La chimie décryptée
Dans notre première page dédiée à la chimie, nous vous avons présenté le rôle des différents bains argentiques, sans pour autant vous en décrire le fonctionnement chimique. Cette page vous présente, de A à Z, le fonctionnement chimique de l'argentique.
Comment à partir d’une pellicule photo noir et blanc photosensible parvient-on à obtenir un négatif insensible à la lumière et donc observable en plein jour ?
Nous allons vous expliquer le fonctionnement d'une pellicule photographique, mais les papiers photographiques que nous utilisons dans nos expériences fonctionnent de la même manière.
Les réactions chimiques se déroulent en 3 temps sur la pellicule photosensible:
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Premièrement, lors de l’exposition à une certaine quantité de lumière (photons), une "image latente" se forme dans l'émulsion de la pellicule.
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Puis, lors du développement, l’image latente va être « amplifiée » par le révélateur.
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Enfin, l'image latente révélée est fixée (opération de fixage) pour devenir insensible à la lumière. On obtient ainsi ce que l'on appelle un négatif.
Il existe d'autres étapes moins importantes que nous ne développerons pas, car inutiles pour la compréhension. Les explications ci-dessous présentent l'essentiel des réactions.
Tout d'abord, voici un schéma d'une pellicule et une introduction à son constituant principal :
les halogénures d'argent.
Pellicule et halogénures d'argent
Les cristaux d'halogénures d'argent sont responsables de l'essentiel de la réaction. C'est eux qui permettent l'apparition d'une image, car ils sont sensibles à la lumière.
Ces cristaux sont plongés dans une gélatine servant de tampon et de stabilisateur à certaines réactions.
L'halogénure d'argent le plus employé est le bromure d'argent [AgBr], c'est donc sur celui-ci que se basent nos exemples. Mais les autres halogénures, tel que le chlorure d'argent [AgCl], ont sensiblement les mêmes réactions, les effets par rapport à la lumière sont justes plus ou moins importants.
La taille et la forme de l'halogénure d'argent et de ses constituants sont très importants dans la bonne réalisation de la réaction. En effet l'ion bromure est plus volumineux que l'ion argent. Cela provoque donc des imperfections sur le cristal d'halogénure d'argent, entraînées par l'arangement de la paire imparfaite bromure/argent. La présence d'impuretés sur le cristal (atomes ou molécules intrus) peuvent aussi accentuer la réaction.
Toutes ces données ont des effets assez étonnants sur l'apparition de l'image.
Exposition de l'émulsion à la lumière et image latente
Voyons comment se forment l'image latente en trois étapes :
La première étape de la formation d'une image latente est l’exposition. Un photon de lumière vient frapper un cristal d’halogénure d’argent entrainant ainsi l'éjection de l'électron supplémentaire de l'ion bromure. Cela à pour effet de briser l'hallogénure AgBr en un ion Ag+ et un atome neutre de bromure Br. Ce dernier forme immédiatement une molécule de dibrome, plus stable.
Au cours de la seconde étape de formation de l’image latente, l’électron éjecté ne peut pas être immédiatement absorbé par l’ion Argent, et continue donc son chemin à travers tout le crystal. Cheminement qu'il poursuivra jusqu’à être piégé dans une imperfection, un défaut local du crystal ou par une impureté.
Ensuite, après que plusieurs photons aient touché le crystal et éjecté plusieurs électrons de leur ion Bromure, une accumulation d’électrons se forme autour de cette imperfection locale ou impureté.
Finalement l’accumulation de ces électrons fini par former un champ électrique négatif qui attire les ions argent positifs. Les ions argent positifs s'associent ensuite à un électron, ce qui forme ainsi un atome d’argent métallique.
Ag(+) + e(-) --> Ag
Une petite accumulation d’atomes d’argent métallique que l'on nomme "germe de développement" finit par se créer. L'ensemble des cristaux de l’émulsion contenant un germe de développement forme ainsi notre fameuse image latente.
A notre échelle, l'image n’est pas suffisament contrastée pour être exploitable, d'où le nom "latente". Il y a finalement peu de différence entre un crystal exposé à la lumière contenant un germe de développment et un crystal non exposé à des photons contenant donc aucun germe de développement, c'est pourquoi notre oeil est incapable de faire la différence.
Action du révélateur, amplification de l'image latente
Le révélateur permet de renforcer la différence entre les cristaux exposés et ceux non exposés en terminant la transformation complète du crystal exposé en argent métallique grâce à son germe de développement. En effet, les ions argents ont tendance à former des argents métalliques autour des autres atomes d'argent. Le germe de développement est une sorte de catalyseur de la transformation.
Attention ! Le révélateur n’agit pas que sur les cristaux d'halogénures d’argent contenant un germe de développement. A terme, si l’émulsion reste longtemps en contact avec le révélateur, ce dernier finira par affecter tous les cristaux de l’émulsion.
Pour exemple, prenons une scène simple et sombre comme une lampe allumée sur un bureau noir dans une pièce noire.
Illustration
Une fois la pellicule photo exposée, l’image latente ressemble à l’illustration ci-dessus. La partie sombre de notre scène correspond aux cristaux non exposés, donc clair sur l'image latente car aucune lumière ne leur est parvenue. Alors que la partie claire de notre scène (la lampe) correspond aux cristaux "avec un point noir" qui représente les germes de développement, puisque cette partie de la pellicule a été affectée par la lumière.
Grâce au révélateur, l’image latente va en quelque sorte s’intensifier et l'ensemble des cristaux d’halogénure d’argent exposés va être entièrement transformés en argent métallique. L’image latente est révélée et sa "densité macroscopique" devient suffisante pour pouvoir être visible et exploitée.
Action du fixateur, insensibilité à la lumière
L'agent fixateur permet de rendre l’émulsion insensible à la lumière. Ou plutôt les cristaux d'halogénures d'argent non exposés (la partie sombre de la scène), car l’argent métallique est déjà insensible. Le plus simple est d’éliminer les cristaux non exposés en les retirant de l’émulsion. Le fixateur va donc dissoudre les halogénures d’argent en les décomposant pour qu'ils deviennet soluble. Ils pourront ainsi, en les plongeant dans une solution être éliminés avec le fixateur.
Les parties de l'émulsion n’ayant pas reçu de lumière apparaissent transparentes car elles ont été complètement nettoyées de leurs halogénures d’argent non exposés. Le support est lui aussi transparent. La pellicule est donc transparente aux endroits non exposés. Tandis que les zones qui ont reçu de la lumière sont chargées d’argent métallique et apparaissent donc opaques.
C’est la raison pour laquelle le négatif porte son nom et retranscrit par transparence en sombre/opaque les zones claires de la scène et en clair/transparent les zones sombres. Le négatif est en fait une véritable photographie. Il faut ensuite l'inverser pour que l'image soit "réaliste".
