Un bec Bunsen est un appareil de laboratoire utilisé pour chauffer des substances pour diverses expériences. Il s’agit essentiellement de petits brûleurs à gaz à flamme réglable, manipulés à la base en contrôlant la quantité de gaz et d’air admis. Ils sont courants dans les laboratoires de chimie et la plupart des scientifiques connaissent leur fonctionnement. Pour fournir un chauffage modéré, en particulier des liquides dans des béchers et des flacons, une plaque chauffante électrique peut être préférée, mais lorsque des températures élevées sont nécessaires, ou lors du chauffage de matériaux dans des tubes à essai, un bec Bunsen est nécessaire.
Conception et fonctionnement
L’appareil se compose d’un tube métallique vertical relié à une large base lestée de manière à ne pas être facilement renversée. La base comprend une buse pour se connecter à une source de carburant, ainsi qu’une vanne pour contrôler le débit de gaz, et un ajusteur de conduit pour contrôler la quantité d’air admise à travers un ou plusieurs petits trous d’air à la base du tube. Le gaz se mélange à l’air au fond du tube puis monte vers le haut du brûleur, où il peut être allumé avec une allumette ou un briquet.
Lorsque les trous d’aération sont fermés, une flamme jaune et fumeuse est produite, en raison d’une combustion incomplète du carbone. Le gaz naturel se compose principalement de méthane, un composé carbone-hydrogène; s’il n’y a pas suffisamment d’air, tout le carbone ne brûle pas et forme à la place de minuscules particules de suie qui jaunissent sous l’effet de la chaleur. Cette flamme n’est pas utilisée pour le chauffage, car elle déposera de la suie sur tout ce qui est maintenu à l’intérieur ou au-dessus, et n’est de toute façon pas assez chaude pour de nombreux usages.
Lorsque les trous sont ouverts, de l’air est aspiré dans le brûleur, permettant une combustion complète du gaz naturel, et une flamme bleue est produite. Cette flamme est beaucoup plus chaude – atteignant jusqu’à 2732°F (1500°C) – et est celle utilisée à des fins de chauffage. Il a normalement un cône extérieur pâle et un cône intérieur plus intensément bleu, dont la pointe est la partie la plus chaude de la flamme. L’appareil peut être adapté pour fonctionner au propane ou au butane à partir de bouteilles, de sorte qu’il puisse être utilisé dans des endroits sans alimentation en gaz.
Les usages
L’utilisation principale du bec Bunsen est comme moyen de chauffer fortement les substances pendant les expériences de chimie. Souvent, il est utilisé pour chauffer le matériau dans un tube à essai en verre. Si un chauffage très fort est nécessaire – assez fort pour faire fondre le verre – un petit plat en porcelaine appelé creuset peut être utilisé.
Les becs Bunsen peuvent également être utilisés dans une forme brute d’analyse chimique connue sous le nom d’essai à la flamme. De nombreux éléments, en particulier les métaux, émettent une lumière de couleurs particulières lorsqu’ils sont chauffés dans une flamme. Ces éléments peuvent souvent être détectés en les plaçant dans une flamme Bunsen ; par exemple, le sodium donne une flamme jaune, le potassium donne du lilas et le baryum, du vert. Cette méthode a ses limites et ses inconvénients – par exemple, la forte couleur jaune du sodium peut masquer la présence d’autres métaux – et a été largement remplacée par les spectroscopes, mais elle peut être un test rapide utile dans certains cas.
Sécurité
De nombreux accidents de laboratoire impliquent des brûlures liées à des flammes exposées et, par conséquent, les nouveaux étudiants sont soigneusement formés à l’utilisation des brûleurs à gaz. L’élève doit toujours porter des lunettes de sécurité et s’assurer que ses cheveux et ses vêtements sont bien attachés, afin qu’ils n’entrent pas en contact avec la flamme. Les substances inflammables doivent être tenues à l’écart de la source de chaleur et quelqu’un doit rester présent en tout temps pour la surveiller. Lorsqu’il est allumé, mais pas en cours d’utilisation, le trou d’aération doit être fermé pour que la flamme soit clairement visible : la flamme bleue chaude peut être difficile à voir sous une lumière vive.
Lors du chauffage de petits objets dans la flamme, une paire de pinces doit être utilisée. Les objets plus gros, tels que les flacons et les béchers, doivent être placés sur un support ou maintenus dans une pince. Le tuyau en caoutchouc flexible reliant le bec Bunsen à la buse à gaz sur la paillasse du laboratoire doit être sécurisé, sans signe de fuite. Des précautions doivent être prises pour toucher des objets qui ont été exposés à la chaleur du brûleur, en particulier des objets en verre, qui peuvent rester chauds pendant un certain temps.
Histoire
Comme de nombreuses inventions scientifiques, le brûleur reflète le nom du scientifique supervisant le laboratoire où il a été inventé, plutôt que l’inventeur réel. Robert Wilhelm Bunsen était un chimiste bien connu en Allemagne au milieu des années 1800, qui s’est particulièrement intéressé à l’examen des spectres de différents éléments, c’est-à-dire l’ensemble unique de longueurs d’onde ou de couleurs de lumière que chacun émet lorsqu’il est chauffé. Pour le faire efficacement, il avait besoin de quelque chose qui produirait une flamme très chaude avec une faible luminosité, afin que sa lumière n’obscurcisse pas les spectres.
Il a eu l’idée de mélanger le gaz naturel avec l’air avant la combustion et a chargé un technicien de laboratoire, Peter Desaga, de concevoir et de construire le brûleur. Le dispositif résultant a permis un contrôle significatif sur la hauteur et l’intensité de la flamme, et a été très efficace. Il est rapidement devenu associé au laboratoire de Bunsen et connu sous le nom de bec Bunsen.
Peu de temps après son invention, l’appareil a permis à Bunsen de découvrir deux nouveaux éléments, le césium et le rubidium, à partir de leurs spectres inédits. Les éléments portent en fait le nom des raies spectrales qu’ils produisent : respectivement bleu ciel et rouge foncé. D’autres chimistes ont ensuite découvert plusieurs autres éléments nouveaux de cette manière.