Comment fonctionne le Bead Test dans l’analyse chimique

Le test des billes, parfois appelé test des billes de borax ou test des cloques, est une méthode d’analyse utilisée pour vérifier la présence de certains métaux. Le principe de ce test est que les oxydes de ces métaux produisent des couleurs caractéristiques lorsqu’ils sont exposés à la flamme d’un brûleur. Le test est parfois utilisé pour identifier les métaux dans les minéraux. Dans ce cas, une perle revêtue de minéraux est chauffée dans une flamme et refroidie pour observer sa couleur caractéristique.

Le test des billes peut être utilisé seul dans l’analyse chimique, mais il est plus courant de l’utiliser en conjonction avec le test de la flamme pour mieux identifier la composition de l’échantillon.

Comment effectuer un test de perle

D’abord, faites une perle transparente en fondant une petite quantité de borax (tétraborate de sodium : Na2B4O7 – 10H2O) ou de sel microcosmique (NaNH4HPO4) sur une boucle de fil de platine ou de nichrome dans la partie la plus chaude de la flamme d’un brûleur Bunsen. Le carbonate de sodium (Na2CO3) est parfois utilisé aussi pour le test de la perle. Quel que soit le sel utilisé, il faut chauffer la boucle jusqu’à ce qu’elle devienne rouge. Au début, le sel va gonfler à mesure que l’eau de cristallisation se perd. Le résultat est une perle transparente et vitreuse. Pour le test de la perle de borax, la perle est constituée d’un mélange de métaborate de sodium et d’anhydride borique.

Une fois la perle formée, humidifiez-la et enduisez-la d’un échantillon sec de la matière à tester. Il suffit d’une petite quantité d’échantillon, car une trop grande quantité rendra la perle trop sombre pour voir le résultat.

Réintroduire la perle dans la flamme du brûleur. Le cône intérieur de la flamme est la flamme réductrice ; la partie extérieure est la flamme oxydante. Retirez le cordon de la flamme et laissez-le refroidir. Observez la couleur et faites-la correspondre au type de perle et à la partie de la flamme correspondante.

Une fois que vous avez enregistré un résultat, vous pouvez retirer la perle de la boucle métallique en la chauffant à nouveau et en la plongeant dans l’eau.

Le bead test n’est pas une méthode définitive pour identifier un métal inconnu, mais peut être utilisé pour éliminer rapidement ou pour réduire les possibilités.

Quels sont les métaux indiqués par les couleurs des tests de perle ?

C’est une bonne idée de tester un échantillon à la fois dans la flamme oxydante et dans la flamme réductrice pour aider à réduire les possibilités. Certains matériaux ne changent pas la couleur de la perle, et la couleur peut changer selon que la perle est observée lorsqu’elle est encore chaude ou après qu’elle ait refroidi. Pour compliquer encore les choses, les résultats dépendent du fait que l’on dispose d’une solution diluée ou d’une petite quantité de produit chimique, par opposition à une solution saturée ou une grande quantité de composé.

Les abréviations suivantes sont utilisées dans les tableaux :

• h : chaud
• c : froid
• hc : chaud ou froid
• ns : non saturé
• s : saturé
• sprs : sursaturés

Perles de borax

Couleur
Oxydant
Réduire

Incolore
hc : Al, Si, Sn, Bi, Cd, Mo, Pb, Sb, Ti, V, Wns : Ag, Al, Ba, Ca, Mg, Sr
Al, Si, Sn, alk. terres, earthsh : Cuhc : Ce, Mn

Gris/Opaque
sprs : Al, Si, Sn
Ag, Bi, Cd, Ni, Pb, Sb, Zns : Al, Si, Snsprs : Cu

Bleu
c : Cuhc : Co
hc : Co

Vert
c : Cr, Cuh : Cu, Fe+Co
Crhc : Usprs : Fec : Mo, V

Rouge
c : Nih : Ce, Fe
c : Cu

Jaune/Marron
h, ns : Fe, U, Vh, sprs : Bi, Pb, Sb
Qu : Mo, Ti, V

Violet
h : Ni+Cohc : Mn
c : Ti

Perles de sel microcosmiques

Couleur
Oxydant
Réduire

Incolore
Si (non dissous)Al, Ba, Ca, Mg, Sn, Srns : Bi, Cd, Mo, Pb, Sb, Ti, Zn
Si (non dissous)Ce, Mn, Sn, Al, Ba, Ca, MgSr (sprs, pas clair)

Gris/Opaque
s : Al, Ba, Ca, Mg, Sn, Sr
Ag, Bi, Cd, Ni, Pb, Sb, Zn

Bleu
c : Cuhc : Co
c : Whc : Co

Vert
Uc : Crh : Cu, Mo, Fe+(Co ou Cu)
c : Crh : Mo, U

Rouge
h, s : Ce, Cr, Fe, Ni
c : Cuh : Ni, Ti+Fe

Jaune/Marron
c : Nih, s : Co, Fe, U
c : Nih : Fe, Ti

Violet
hc : Mn
c : Ti

Points clés

• Le test des billes ou test des ampoules est utilisé en chimie analytique pour aider à identifier les éléments d’un échantillon, sur la base de la couleur que les billes prennent après avoir été exposées à une flamme.
• Le test des perles est similaire au test de la flamme.
• Ni le test des perles ni le test de la flamme ne peuvent à eux seuls identifier positivement l’identité d’un échantillon, mais ils peuvent aider à réduire les possibilités.

Sources

• Pratt, J.H. « Minéralogie déterminative et analyse par soufflerie ». Vol. 4, numéro 103, Science, American Association for the Advancement of Science, 18 décembre 1896.
• Speight, James. « Manuel de chimie de Lange ». Couverture rigide, 17e édition, McGraw-Hill Education, 5 octobre 2016.