Rapport de laboratoire sur la couleur des flammes

Table des matières:

Introduction        1

Cadre théorique        2

1-L’incandescence        2

2-Émission atomique et moléculaire        2

3-Chimiluminescence        3

4-Hypothèse        3

Le cadre méthodologique        3

Les observations        8

L’analyse des résultats        10

Conclusion        10

La médiagraphie        11

Introduction

Quoi de mieux que de s’éclairer à l’aide du feu, ami de l’homme depuis si longtemps? Utilisé depuis bien avant les avancées scientifiques, le feu était non seulement un moyen de se réchauffer, mais aussi de s’éclairer ou de se divertir. Après tout, pourquoi ne pas s’adonner à une telle activité, les flammes étant si belles et colorées? Mais il y a plus important encore : Quelle est la cause de la diversité des couleurs que peuvent prendre les flammes?  Dans ce rapport de laboratoire nous vous présenterons nos diverses observations et analyses sur la coloration du feu au contact de solvants organiques et de sels métalliques, expliquées en détail par des théorèmes d’émission de lumière et de couleurs, tels que l’incandescence, l’émission atomique et moléculaire de lumière ainsi que la chimiluminescence.

Cadre théorique

1-L’incandescence

Un des phénomènes qui explique la couleur des flammes est l’incandescence. En effet, avec l’incandescence, la couleur d’une flamme varie selon la température de l’objet chauffé. Par exemple, les flammes des chandelles, qui ont des températures environ entre 800 et 1400 degré celcius, sont de couleur jaune-orange selon. Par contre, les flammes d’oxygène, qui ont des températures environ entre 2800 et 3400 degré celcius, sont de couleur bleu-blanc. La flamme produit un rayonnement électromagnétique constitué d’ondes électromagnétiques.  Plus la température augmente et plus la longueur de ces ondes diminue. C’est ce changement de longueurs d’ondes qui crée les couleurs différentes pour chaque flamme. Il n’y a qu’une certaine partie du rayonnement que les humains sont capables de voir. On appelle cela le spectre électromagnétique visible. Lorsque la longueur des ondes se situe entre 380 et 780 nanomètres, nous pouvons observer un rayonnement de plusieurs couleurs différentes allant du mauve très foncé au rouge très sombre.

2-Émission atomique et moléculaire

Un second phénomène qui explique la couleur d’une flamme est l’émission atomique et moléculaire. En effet, en chauffant les atomes, on leur apporte beaucoup d’énergie rayonnante. Les électrons de l’atomes vont devenir très excités et vont emmagasiner beaucoup d’énergie, de l’énergie thermique. Ces électrons vont vouloir ensuite relâcher cette énergie, en énergie rayonnante et c’est ce qui crée la lumière et la chaleur. Puisque chaque atome est très différent, la quantité d’énergie absorbée ou relâchée sera très différente d’un atome à l’autre. C’est cela qui crée chaque couleur différente. Pour les molécules ce ne sera pas les électrons qui vont emmagasiner de l’énergie, mais plutôt les atomes. Puisque la quantité d’énergie qui sera emmagasinée et ensuite relachée est beaucoup plus grande que dans un seul atome, il y aura beaucoup plus de couleur qui pourront être crées avec les molécules. ( voir le tableau 6.1: couleur de flammes obtenues par émission atomique ou moléculaire)

3-Chimiluminescence

Le troisième phénomène qui explique la couleur des flammes est la chimiluminescence. En effet, ce phénomène d’émission de lumière est provoqué par une transformation chimique. Dans des flammes, il se produit plusieurs réactions chimiques sans qu’on en soit vraiment conscient. Pendant ces réactions, il y a plusieurs radicaux libres qui vont se former et certains atteindront la stabilité. C’est lorsque les radicaux stables sont en processus de formation qu’ils vont libérer de l’énergie lumineuse chimiluminescente. La lumière qui apparaîtra sera dans des longueurs d’ondes entre 300 et 500 nm. Ce sont des couleurs plus froides comme le bleu, le violet, le vert…Il y a certains radicaux qui sont plus souvent formés que d’autre comme le (CH•), le ( C2••) et le (OH•). Ils vont émettre des couleurs bleutées et près de l’ultraviolet.

4-Hypothèse

En guise de préparation à ce laboratoire, nous pensons que les substances vont créer différentes couleurs de flammes, selon leur composition moléculaire et atomique.

Le cadre méthodologique

Pour le protocole, aller voir :

Savard, M. (s.d.). Laboratoires de chimie générale [notes de cours imprimées]. CNDF

Tableau 1.1 : Caractéristiques SIMDUT des produits chimiques employés pour les expériences 1,2 et 4

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