Bunsen, l’homme associé au brûleur du même nom

Bunsen burnerS’il y a un instrument de laboratoire qui est associé avec la chimie, c’est bien le brûleur (bec) Bunsen. Que ce soit pour isoler des métaux, distiller des liquides ou purifier des mélanges, la chimie a toujours eu besoin de flammes pour ses expériences. En fait, bien que Robert Bunsen ait contribué à la popularité du brûleur qui porte son nom, il n’en est pas l’inventeur.

Jusqu’au 19e siècle, les sources de chaleur disponibles aux chimistes étaient limitées. Il y avait bien les fours et les brûleurs au charbon de bois, mais les travaux de laboratoire requéraient une flamme qui pouvait être facilement contrôlée. Les brûleurs à huile ou à base d’alcool, eux, ne chauffaient pas assez et produisaient par ailleurs beaucoup de fumée.

Lorsque le gaz de houille, produit à partir du charbon, fut introduit pour l’éclairage des villes, beaucoup de chimistes se tournèrent vers cette nouvelle source d’énergie pour leurs réactions. Parmi eux, il y avait en Angleterre Humphry Davy* et son assistant Michael Faraday. Ces derniers firent l’observation que la température de la flamme des brûleurs dépendait surtout de la vitesse de combustion du gaz et que celle-ci était associée à la quantité d’air présente. Une observation cruciale qui allait permettre le développement de brûleurs plus efficaces. Le brûleur conçu par Faraday en 1828 consistait en un long tube, où arrivait le gaz, avec au sommet un cône réglable. Plus ce dernier était ouvert, plus grande était la quantité d’air admise et plus chaude était la flamme. Une excellente idée, mais qui malheureusement n’alla pas plus loin à l’époque.

Ce n’est qu’en 1855 que Robert Bunsen, nouvellement nommé professeur de chimie à l’université de Heidelberg, demanda à son technicien Peter Desaga de lui construire un brûleur efficace. Peter Dasaga se basa sur les idées de Faraday, mais avec une modification de grande importance. Dans le modèle de Dasaga, au lieu de se faire au sommet du tube, l’arrivée d’air se fait à la base par une série de fentes percées dans le tube. L’entrée d’air à travers ces fentes est contrôlée par une bague, elle aussi percée de trous. Lorsque les trous de la bague coïncident avec ceux du tube, le maximum d’air est aspiré par le gaz. Le mélange intime du gaz et de l’air voyage jusqu’au sommet du tube où il brûle en totalité, donnant une flamme bleue, voire quasi invisible; une flamme dont la température peut atteindre 1 500 oC.  À l’autre extrême, quand la bague est fermée, le gaz brûle de manière incomplète au sommet du tube quand il se trouve en contact avec l’air. L’absence de prémélange du combustible et de l’air a pour résultat une flamme jaune beaucoup moins chaude, mais plus lumineuse.

C’est toutefois d’une flamme de haute température et peu lumineuse dont avait particulièrement besoin Bunsen. Lorsque les métaux sont portés à haute température, ils émettent des couleurs qui leur sont spécifiques; pensez aux feux d’artifice – rouge pour strontium, bleu pour cuivre, blanc pour magnésium. Bunsen utilisa cette propriété pour étudier les couleurs produites par une variété d’éléments. Une flamme lumineuse lui aurait caché les couleurs émises. Bunsen découvrit ainsi l’existence de deux nouveaux éléments, le rubidium et le césium. Mais de manière plus large, on peut dire que, grâce au bruleur « Desaga », Bunsen lança les bases de la spectroscopie, l’identification de substances et de leurs propriétés, grâce à la lumière qu’elles émettent.

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* Les travaux de Humphry Davy sur la combustion des gaz l’amenèrent à inventer une lampe de sûreté pour mineurs, connue sous le nom de lampe Davy. Avant son introduction, les mineurs utilisaient des lampes à flamme ouverte, une pratique particulièrement dangereuse en présence de grisou (nom donné au gaz, surtout du méthane, qui se dégage du charbon). Dans la lampe Davy, la flamme est entourée d’un grillage fin. Ce dernier empêche la propagation de la flamme vers l’extérieur et, en absorbant la chaleur émise par celle-ci, minimise les risques d’explosion. Aujourd’hui, les mines sont éclairées à l’électricité, mais dans son temps, la lampe Davy a sauvé des milliers de vies.

 

Les enseignes néon

Las Vegas neon signOn ne les voit plus autant que dans le passé, mais pour moi elles représentent quelque chose de magique. Quoi de mieux qu’une enseigne néon pour vous souhaiter la bienvenue à Las Vegas? En fait, ces signes néon ne sont pas que du néon, mais c’est ce gaz que l’inventeur et homme d’affaires français Georges Claude a d’abord utilisé pour créer ces enseignes qui, depuis plus d’un siècle, illuminent le ciel.

Le néon est un des gaz rares naturellement présents dans l’air. Il en est extrait par un processus de liquéfaction suivi de distillation. La liquéfaction de l’air se fait par l’application de l’effet Joule-Thomson. Un effet que vous avez peut être remarqué quand vous relâchez le gaz d’une cannette sous pression, par exemple, celle utilisée pour enlever la poussière d’un ordinateur. Lorsque le gaz se détend à la sortie de la canette, la température tombe. Dans le cas de l’air, il est comprimé, refroidi et détendu de manière répétitive jusqu’à ce qu’il atteigne sa température de liquéfaction. Une fois liquides, les différents composés de l’air, y compris le néon, peuvent être séparés par distillation fractionnée.

Georges Claude avait perfectionné ce système, ce qui lui permettait de produire de l’air liquide à grande échelle, soit 10 000 mètres cubes par jour*. Georges Claude voulait utiliser les grandes quantités de néon associées au processus. Il se tourna vers les tubes à décharge. À l’époque, les chercheurs voulaient développer un substitut à la lampe à incandescence de Thomas Edison. Le tube à décharge consiste en un tube rempli d’un gaz dans lequel des décharges électriques produisent de la lumière par fluorescence. Dans le cas du néon toutefois, il s’agit d’une lumière rouge-orangée, ce qui n’est pas idéal pour un éclairage intérieur. Le génie de Georges Claude a été de reconnaître que cette particularité en faisait un outil parfait pour la publicité extérieure. En 1910, il déposa un brevet et, à la fin de cette même année, au Salon de l’Auto de Paris, deux tubes de néon de 12 m de haut accueillaient les visiteurs.

Ne s’arrentant pas là, Roger Claude fonda la compagnie Claude Néon, pour commercialiser son invention. Il introduisit différentes couleurs en variant les gaz utilisés et les revêtements des tubes et fit appel aux meilleurs techniciens en verre pour créer une variété de formes. Malgré le succès des signes néon en Europe, cela prit un certain temps avant qu’ils fussent adoptés en Amérique du Nord. Ce n’est qu’en 1923 que le premier signe néon fut installé à Los Angeles pour mettre en valeur un concessionnaire automobile. Deux signes, chacun avec « Packard » en lettres bleues, décoraient les vitrines. Ces signes n’étaient pas bon marché. Le coût de l’installation, 1 250 dollars, était du même ordre que celui d’une des voitures en vente à l’intérieur! Quoi qu’il en soit, les signes firent sensation, et la publicité générée profita au concessionnaire. Après cela, les signes néon se répandirent partout comme symbole du commerce moderne.

Roger Claude lui, eut une triste fin de carrière. Militant d’extrême droite avant la guerre, il était membre de l’Action Française, mouvement nationaliste en faveur du retour de la royauté. Après la défaite de la France en 1940 – et l’établissement du régime de Vichy –, Roger Claude prône par ses écrits et ses actions la collaboration avec les Allemands. Ce qui lui vaut à la libération d’être exclu de l’Académie des Sciences. Jugé pour fait de collaboration, il fut condamné en 1945 à la prison à perpétuité. Une perpétuité bien courte; il fut libéré en 1950.

*La compagnie Air Liquide, fondée par Roger Claude en 1902, est aujourd’hui le plus important fournisseur de gaz industriels au monde.

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