qu'elle a su rendre particulièrement à l'astronomie et à la chimie sont de tout premier ordre, et les chapitres que ces sciences lui consacrent, comptent parmi les plus importants. Il convient de donner le nom de spectrochimie à la partie de la spectroscopie qui se rattache plus directement à la chimie. Cette science ne fut longtemps qu'un chapitre très restreint de la chimie analytique.

Mais elle embrasse actuellement un nombre déjà considérable de faits qui n'ont plus avec l'analyse chimique proprement dite qu'un rapport lointain; et elle mérite de prendre place avec l'électrochimie, la thermochimie et la photochimie parmi les branches capitales de la chimie physique.

LES CONQUÊTES DE L'ANALYSE SPECTRALE

L'ensemble des méthodes qui permettent de reconnaître les espèces chimiques par l'observation de leurs caractères spectraux, constitue l'analyse spectrale. L'analyse spectrale est une science de techniques. Exclusivement expérimentale, elle poursuit un but pratique; mais elle est attrayante par la variété et l'élégance de ses méthodes; elle est précieuse par la netteté des réponses qu'elle donne aux questions qu'on lui pose. La chimie minérale lui doit les inappréciables progrès dus à la découverte d'éléments rares dont le nombre dépasse dès maintenant celui des éléments usuels. Que de ressources la science théorique d'aujourd'hui, et sans doute la science appliquée de demain, ne tirera-t-elle pas de la connaissance des propriétés de ces corps et de leurs innombrables dérivés?

En 1859, Kirchhof et Bunsen, se laissant guider par l'observation des spectres de flamme, illustraient la méthode nouvelle de la façon la plus brillante en découvrant le rubidium et le cœesium. Plus tard, Reich et Richter découvraient l'indium, puis Crookes le thallium, et Lecoq de Boisbaudran le gallium.

Ce sont là les premières et les plus connues des conquêtes de. l'analyse spectrale. Elles seules sont classiques, mais elles ne s'arrêtent pas là. On doit à l'analyse spectrale la connaissance de la plupart des éléments dont se compose le groupe si complexe et si remarquable des terres rares. Le spectroscope est, pour ainsi dire, le seul guide dans ce dédale, en apparence inextricable, d'éléments. Aucune autre famille chimique ne présente au point de vue spectral autant de richesse et autant de variété. C'est là que les différentes techniques spectrales

trouvent leurs applications les plus étendues. L'analyse spectrale doit aux terres rares de très grands progrès qui ne figurent encore dans aucun traité, et qui sont mentionnés seulement dans quelques ouvrages de compilation.

La chimie et la spectroscopie se prêtent dans ce genre de recherches un appui mutuel. Elles ne peuvent rien l'une sans l'autre. C'est aux méthodes spectrales que la chimie des terres rares doit son développement, depuis qu'est close l'ère des recherches purement chimiques où se sont illustrés Mosander et Marignac.

Avec le spectroscope, Lecoq de Boisbaudran découvrait d'abord le samarium; Soret découvrait ensuite les éléments qui furent appelés depuis le holmium et le thulium; puis Lecoq de Boisbaudran annonçait encore un nouvel élément le dysprosium. Auer von Welsbach annonçait la scission du didyme en néodyme et praséodyme. Demarçay parvenait à isoler l'europium entrevu vaguement par Crookes mais nettement caractérisé par Lecoq de Boisbaudran qui découvrit son spectre d'étincelle et établit ainsi l'existence de ce nouvel élément. Enfin l'auteur de ce livre montrait récemment que l'ytterbium est composé de deux éléments : le néoytterbium et le lutécium. qui ont pu être approximativement isolés. Plus récemment, il montra que le lutécium est accompagné dans le gadolinite, d'un élément nouveau : le celtium.

C'est encore à l'analyse spectrale qu'est due notre connaissance précise des gaz simples que renferme notre atmosphère, outre l'oxygène et l'azote. L'hélium avait été d'abord découvert dans l'atmosphère du Soleil. Ramsay changea en certitude l'hypothèse de Janssen, et il montra que l'argon était accompagné, dans l'air, de l'hélium, du néon, du krypton et du xénon.

La chimie moderne devrait au spectroscope ses plus belles découvertes, si P. Curie et Mme Curie n'avaient trouvé dans la radio-activité un mode d'investigation de la matière, moins général, peut-être, mais incomparablement plus sensible dans certains cas.

PREMIÈRES DIFFICULTÉS

AUXQUELLES SE HEURTE L'ANALYSE SPECTRALE

En analyse chimique, le spectroscope apporte la certitude, là où les méthodes de la chimie pure demeurent impuissantes ou ne donnent péniblement que de vagues probabilités.

Parmi les caractères analytiques qui permettent de reconnaître les corps, il n'en est guère de plus précieux que les colorations. Les réactions colorées jouent dans l'analyse qualitative un rôle prépondérant. Cependant une coloration provoque une sensation unique, assez peu scientifique, si l'on ne peut l'exprimer par des nombres.

Le spectroscope donne à de telles sensations le caractère scientifique qui leur fait généralement défaut. Il fait mieux : il multiplie ces sensations par le nombre des radiations dont la superposition donnait la sensation primitive; il fait la part des colorations parasites qui, si fréquemment, masquent ou altèrent celle qu'il serait utile d'observer. Là où la réaction colorée n'apporte qu'une preuve, il en apporte autant qu'on peut observer de raies. Une seule observation suffit pour dissiper tous les doutes et entrainer la conviction.

Mais il va plus loin encore là où les réactions chimiques deviennent impuissantes ou suspectes; là où leur sensibilité fait défaut, l'analyse spectrale conserve le plus souvent toute son acuité, toute sa puissance.

Là où les réactions chimiques exigent relativement beaucoup de matière, l'observation spectrale n'en consomme pratiquement pas. Les réactions microchimiques qui peuvent rivaliser avec les réactions spectrales sont vite comptées.

Ce mode d'investigation a permis la recherche des éléments chimiques jusque dans les étoiles; il nous a donné ce que nous savons de plus net sur la nature des astres, et sur les phénomènes dont ces mondes sont le siège.

Malgré les avantages qu'elle présente, l'analyse spectrale est loin d'occuper, dans la chimie analytique, le rôle prépondérant auquel elle pourrait prétendre.

Cela tient à plusieurs causes que nous allons chercher à préciser. Avant les travaux de Kirchhof et Bunsen, les principes fondamentaux de l'analyse spectrale avaient été formulés. Talbot, en 1826, considérait les spectres comme des propriétés spécifiques des métaux. Herschel, Wheatstone, l'abbé Moigno ont fait successivement remarquer l'importance de l'observation des spectres, comme moyen d'analyse. Masson, puis Angstrom, ont puissamment développé la science nouvelle et ont décrit les spectres de la plupart des éléments alors connus.

Cependant les chimistes ne prêtèrent qu'une attention distraite à ces recherches qu'ils considéraient comme des travaux de physique pure, sans importance pratique pour la chimie.

Peut-être ne les connaissaient-ils pas; il semble même que les physiciens les connaissaient peu, puisque Kirchhof écrivait en 1863 que ces expériences pouvaient être citées en faveur de l'opinion que les raies d'un gaz incandescent dépendent uniquement de la nature des éléments de celui-ci; mais qu'elles ne peuvent être considérées comme une preuve de son identité, parce que les conditions où elles ont été faites sont trop compliquées pour cet objet, et que les phénomènes qui se passent dans une étincelle électrique sont trop mal connus » (1).

Ainsi Kirchhof et Bunsen firent table rase des travaux de leurs devanciers et travaillèrent en terrain vierge. Entre les mains d'un physicien tel que Kirchhof, et d'un chimiste tel que Bunsen, l'analyse spectrale devait être féconde et compter parmi les plus belles conquêtes de la science.

Ils limitèrent pour ainsi dire leurs observations aux spectres des flammes qu'ils observaient en introduisant dans la flamme du bec de Bunsen, un fil de platine humecté d'une dissolution de chlorures. Les métaux alcalins donnent de la sorte d'assez beaux spectres, généralement simples. Kirchhof et Bunsen eurent la perspicacité d'étudier de cette manière la nature des sels dissous dans les eaux minérales, qui sont les eaux de lavage des parties profondes du sol, et celle des alcalins que renferment les roches. C'est ainsi qu'ils découvrirent le rubidium et le cœsium.

L'effet produit dans le monde savant par cette découverte fut, à juste titre, considérable. Par le fruit de leurs recherches, les savants d'Heidelberg méritent d'être considérés comme les véritables fondateurs de l'analyse spectrale. Les Talbot et les Herschel furent seulement les précurseurs.

Les chimistes adoptèrent d'emblée les idées que Kirchhof et Bunsen exprimèrent alors ils avaient affirmé que « la question de l'origine des lignes de gaz incandescents ne peut être résolue d'une manière satisfaisante que par des expériences faites dans les conditions les plus simples, par exemple, en examinant les spectres des flammes ».

Depuis cette époque, l'observation des spectres de flamme, tels que les maîtres allemands les produisaient, fut recommandée dans tous les traités d'analyse chimique qualitative. Actuellement encore, il est peu de traités de ce genre qui recom

(1) Citation empruntée au livre de G. Salet. Traité élémentaire de spectroscopie (G. Masson, éditeur). 1888, p. 5.

mandent les autres méthodes de l'analyse spectrale, bien que la plupart d'entre elles aient largement fait leurs preuves. Elles figurent seulement dans les traités spéciaux que les étudiants n'ont pas le loisir de lire, et que les chimistes exercés consultent

rarement.

Bien qu'en vérité la méthode préconisée par Kirchhof et Bunsen soit la plus simple de toutes, il s'en faut qu'elle soit la plus générale. Seuls, quelques éléments donnent des spectres dans la flamme du bec de Bunsen, dans les conditions rappelées plus haut ce sont les métaux alcalins et alcalino-terreux, le cuivre, le manganèse, l'acide borique, le thallium et l'indium. Voilà, ou peu s'en faut, les corps qui peuvent être caractérisés de cette manière.

D'autre part, les savants allemands avaient affirmé que « la présence des substances étrangères, la nature de la combinaison dans laquelle le métal est engagé; la diversité des réactions qui prennent naissance dans chaque flamme, la différence des températures produites dans les flammes différentes, n'exercent aucune influence sur la position des raies correspondant à chaque métal ».

Les chimistes en conclurent que le spectre est invariable et qu'il caractérise l'atome. C'était excessif.

Cette opinion que Kirchhof et Bunsen n'avaient pas formulée, mais qui paraissait se dégager de leurs travaux, inspirait confiance. Elle reçut une sérieuse atteinte lorsque Plücker et Hittof annoncèrent qu'un même corps simple peut présenter des spectres différents, suivant la façon dont on leur donne naissance; et que les divers spectres d'un même élément sont souvent plus dissemblables entre eux, que ne le sont certains spectres de substances différentes.

Les chimistes éprouvèrent quelque répugnance à admettre cette conclusion qui bouleversait des convictions qui se conciliaient si bien avec l'idée qu'on se faisait alors des éléments. L'opinion de Plücker et Hittorf eût été de nature à ébranler leur confiance dans l'analyse spectrale, si elle n'eût paru applicable qu'aux seuls gaz raréfiés et rendus lumineux électriquement. Ce nouveau genre de spectres n'inspira aux chimistes qu'une confiance médiocre, et les curieux phénomènes observés par Plücker et Hittorf furent diversement interprétés.

Il était admis que les spectres étaient d'une extrême sensibilité. C'était là le point faible de l'analyse spectrale, et on en fit IIIe SÉRIE. T. XX.

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