Minéraux phosphorescents

[mineralparangon]

Le phénomène de phosphorescence en minéralogie.

Définition : est dite phosphorescente une matière, éclairée, dont la luminosité persiste dans l'obscurité.

=> les espèces concernées et leurs propriétés (rapidité, durée)

=> la différenciation et les rapports avec d'autres phénomènes (la fluorescence, la luminescence, la radioactivité)

=> les multiples expériences qui mettent en évidence la phosphorescence (exposition sous UV, absorption, réaction énergétique...), description.

=> les grands scientifiques à l'origine (Becquerel...)

=> les applications dans la plupart des domaines scientifiques : chimie, médecine, physique)

=> les expressions dans la nature hors minéralogie...

Merci pour vos contributions.

[1frangin]

rémi gougeule est ton ami ............wiki aussi ...............

tu peux déja commencer a apporter des réponses ... les autres suivront et complèteront certainement !!!

[1frangin]

tu as de bonnes idées de sujet !!

suffit juste de dévellopper un peu ....

ça pourrait etre repris pour wiki ensuite !!

[parfaitelumiere]

la sodalite variété hackmanite.

Couleur changeant entre du violet bleu et de l'incolore.

la variété de Sar-e Sang a une faible variation de couleur sur plusieurs minutes,la variété birmane a une très forte variation en quelques secondes.

il y a souvent une fluorescence et surtout une phosphorescence jaune-orangée,qui se trouve surtout sur les pierres plutôt peu colorées,même incolores.

J'ai remarqué que dans la même pierre les parties claires ou incolores sont phosphorescentes et on le color change,alors que des parties plutôt bleues ne changeront pas.

Sinon,j'avais vu une légère phospho sur la calcite dans les ammonites fossiles qui ressemblent à de l'opale,sur les parties blanches,à l'intérieur,au niveau des cloisons,ça durait quelques secondes,on est loin des peintures techniques avec un phospho de 12 à 24h

on dirait que la température joue un rôle,en chauffant une partie,elle brille plus,mais moins longtemps,je crois que ce sont des electrons qui sont transférés pendant l'exposition lumineuse,et qui sont redistribués pendant la phase d'obscurité,la chaleur accélère le phénomène,mais raccourcit la durée.

hors minéralogie,les lucioles avec la couleur plutôt verte qui sort de l'abdomen,c'est un peu différent,car quand elle est effrayée,le phénomène s'arrête,je pense que c'est le même principe chimique,mas que l'animal aliment directement le système en courant,ce serait une sorte d'electroluminescence,ce n'est pas alimenté par de la lumière,mais directement par du courant.

Je pense que c'est le même principe pour tous les animaux qui produisent de la lumière,avec une couleur spécifique au réactif.

J'avais trouvé un site sur les peintures phospho,où il parlait des différents réactifs.

En fait je cherchais des peintures electroluminescentes,ou qui changent de couleur avec un courant(comme les seiches ou les caméléons),mais je n'ai trouvé que ça,ou des films electroluminescents,qu'on ne peut pas couper...

[esor6]

Je remonte ce sujet qui m'intéresse.

Sur Wiki, on a cette définition :

On nomme phosphorescence le phénomène observé lorsqu'une matière continue à émettre de la lumière après avoir été éclairée. Le terme signifie approximativement illuminer comme le phosphore. Le phosphore blanc donne en effet de la lumière dans le noir, mais dans cette matière ce sont des réactions d'oxydation (chimiluminescence) qui en sont la cause.

Des matières phosphorescentes comme les aluminates de terres rares¹ sont utilisées pour peindre les aiguilles de certains réveils ou montres, ainsi que dans la fabrication de jouets lumineux.Le phénomène de phosphorescence proprement dit est dû, lui, à une autre réaction : il s'agit d'une suite de pertes d'énergie par des électrons qui ont été excités et qui retournent à des niveaux d'énergie plus bas. Le fait que cela se passe lentement relève du domaine de la mécanique quantique : le retour des électrons à leur état habituel concerne un passage interdit.

Quelqu'un pourrait-il nous parler de ce "passage interdit" ?

[Lionel-R]

Quand les électrons sont excités ils peuvent passer à des niveaux qui ont des particularités spectroscopiques précises et parmi ces particularités il y a la multiplicité de spin de l'état : on parle d'état singulet et d'état triplet. Quand une transition électronique a lieu entre deux niveaux, deux règles appelées règles de sélection doivent être respectées. La première interdit des transitions électroniques entre états qui ont des symétries identiques, c'est la règle de Laporte. La seconde règle, dite règle du spin, interdit les transitions ou la valeur du spin change.

Dans le cas de la fluorescence, après irradiation, les électrons qui étaient dans un état singulet vont peupler des états singulets de plus haute énergie. Il y a fluorescence quand les transitions se font entre états singulets, ce qui n'est pas interdit par les règles de sélection. Les transitions sont autorisées, faciles donc rapides. Dans le cas de la phosphorescence, les niveaux singulets peuplés par irradiation relaxent (le matériau s'échauffe) vers des niveaux triplets. Il y a phosphorescence quand les transitions se font entre états triplet et singulet . Or les transitions des niveaux triplets vers les niveaux singulets sont interdites car il y a modification du spin ! Ces transitions sont plus lentes et du coup la phosphorescence dure plus longtemps que la fluorescence pour cette raison. Cependant, il faut faire attention à cette dernière phrase qui ne constitue absolument pas une généralité : les phosphorescences les plus rapides peuvent plus courtes que les fluorescences les plus lentes !

Vous allez sans doute penser : Si ces transitions sont interdites, pourquoi sont elles observées ? Je vous propose une réponse dans le cadre général qui traite des amendements de la règle de laporte et de la règle du spin.

Premier point, la règle de Laporte peut être violée quand la distribution des anions autour des cations s'écarte d'une symétrie sphérique. Or à température ambiante, les atomes sont en mouvement permanent autour d'une position d'équilibre ce qui induit une distribution des anions autour des cations s'écartant très légèrement de la symétrie sphérique. Cette écart aux règles de Laporte est applicable pour les cations en symétrie octaédrique ou cubique. C'est pour cette raison que la sphaerocobaltite qui devrait être incolore est rose. Dans le cas d'un cation en symétrie tétraédrique, l'écart à la symétrie sphérique est si fort que les règles de Laporte sont de toute façon violées. C'est pour cela que le spinelle bleu ne contenant que quelque % de cobalt en site tétraédrique a une couleur très saturée alors que la cobaltocalcite à taux de cobalt équivalent mais en site octaédrique est d'un rose fade.

Deuxième point, il existe une notion qui s'appelle le couplage spin-orbite qui amende la règle du spin. L'exemple le plus didactique est celui de la rhodochrosite qui d'après les règles de Laporte et du Spin devrait être parfaitement incolore. La règle de Laporte est légèrement amendée par les écarts à la symétrie sphérique dus à la température, mais c'est un effet très faible l'octaèdre MnO₆ est très régulier. Les transitions sont possibles grâce à un couplage spin-orbite fort.

Maintenant, sans trop entrer dans les détails qui sont d'une infamie propre à vous dégouter à vie de la chimie, vous connaissez le différence entre la fluorescence et la phosphorescence, vous savez pourquoi la première est généralement plus courte que la seconde et pourquoi la seconde est observée alors qu'elle est normalement interdite.

[esor6]

"J'en déduit que Laporte a été violée par un spin costaud dans un passage interdit..."

Avant de sortir, grand merci pour ce bel exposé qui, malgré ce qui précède, a répondu a ma question.

(mais j'ai pas pu résister )

[Lionel-R]

Ben de rien, c'était avec plaisir. J'espère que j'ai été clair et que le message est bien passé parce que je viens de me relire et c'est quand même pas Martine à la piscine. Si c'est trop rude, je peux faire une version encore plus soft et ça sera avec grand plaisir.

L'humour c'est bien, il ne faut pas se retenir ^^

[cathycat07]

Merci lionel, Peux tu m'indiquer un site qui parle du sujet de façon plus simple? Je comprends bien l'approche, mais les détails m'échappent.

[Lionel-R]

Je ne connais pas de site qui aborde le sujet simplement, je suis vraiment désolé, je vais essayer d'écrire quelque chose de plus simple, si je tarde, n'hésitez pas à me le rappeler.

[esor6]

Dont acte !!

Je ne connais pas de site qui aborde le sujet simplement, je suis vraiment désolé, je vais essayer d'écrire quelque chose de plus simple, si je tarde, n'hésitez pas à me le rappeler.

[Xavier06]

Bonjour,

 

J'ai un bloc de minéral que je n'ai jamais pu identifier avec certitude, probablement une calcite, des petits cristaux en dents de cochons couleur crème. Cette pierre était phosphorescente, mais à mon grand désespoir cette propriété s'est "usée". La pierre n'est plus phosphorescente. Je ne savais pas que la phosphorescence pouvait se perdre.

 

Quelqu'un saurait-il expliquer quel mécanisme provoque cette "usure" de la phosphorescence ?

[Moondaka]

Hello

il y a pas mal de minéraux fluorescents (fluorite calcite autunite etc.) > changement de couleur éclairé aux UV

et beaucoup moins de minéraux phosphorescents > changement de couleur qui persiste après éclairage aux UV

Sur les quelques 200 minéraux fluo/phospho que j'ai aucun ne "s'use" avec le temps, c'est même tout l'intérêt de l'expérience on peut la refaire des centaines de fois avec le même résultat. Par contre les petites lampes UV de commerce s'usent avec le temps, (dérive de la longueur d'onde des UV vers le visible et affaiblissement dû à la faiblesse des piles) > re-essaye avec une lampe neuve et des piles neuves ça devrait marcher.

Autre possiblité  : parfois le minéral n'est pas en lui même fluo/phospho mais c'est un simple recouvrement de poussières fluos, là ça pourrait expliquer la disparition du phénomène.