudre les nitrates restants, car ceux-ci sont très solubles dans l’eau,

¤ Un lavage à l’éthanol pour faciliter le séchage du produit.

YAG de formule Y₃Al₅O₁₂ : Ce³⁺

Équation de réaction :

3 Y(NO₃)₃ + 5 Al(NO₃)₃ + 20 CO(NH₂)₂ → Y₃Al₅O₁₂ + 20 CO₂ + 40 H₂O + 32 N₂

YAG – Fluorescent Jaune

Pesées Théorique :     Y_2.94Al₅O₁₂: Ce³⁺_0.06

• m _Y(NO3)3,6H2O  1.7400 g
• m _{Al(NO3)3,9H2O}               2.9375 g
• m _Ce(NO3)3         0.0230 g
• m _Urée               ≈ 3.00 g

CaAl₂O₄ : Eu²⁺

Équation de réaction :

5 Ca(NO₃)₂ + 10 Al(NO₃)₃ + 12 (NH₂)₂CO → 64 NO + 12 CO₂ + 24 H₂O + 5 CaAl₂O₄

CaAl2O4 : Eu2+

Pesées Théoriques :

• m _{Ca(NO3)2,4H2O}              1.5580 g
• m _{Al(NO3)3,9H2O}               5.0000 g
• m _{Eu(NO3)3,5H2O}              0.0117 g
• m _Urée                                2.6640 g

BAM de formule BaMgAl₁₀O₁₇ : Eu²⁺

Équation de réaction :

Ba(NO₃)₂ + Mg(NO₃)₂ + 10 Al(NO₃)₃ + 28.34 (NH₂)₂CO → BaMgAl₁₀O₁₇ + Produits

BAM Fluorescent Bleu

Pesées Théoriques :    Ba_0.65Mg₁Al₁₀O₁₇: Eu²⁺_0.35

• m _Ba(NO3)2         0.3999 g
• m _{Al(NO3)3,9H2O}               5.0000 g
• m _Mg(NO3)2        0.3485 g
• m _{Eu(NO3)3,5H2O}  0.3522 g
• m _Urée               ≈ 6.00 g

CaAl₂O₄ non dopé

Équation de réaction :

5 Ca(NO₃)₂ + 10 Al(NO₃)₃ + 12 (NH₂)₂CO → 64 NO + 12 CO₂ + 24 H₂O + 5 CaAl₂O₄

Pesées Théoriques :    CaAl₂O₄

• m _{Ca(NO3)2,6H2O}              1.0070 g
• m _{Al(NO3)3,9H2O}               3.2000 g
• m _Urée               1.7080 g

Ce composé est un fluorescent rouge.

YOX de formule Y₂O₃ : Eu²⁺

Équation de réaction :

2 Y(NO₃)₃ + 5 (NH₂)₂CO → Y₂O₃ + 5 CO₂ + 8 N₂ + 10 H₂O

Y2O3/Eu3+

Pesées Théoriques :    Y₂O₃: Eu³⁺

• m _Y(NO3)3,6H2O  3.0000 g
• m _{Eu(NO3)3,5H2O} 0.0600 g
• m _Urée               ≈ 1.90 g

Ce composé est également un fluorescent rouge.

Auteurs:

• BRAJON Marie
• CHANAL Anne-Sophie
• STEFANI Amandine