HAL Id: jpa-00205384
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L’absorption de la lumière par le brome et l’iode
P. Bovis
To cite this version:
P. Bovis. L’absorption de la lumière par le brome et l’iode. J. Phys. Radium, 1929, 10 (7), pp.267-272.
�10.1051/jphysrad:01929001007026700�. �jpa-00205384�
L’ABSORPTION
DE LALUMIERE
PAR LE BROME ET L’IODEpar M. P. BOVIS
Professeur au
Lycée
de Marseille.Sommaire. 2014 L’auteur indique le moyen de réaliser des lames de brome liquide et d’iode solide extrêmement minces et d’épaisseur mesurable. Il détermine, dans le visible et
l’ultraviolet, la courbe d’absorption de l’iode solide, du brome liquide et en solution. Il
étudie l’influence de la température sur l’opacité du brome liquide. L’étude comparée des
spectres d’absorption du brome, sous les deux états liquide et gazeux, est exposée.
Lorsqu’on
essaie de rag-,se"ler les résultats de toutes les rec«.erehe-8 relatives il.l’absorption
de la lumière par les diversessubstances,
on estfrappé
de constater combien sont peu nombreuses les véritables mesuresquantitatives
à côté de l’abondance des obser-vationsqualitatives.
Il en résulte que les diverses théoriesproposées
pourexpliquer
lephénomène
del’absorplion
des radiationsélectro-magnétiques
n’ontpeut-éttre
pas été soumises à un contrôleexpérimental
direct suffisammentfréquent
ni varié.D’ailleurs,
les résultats connus ne sont pastoujours
ceux que les théoriesprévoient.
C’est ainsi que In
largeur
d’une banded’absorption
calculée par les formules de la théorieélectronique classique
varieparfois
dusimple
antriple
selon larégion
de la bande pourlaquelle
elle estcalculée ;
lespositions
des bandesinfrarouges
et ultraviolettes déduites d’une étude de ladispersion
dans le visible ne concordent pastoujours
avec lespositions
directementobservées,
la courbed’absorption représentant
une bandeunique
athéorique-ment
l’aspect
d’ungraphique
enfloche,
dissymétriques,
dont le côtéabrupt
estdirigé
vers lesgrandes
longueurs
d’onde : on observe ladisposition
contraire chez leshalogènes.
La théorie est d’ailleurs très discrète ou muette sur l’influence
cependant
prépondé-rante exereée par certains facteurs tels que le
changement
detempérature,
la mise ensolu-tion,
la modifications de l’étatphysique.
Pour cedernier
cas, elleprévoit
que le passage de l’état gazeux à l’état solide provoque undéplacement
du maximumd’absorption
vers lesgrandes
longueurs
d’onde. Le sens dudéplacement
observé estgénéralement
conforme à cetteprévision,
mais la variation mesurée est bien différente deln variation théorique
et il y a d’ailleurs des cas où la bande sedéplace
vers teviolet,
comme il arrive pour certaines bandesinfrarouges
du chloroforme et du benzèneliquide ;
pour lebrome,
elhe reste fixe.De nombreuses mesures
quantitatives d’absorption paraissent
souhaitables pourcompléter
les vuesthéoriques.
Il m’a semblé que de telles mesures exécutées sur un corpsaussi
simple
quepossible
pourraient
être fertiles enrenseignements
si l’onfaisait,
enparti-culier,
varier l’étatd’agrégation
de la substance absorbante. Les métalloïdes de lapremière
famiile offrent par une telle étude un choix assezindiqué :
je
me suisoccupé
de solide etplus
8péciahemuit
dn bromeliquide
on en solutions.L’absorption
continue de ces imbstances intéressant surtout lapartie
violette et ultra-viol-et0153 duspectre
a étéquantitaàiqarement
étudiée par ia méthode dephotométrie
photo-avec unappareils
deHilger pui3
avec unJpectrographe
enqpartz
Fabry-Bnis-scm.
Les
opacité
étudiées étant considérable(une
rétmisseu1f’
de bromeliquide
de 6 microns ne transmet:guère
1/10 OOÜ de fintellsitté dirrn faisceau delongaear
6,.t17
),
il fallait réaliser des lames extrêmement minces etd’épaisseur taep:eD.tdamrt bien
connue. J’aitrouvé eoinmode d’étaler une
goutte
de brome entre deux lames dequartz
de 2 -cmX 2
cmbien
surfacées,
l’ensemble étalltbloqué
par uneépaisse
garaitute
périphérique
couÉfiUiée268
par un
mélange
de cire d’abeille et de cire de carnauba. Je délimitais sur la lame une trèspetite plage
circulaire de 5 mm de diamètre pour toute l’étendue delaquelle
onpeut
admettre quel’épaisseur
est constante et à traverslacluelle je
mesuraisl’absorption.
Une telle cuve,même en
été,
se conserveplusieurs
heures. Peu à peu,cependant,
le bromeattaque
la cire etdisparaît.
La lame de brome devient une lame d’air de mêmeépaisseur.
On mesure cettedernière par une méthode interférentielle.
Pour les mesures sur
l’absorption
du brome àchaud,
il me fallait des cuves soudées et telles que la lamecapillaire
de brome à traverslaquelle
passait
le faisceaupartiellement
absorbé,
fut constamment alimentée en brome. Deuxglaces
carrées de 5cm X 5 cm sontséparées
l’une de l’autre eninterposant
entre ellesquatre
cales constituées par descouvre-objets
demicroscopes.
On soude les bords desglaces
enménageant
une ouverture pour leremplissage.
Le broine introduit mouille parcapillarité
les deux faces de chacun desquatre
Fig, i.
couvre-objets.
On réalise ainsiquatre
doubles lamescapillaires parmi lesquelles
il est pos-sible de choisir desplages
trèsrégulières
constamment alimentées par l’excès de bromequi
remplit
la cuve et dontl’épaisseur
est déterminée par une mesured’absorption
faite à froid. La difficulté consistait à trouver un ciment résistant à la chaleurrigoureusement
étanche et
inattaquable
au brome. Je me suisprocuré
un émail utilisé dans la fabricationdes
objets
funéraires pour souder des motifs d’ornementation sur les vases : c’est unmélange
de boratesqui
fond vers 500°C. Pour étudierl’opacité
du brome àchaud,
lacuve soudée à l’émail était
disposée
dans unrécipient
à iaces de verrecontenant
de l’eaupure que l’on chauffait
électriquement.
,Mes mesures
indiquent
que lespectre
d’absorption
du bromeliquide présente
uneà la valeur
0,66
pour la radiation0,4i7~.
Unerégion
detransparence
fait suite dans l’ultraviolet avec un minimum de densité0,11
pour la radiation0~350~.
La bande volettese trouve donc échancrée par une
large
bande ultravioletteque j’ai
puexplorer
quantitati-vement
jusqu-à
lalongueur
d’onde0,296 tJ.
etj’ai
pu m’assurerqu’elle
n’est suivie d’aucunerégion
detransparence
dans l’ultravioletplus
lointain accessible aux instruments dontje
disposais (0,250
p.).
J’ai constitué pour cela une sorted’appareil
à anneaux de Newton avecdeux lentilles de
quartz
de 15 mètres de distance focale. Unegoutte
de brome était instillée entre les deux lentilles et l’ensemble étaitposé
sur la fente horizontale duspectrographe
éclairé par un arc au mercure.Fi g. 2.
Fig. 3
L’examen des clichés huilés montre que les
longueurs
des diverses raiesspectrales
vont en diminuantrégulièrement
à mesure que diminuent leslongueurs
d’onde. C’est la preuveque
l’opacité
du brome croîtrégulièrement
vers l’ultraviolet lointain.Grâce à ces mesures, une étude
comparée
duspectre
d’absorption
du brome sous les deux étatsliquide
et gazeux est renduepossible.
La vapeur de bromepossède
une bandeviolette étudiée par Ribaud et
je
me suis assuré par une mesured’absorption
à travers uneépaisseur
de vapeur de ~0 cm que dansl’ultraviolet,
au delà de0, ~40
th, le brome gazeuxredevient absorbant.
Sous les deux états
physiques,
le bromepossède
une même bande violette dont l’indiced’absorption
maximum seplace
rigoureusement
à la mêmelongueur
d’ondeo,~~1 ~d;
maisl’absorption
maximumrapportée
à la même masse de brome traversée par les radiations est2 fois
plus grande
pour leliquide
que pour le gaz.L’absorption
moléculaire ne se conservepas. Ce résultat ne s’accorde ni avec les conclusions de
Kônigsberger,
ni avec certainesobservations de Dreisch. 1
La courbe
d’absorption
a son côtéabrupt
vers lespetites longueurs
d’onde aussi bien pour le bromeliquide
que pour le gaz. Ce résultat valable pour tous leshalogènes
est en270
En s’aidant- due cette théorie et en utilisant la de la
large
bander ultiaiùoEtette du bromeliq11lIÏ1a}e
quemesurée,
ainisi que liaportion.
de courbe dedisper,,;ion qui
lui’corés-pond,
le cal9cullJ’exïetence,
longueur
d’ondeU,,?90,,
d’unerégion
d’absorp-tiori fois moins
large que, la
band’eviolette,
avec un indiced’absorption
max’mum 5 foisplus
grand
que nïaxim’um’ larégion
viio’Mt-e.Or,
j’ai
constaté que 1e brome est opaque dans tout au~ delà deO~ ~50¡J.. y
al1rai t. il une troisième bande ultra-violettequi
échancrerait la bande0,290
J’ai cherché à étuàler’ Gom’meTit se modifie le
spectre
d’absorption
du bromeliquide
sous l’influence de latempérature
et de la mise en solution.Fig.
4.Fig.
5.J’ai fait varier la
température
entre ~~° C et - Le brome étant solide à-7° C etbouillant à
58,7°C
sous lapression atmosphérique
normale,
j’espérais
que l’intervalle detempérature
utilisé serait suffisant pour faireapparaître
une modificationimpor-tante,
sinon dans lalargeur
de la bandeviolette,
dUlnoins dans laposition
et lagrandeur
du maximumd’absorption.
Il ressort de mes mesures que lalongueur
d’onde du maximumd’absorption
reste très sensiblement invariable et quel’opacité
diminue à peuprès
comme si le coefficient de dilatation du brome
liquide
était renduprès
de 7 foisplus
grand
qu~il
n’est en réalité.L’étude
spectrale
des solutions de brome dansl’eau,
lechloroforme,
le tétrachlorurede earbone,
le sulfure decarbone,
l’alcool est rendue délicate par l’altérationrapide
desliqueurs.
La teinture de brome se décolore à vued’ceil,
parexemple.
Il convenait de s’as-surer de lapureté
des solvants. Dans lespectre visible,
cetteprécaution
n’est pasessentielle,
l’absorption
propre des divers solvantsemployés
étantnégligeable
mais dansl’ultraviolet,
quelques-uns
des. solvants a.nt uneopacité
sensiblequ’il
m’a paru intéressant de connaître. J’ai mesuré cetteopacité
pour le chloroforme et le tétrachlorure de carbone etj’ai
constaté que la bande0,318 ~
attribuée à ce dernier corps parLiwein-
et De,var était due à une trace de sulfure de carbone dans le tétrachlorure étudié. Dans toutesles
solutionsbromées,
outre, la bande violette du métalloïdeplus
ou moinsdéplacée,
etatténuée,
presque évanouie dansla solution
alcoolique, j’ai
mesuré une bande ultraviolette étroite mais très intense dont le maximum de densitéoptique
seplace
aux environs de lalongueur
d’onde0~60
{J..Contrai-rement à ce que l’on observe sur les solutions
d’iode,
on ne ;érifie pas sur lesliqueurs
bro-mées que ledéplacement
des bandes verts lesgrandes longueurs
d’onde est d’autantplus
grand
que l’indiced’absorption
maximum estplus
considérable.En
résumé,
ilapparaît toujours
deux bandes dans lespectre d’absorption
du brome etil était intéressant de savoir si cette conclusion était valable pour l’état solide. Une
diffi-culté considérable est à craindre
provenant
de lacomplexité
du sys-tème cristallinqui introduit
unpléocbroïsme
gênant.
J’ai pu étu-dier cespléochroïsmes
sur l’iodesolide et
entreprendre
une mesured’absorption
en lumière naturelle sur une lame solide d’iode.Si l’on
comprime
de l’iodeFig.6.
FIg.7.
liquide
entre deux lames de Terre ou dequartz
chauffées et si on laisse refroidir l’ensembleen maintenant la
pression,
on constate cequi
suit :1° Si la
pressions
n’est pasconsidérable,
la couched’iode,
assezépaisse,
se fendille àl’instant de la solidification
et,
dans les crevasses ainsiproduite,
on observe la formation de lames d’iode très mincesd’épaisseur régulière
de l’ordre du micron.2,- Si la
pression
est trèsforte,
lephénomène
ne seproduit
pas, mais on obtient une-couche d’iodeplus
mince que la lameprécédente. L’épaisseur,
de l’ordre dudemi-micron,
estmoins
régulière. Cependant
onpeut
arriver à obtenir ainsi desplages
d’une trentaine de millimètrescarrés,
à faces trèsapproximativement parallèles.
De telles lames d’iode ne se conservent
pas longtemps.
Au bout d’unequinzaine;de,jours,
des solutions de continuitéapparaissent
grâce auxquelles d’ailleurs,
ilestpossible
de mesurerl’épaisseur par les
couleurs d’interférence enlumière naturelleréfléchie,
en:utilisant
l’échelle des teintes à centre noir. J’ai mesuré sur de telles lames les densitésoptiques
pour les deux rayonspolarisés
àangle
droit dont lesabsorptions
sont leplus inégales.
J’ai mesuré en272
outre en lumière
naturelle,
une bande delargeur
considérable(0, ~49 (J.)
et dont le maximumse
place
aux environs de lalongueur
d’onde0, 25~
(1.. Cette bande meparaît
correspondre
à lalarge
région d’absorption
sélectiye dont laprésence
a étésignalée
vers0,206 P.
dans la vapeur d’iode.Conclusion. - Nos connaissances actuelles sur les
spectres
d’absorption
continue de la lumière chez les métalloïdes de lapremière
famillepermettent
quelques rapprochements
intéressants.Tous ces
spectres
sont t constitués par deux bamles delargeurs inégales,
laplus
large
occupant
le domaine deplus petite longueur
d’onde. Même ensolution,
l’existence de la double bande est larègle
et la distinctionqu’on
a l’habitude de faireparmi
lesliqueurs
iodées ou bromées entre les solutions de lacatégorie
dite brune et les solutions violettes tient moinspeut-être
à ladisparition
qu’à
l’atténuation de la bande du domaine visible.Fig.8.
En nous en tenant exclusivement aux
propriétés absorbantes
deshalogènes
purs, l’étudecomparée
desspectres
duchlore,
du brome et de l’iode à l’état gazeux montre que le groupe des deux bandes subit comme une translationrégulière
vers lesgrandes longueurs
d’ondequand
on passe du chlore à l’iode et les deux bandes restent nettementséparées.
°
A l’état
liquide,
l’étudequantitative
sur le bromeindique
l’existence du mêmecouple
debandes,
laplus
faibleoccupant
exactement le mêmeemplacement
spectral
que dans la vapeur. Mais les deux bandes se recouvrentpartiellement.
Le mêmephénomène
a étéobservé
qualitativement
sur le chlore.A l’état
solide,
nous n’avons derenseignements
que sur l’iode. Lalarge
bande dontj’ai
constaté l’existenceparaît simple. Cependant,
la courbed’absorption
qui
traduit les résultats de mes mesuresprésente
unelégère
bosselure dans lapartie spectrale
0,5
tJü Peut-être n’est-il pas absurde de considérer cette vagueprotubérance
comme un lointain souvenir de labande violette
0,506 tJ.,
caractéristique
de l’iode gazeux. ’Ainsi,
à mesurequ’un
halogène
prend
un étatphysique
deplus
enplus dense,
la bandeultraviolette,
d’abord nettement détachée de la bande violette dans lesspectres
des gaz, recouvrepartiellement
cette bande chez lesliquides
et finit par se l’annexercomplète-ment,
par unélargissement
eacessif,
dans lespectre
del’halogène
solide.Je suis reconnaissant à M. le Professeur Buisson d’avoir bien voulu me
