Combustion du sodium et lampes à décharge

[entropik]

Bonsoir
Lorsque l'on fait chauffer du sodium métallique à l'air libre, celui-ci s'oxyde en peroxyde de sodium. Mais lorsqu'on jette du sel de cuisine dans une flamme, il y a-t-il aussi formation de peroxyde? Le sodium ionique n'ayant pas d'électron à fournir à l'oxygène je vois mal comment ils pourraient se lier (à moins que les électrons des couches inférieures n'interviennent).

Donc lorsque de l'eau salée d'un marmite tombe sur la flamme de la cuisinière, les ions sodium captent la chaleur ce qui excite un électron de leur sous-couche 2p qui émet de suite une lumière jaune pour retrouver l'état initial.
Mais pourquoi le spectre d'émission dans ce cas est-il similaire à celui d'une combustion? Les transitions électroniques me semblent différentes d'un cas à l'autre alors est-il normal qu'on observe la même couleur? Ou alors la différence de spectre est imperceptible.

N'as-t-on pas un cas similaire dans les lampes à sodium? Malgré plusieurs lectures je n'arrive pas à bien en saisir le principe. Déjà la vapeur de sodium est-elle constituée de sodium métallique ou ionique? Si c'est du sodium ionique comme je le pense l'émission serait due au "captage" d'un électron par l'ion sodium. Ensuite je suppose que cet électron est arraché par collision avec un autre électron et ainsi le processus recommence mais cela n'explique pas le besoin de gaz inerte et de mercure.
Quelqu'un pourrait-il m'éclairer?

[maurice]

Une lampe à sodium est formée d'une étincelle éclatant dans de la vapeur de sodium métallique. L'électron célibataire unique 3s présent dans la dernière couche de l'atome se fait propulser vers une couche plus extérieure, numéro 4, 5 ou 6. En revenant vers une couche inférieure, il émet la célèbre lumière jaune.

Le sodium s'oxyde à l'air en formant du peroxyde, et en se transformant en ion sodium Na+. Le ion Na+ ne peut pas émettre de lumière, car c'est presque impossible de lui arracher un électron intérieur, qui irait se balader sur une orbite extérieure, et donc reviendrait en émettant de la lumière.

Le sel colore la flamme en jaune. Or le sel NaCl contient des ions Na+, qui sont par principe incapable d'émettre de la lumière jaune. mais quand on chauffe NaCl, on constate qu'à haute température, une très petite proportion des ions Na+ et Cl- se transforment en atome neutre Na· et Cl·. C'est très étrange, je te l'accorde. Et ce sont ces atomes-là qui sont responsables de la coloration j aune de la flamme de sodium.

[entropik]

Merci pour ta réponse mais j'ai encore quelques questions.
Pour la lampe à décharge je ne comprend pas bien le rôle du gaz rare. J'ai lu qu'il servait à démarrer la décharge et chauffer le sodium. Mais pourquoi choisir le néon alors qu'il a la plus grande énergie d'ionisation après l'hélium? Pourquoi est-ce qu'une lampe constituée uniquement de vapeur de sodium ne peut fonctionner?
Autre question (d'un autre ordre celle-là): pourquoi installe-t-on surtout des lampes au sodium haute pression pour l'éclairage des routes alors que les basses pression ont une plus grande efficacité énergétique et sont plus facilement filtrables pour les observations astronomiques?

Comment connais-tu ce phénomène de neutralisation des atomes du sel? Est-ce un fait expérimental inexpliqué ou il y a-t-il une théorie pour l'interpréter?

[maurice]

On peut remplir une lampe avec de la vapeur de sodium et rien d'autre, mais ceci doit être fait à haute température, car le sodium n'est pas volatile à température ordinaire. En fermant et refroidissant le tout, le sodium se condense sur les parois de l'ampoule. Une telle ampoule est absolument vide à température ambiante, et la pression est de l'ordre de quelques pascals. Un tel vide est un isolant absolu. Si on essaie de faire éclater une étincelle dans une telle ampoule, il ne se passe rien. Pour qu'une étincelle éclate, il faut que la pression soit de l'ordre de 100 pascals.
Mais cette pression doit être causée par un gaz qui ne réagisse pas avec le sodium. L'air ne convient pas. Il faut un gaz noble, comme l'argon ou le néon. Peu importe lequel. L'énergie d'ionisation est d'une importance secondaire, car la tension de démarrage de l'étincelle est de l'ordre de 100 à 1000 Volts, donc de beaucoup supérieure à l'énergie d'ionisation de n'importe lequel de ces gaz. Le néon a l'avantage qu'il émet dans le rouge à lui seul. Il contribue à l'efficacité lumineuse de l'ampoule. C'est mieux que l'argon ou l'hélium dont l'étincelle n'est presque pas lumineuse.

Si on augmente la pression de ce gaz accompagnant. on constate que la raie du sodium s'élargit beaucoup. Et c'est très bien pour la vue. La lumière jaune de la raie D du sodium basse pression anéantit les couleurs. Si on élargit ladite raie, on contribue à restaurer le sens des couleurs. C'est quand même préférable.