Transcription de la vidéo
Un scientifique a un échantillon d’un gaz inconnu. Afin d’identifier le gaz, il examine le spectre de la lumière visible qu’il émet lorsqu’il est chauffé. Ceci est illustré sur la figure. Les spectres d’émission de cinq éléments gazeux purs sont également illustrés sur la figure. Lequel des cinq éléments est le gaz inconnu ?
En regardant cette figure qui nous a été donnée, nous pouvons voir que nous avons une série de spectres d’émission. En haut, nous avons le spectre du gaz inconnu que le scientifique veut identifier. Ensuite, en dessous, nous avons les spectres d’émission d’hélium, d’oxygène, de néon, d’argon et de xénon, chacun étant un élément gazeux pur. On nous demande d’identifier lequel de ces cinq éléments est le gaz inconnu. Comme on nous demande lequel de ces cinq éléments est le gaz inconnu, cela signifie que nous savons que le gaz inconnu doit être un échantillon pur. C’est-à-dire que ce n’est pas un mélange d’un certain nombre d’éléments différents. Mais c’est plutôt l’un de ces cinq éléments dont les spectres d’émission ont été représentés ici.
Ce que nous devons faire alors est d’identifier une correspondance entre ce spectre d’émission du gaz inconnu et l’un de ces cinq spectres d’émission connus. Si nous regardons notre spectre de gaz inconnu, nous pouvons voir un ensemble de ces raies lumineuses, qui sont des raies d’émission de ce gaz particulier. En haut de cette figure, nous avons une échelle de longueurs d’onde, ce qui nous permet de lire la longueur d’onde de chacune de ces raies d’émission. Ainsi, par exemple, nous pouvons voir que cette raie d’émission ici du spectre du gaz inconnu a une longueur d’onde d’environ 454 nanomètres. La longueur d’onde de cette raie est d’environ 565 nanomètres.
Maintenant, puisque nous pouvons voir qu’il y a toute une charge de raies dans ce spectre d’émission, nous n’allons pas lire individuellement la longueur d’onde de chacune. La chose importante à réaliser est qu’un type de spectre d’émissions agit comme une empreinte digitale pour un élément particulier. Cela signifie que si nous prenons ce spectre d’hélium, par exemple, nous savons que tout hélium gazeux partout dans le monde produira ce même spectre d’émission avec les mêmes raies d’émission aux mêmes longueurs d’onde. Autrement dit, si nous voyons un spectre d’émission quelque part qui ressemble exactement à celui-ci, alors nous savons que nous avons un spectre d’émission d’hélium. Et bien sûr, la même chose est vraie pour les spectres d’émission de tout autre élément, y compris ceux que nous donnons également dans cette question.
Donc, pour que l’un de ces cinq éléments corresponde à l’échantillon de ce gaz inconnu, le spectre d’émission de l’élément doit contenir toutes les raies d’émission présentes dans le spectre du gaz inconnu. Et il ne doit pas contenir non plus de raies d’émission qui ne sont pas présentes dans le spectre des gaz inconnus. Maintenant, nous pouvons faire ces comparaisons à l’œil nu. Commençons par le spectre d’émission d’hélium. Nous pouvons voir qu’il y a tout un ensemble de raies ici dans le spectre d’émission d’hélium qui ne sont pas présentes dans le spectre à partir du gaz inconnu. Nous pouvons également voir qu’il y a tout un ensemble de ces raies sur des longueurs d’onde plus longues dans le spectre d’émission du gaz inconnu qui ne sont pas présentes dans le spectre d’hélium. On peut alors dire que le spectre de l’hélium ne correspond pas au spectre du gaz inconnu. Et donc ce gaz inconnu ne peut pas être de l’hélium.
Maintenant, regardons le spectre d’émission d’oxygène. Nous pouvons voir qu’il contient également des raies à des longueurs d’onde plus courtes qui ne sont pas présentes dans le spectre du gaz inconnu. Nous pouvons également voir qu’il y a toutes ces raies entre environ 460 et 520 nanomètres dans le spectre d’émission du gaz inconnu, dont aucune n’est présente dans le spectre d’émission de l’oxygène. Puisque ces deux spectres ne correspondent pas, nous pouvons dire que notre gaz inconnu n’est pas de l’oxygène.
Maintenant, considérons le spectre d’émission du néon. Celui-ci semble beaucoup plus prometteur car pour commencer dans cette région de courte longueur d’onde, il n’y a pas de raies d’émission dans le spectre du néon ou dans le spectre du gaz inconnu. Ensuite, là où nous avons tout un ensemble de raies à des longueurs d’onde plus longues dans le spectre du gaz inconnu, nous avons également tout un ensemble de raies à des longueurs d’onde plus longues dans le spectre d’émission du néon. En traçant des droites verticales entre quelques-unes des raies d’émission dans le spectre du néon et celles du gaz inconnu, nous pouvons voir que les raies d’émission dans chacun de ces deux spectres semblent se produire exactement à la même longueur d’onde.
Il semble donc que cet échantillon de gaz inconnu pourrait bien être du néon. Voyons rapidement les deux spectres restants pour être sûr. Si nous regardons le spectre d’émission de l’argon, nous pouvons voir qu’il a toutes ces raies à des longueurs d’onde plus longues qui ne sont pas présentes dans le spectre du gaz inconnu. Donc, nous savons que ce gaz n’est pas un échantillon d’argon.
Enfin, nous allons voir le spectre du xénon. Nous pouvons voir, par exemple, que cette raie la plus à gauche du spectre d’émission du gaz inconnu que nous avons précédemment identifiée comme ayant une longueur d’onde d’environ 454 nanomètres n’est pas présente dans le spectre d’émission du xénon. Puisque pour avoir une correspondance entre deux spectres, toutes les raies d’émission doivent correspondre exactement, alors cette seule raie suffit à dire que le gaz inconnu ne peut pas être du xénon.
Nous avons donc constaté qu’un seul de ces cinq spectres d’émission correspond au spectre du gaz inconnu. C’est ce spectre ici, qui est le spectre d’émission du néon. Cette correspondance entre les spectres d’émission nous dit alors que le gaz inconnu est le néon.