En 1859, dans le cadre d’un travail en commun, les chimistes allemands Robert Bunsen et Gustav Kirchhoff établirent les bases de l’analyse spectroscopique. Tous deux travaillaient alors à la faculté de chimie de l’université de Heidelberg. Lors de sa publication, ils intitulèrent leur travail « Analyse chimique par observations spectroscopiques ». La découverte de Bunsen et de Kirchhoff devint rapidement un outil indispensable de l’analyse chimique, dépassant largement le cadre de la chimie.

L’analyse spectroscopique

Il est connu que de nombreuses substances, lorsqu’elles sont placées dans une flamme, ont la caractéristique de faire apparaître dans leur spectre des raies claires bien déterminées. Ces raies spectrales peuvent servir à élaborer une méthode d’analyse qualitative qui étend considérablement le domaine des réactions chimiques et permet la résolution de problèmes jusqu’alors insolubles. Dans un premier temps, nous nous limiterons ici à développer cette méthode en ce qui concerne les métaux alcalins et les bases alcalino-terreuses, et à expliquer leur valeur par une série d’exemples.

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Les raies mentionnées apparaissent d’autant plus clairement que la température est élevée et que l’intensité lumineuse de la flamme est faible. La lampe à gaz mentionnée par l’un d’entre nous procure une flamme d’une très haute température et d’un pouvoir éclairant très faible ; elle est donc particulièrement adaptée à la réalisation d’essais sur les raies claires propres à ces substances. […]

Ceux qui, par leur observation répétée, connaissent bien les différents spectres ne devront pas mesurer précisément les différentes raies ; leur couleur, leur position relative, leur forme et leur obscurcissement aux extrémités, ainsi que les différents dégradés de leur éclat sont des caractéristiques parfaitement suffisantes pour permettre à un chimiste expérimenté d’établir un avis sûr. Ces caractéristiques doivent être comparées aux signes distinctifs que nous rencontrons dans le cadre des précipitations, utilisées comme technique de séparation et extrêmement différentes quant à leur apparence extérieure. Ainsi, de la même façon qu’une précipitation peut être gélatineuse, poudreuse, caillée, granuleuse ou cristalline, les raies spectrales montrent leur comportement propre, selon qu’elles restent strictement limitées aux bords, qu’elles s’étendent uniformément ou irrégulièrement d’un seul côté ou des deux côtés, ou qu’elles apparaissent tantôt larges, tantôt étroites. Et de la même manière que nous utilisons exclusivement comme moyen d’identification les précipités obtenus en diluant la plus grande quantité possible de la substance à précipiter, on utilise, en analyse spectroscopique, uniquement les raies dont l’apparition exige la plus petite quantité de substance possible et une température raisonnablement élevée. En ce qui concerne ces caractéristiques, les deux méthodes sont donc très proches l’une de l’autre. Par contre, l’analyse spectroscopique garantit, eu égard aux phénomènes chromatiques liés aux réactifs, une particularité qui doit indéniablement la faire préférer aux autres techniques analytiques. Dans la technique des précipitations, dont l’objectif est l’identification des substances, la plupart des précipités apparaissent blancs, quelques-uns seulement étant colorés. En effet, leur coloration n’est pas constante et elle varie parfois en dégradés très différents en fonction de la densité du précipité. Souvent, la plus petite incorporation d’un corps étranger suffit pour brouiller une coloration caractéristique jusqu’à la rendre non identifiable. Il n’est donc plus question d’utiliser comme caractéristique chimique des différences minimes en matière de coloration dans les précipitations. En revanche, dans l’analyse spectroscopique, les raies de couleur paraissent non affectées par de telles influences et par l’incorporation d’autres matières. Leurs positions dans le spectre exigent une propriété chimique d’une nature aussi intangible et fondamentale que la masse atomique d’un corps et peuvent donc être déterminées avec une précision quasi astronomique. Par ailleurs, le fait qu’elle recule presque à l’infini les barrières qui limitaient jusqu’alors l’analyse des caractéristiques chimiques de la matière procure à l’analyse spectroscopique une importance tout à fait particulière. Elle nous promet également des éclaircissements précieux sur la répartition et la disposition des matières dans les formations géologiques. Les quelques essais exposés dans ce traité permettent déjà de conclure que non seulement le potassium et le sodium, mais aussi le lithium et le strontium font partie des matières généralement répandues sur notre globe terrestre, même si elles le sont en très faible quantité.

Source : Kirchhoff (Gustav) et Bunsen (Robert), « Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen » [Analyse chimique par observations spectroscopiques], Poggendorfs Anmerkungen der Physik und Chemie, volume 110, Leipzig, 1860. Traduction par L&H Mendez France.

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rubidium ; spectre (physique) ; césium ; atome ; spectroscopie ; Bunsen, Robert Wilhelm ; Kirchhoff, Gustav Robert ; chimie ; analyse chimique ; physique