Opt2-3 - Brûleurs Bunsen
Fonction
Brûleurs à gaz, initialement conçus pour l’analyse spectrale ; ils ont servi par la suite comme sources de chaleur dans les laboratoires.
Description
Ces deux objets sont en fait deux groupements de trois « becs Bunsen » à flamme élargie (ou aplatie). Dans un bec Bunsen, le gaz arrive par un petit orifice O à la base d’un tube T. Ce tube est percé d’ouvertures latérales au voisinage de O pour l’arrivée d’air. Une virole masque plus ou moins ces ouvertures, pour le réglage de la flamme. Celle-ci est stable à la sortie de T, lorsque la vitesse de propagation du front de flamme, laquelle dépend de la composition du mélange air-gaz vers le bas, est égale à la vitesse de sortie du mélange vers le haut laquelle dépend, entre autres facteurs, du diamètre du tube à la partie supérieure. Pour un mauvais réglage le front de flamme peut pénétrer dans le tube jusqu’à se fixer à l’orifice O ; on dit que le bec « brûle au dedans », il faut alors l’éteindre. Pour un débit trop grand au contraire la flamme s’éteindrait.
En introduisant le sel d’un métal dans la flamme, non éclairante, du brûleur, on rend cette flamme éclairante et la lumière produite fournit au spectroscope, un spectre de raies (spectre de flamme) caractéristique de l’atome de métal (non ionisé, contrairement au spectre de raies). Le brûleur Bunsen devient une source spectrale. Pratiquement on place dans la flamme un fil de platine préalablement trempé dans un solution saline, ou bien le sel solide est directement placé dans la région chaude de la flamme. Dans une variante, le bec Mecker, l’extrémité supérieure du bec Bunsen est cloisonnée ; on peut y disperser le sel. Comme source spectrale, le brûleur Bunsen a été remplacé par des tubes à décharge : tubes de Geissler (1814-1879) encore appelés tubes de Plucker (1801-1868) ; mais le brûleur de Bunsen poursuit sa carrière dans les laboratoires de chimie pour chauffer ballons et tubes à essais.
Histoire
Présentons deux savants allemands : Robert Guillaume Von Bunsen (1811-1899) et Gustave Robert Kirchhoff (1824-1887), le premier fournissant son brûleur, le second créant un spectroscope performant, entreprirent d’étudier ensemble les spectres de raies. Tous les sels de sodium donnant la même raie jaune, ils en déduisirent que les raies étaient caractéristiques de l’atome ; ils dressèrent un catalogue de spectres dont chacun était la fiche d’identité d’un élément ; ils furent donc les initiateurs de l’analyse spectrale. Ils vérifièrent l’observation du suédois Anders Angstroëm (1814-1874) : certaines raies des spectres de métaux coïncident avec les raies obscures du spectre solaire. Kirchhoff en déduisit que le soleil contenait les métaux correspondants, puis en 1860, expliqua les raies obscures du soleil par le phénomène de « renversement des raies ». Bunsen et Kirchhoff publièrent leurs Recherches sur le spectre solaire et sur les spectres des éléments chimiques. C’est en suivant l’évolution du spectre du sel gemme qu’ils parvinrent à isoler le Rubidium et le Césium (1860) après avoir manipulé 44 tonnes d’eau provenant des salines de Stassfurt (Saxe).
Á Bunsen, on doit aussi une pile dépolarisée par l’acide nitrique, un photomètre à tâche d’huile (1843), le calorimètre à fusion de glace (1870)....
Á Kirchhoff, on doit les lois relatives aux réseaux, la théorie des courants dans les milieux à trois dimensions (1845), l’équation « des télégraphistes » (1857), la relation entre pouvoir émissif et pouvoir absorbant (1859), le concept de corps noir...