Si tu veux comprendre le principe des processus chimiques du développement argentique sans revenir à ta paillasse scolaire:
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 ?
En trois étapes: (1) exposition de l’émulsion à la lumière puis développement soit (2) l’action de l’agent révélateur puis (3) de l’agent fixateur. J’en montre ci-dessous les fonctions essentielles et donc incontournables. A ces trois étapes peuvent se rajouter tout un tas de petits grigris qui restent secondaires et que je vais donc omettre par soucis de simplicité.
Tout d’abord voyons la coupe typique d’une pellicule photo argentique dans l’illustration ci-dessous (l’échelle n’est pas respectée).
Les Halogénures d’Argent constituent la partie maîtresse de l’émulsion. Sans eux pas de sensibilité à la lumière. Ces cristaux sont répartis dans une gélatine qui leur procure un environnement tampon et stabilise certaines réactions. Un nid douillet en quelque sorte.
Les Halogénures d’Argent sensibles à la lumière utilisés en photographie argentique sont souvent sur base de Chlore [Cl] ou de Bromure [Br]. Le bromure d’argent [AgBr] étant fréquemment employé c’est celui-ci qui va nous servir d’exemple.
Il faut retenir que l’ion Bromure est plus volumineux que l’ion Argent. Et surtout que dans la réalité les cristaux, formés par l’arrangement ordonné des ces paires Bromure d’Argent, ne sont pas parfaits. Ils contiennent des imperfections, fissures, cisaillements mais aussi des impuretés constituées par des atomes ou molécules étrangères.
L’importance de ces imperfections est assez étonnante dans la façon dont l’image va pouvoir se former sur la pellicule.
L’image apparaît en 3 temps sur la pellicule photosensible:
- En premier lieu lors de l’exposition i.e. quand l’obturateur s’ouvre pour laisser passer une certaine quantité de lumière ou de photons. C’est le moment où l’image latente se forme dans l’émulsion de la pellicule.
- Puis ensuite au moment du développement où l’image latente va être « amplifiée » par le révélateur.
- Enfin cette image latente révélée sera fixée, c’est l’opération de fixage, pour devenir insensible à la lumière. C’est le fameux négatif obtenu en fin de processus de développement.
Voyons comment se forme l’image latente dans la série d’illustrations ci-dessous. La théorie la plus admise reconnait trois étapes dans la formation de cette image très particulière.
La première étape de la formation de l’image latente c’est l’exposition. C’est le moment où un photon de lumière vient frapper un cristal d’Halogénure d’Argent. Ce faisant il éjecte l’électron supplémentaire du volumineux ion Bromure.
Au cours de la seconde étape de formation de l’image latente, l’électron éjecté qui a beaucoup trop d’énergie pour être absorbé par l’ion Argent, continue son chemin à travers tout le crystal. Et ce jusqu’à être piégé dans une imperfection, un défaut local du crystal ou par une impureté sous la forme d’un atome ou d’une molécule intrue.
Par suite 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.
Dans un troisième temps, l’accumulation locale de ces électrons fini par créer un champ électrique négatif qui attire à lui les ions Argent positifs mal intégrés dans le crystal. La combinaison de chaque ion Argent positif avec un électron donne naissance à un atome d’Argent métallique.
On se retrouve donc rapidement avec une petite accumulation d’atomes d’ Argent métallique qui correspond à un germe de développement. Tous les cristaux de l’émulsion qui contiennent un germe de développement forment ensemble ce qu’on appelle l’image latente.
A l’échelle macroscopique cette image n’est pas suffisament contrastée pour être exploitable. C’est à dire qu’il y a finallement assez peu de différence entre un crystal insolé contenant un germe de développment et un crystal non insolé i.e. qui n’a pas recu de lumière (ou photons) et qui ne contient aucun germe de développement.
C’est là qu’intervient la fonction du révélateur: renforcer la différence entre les cristaux insolés et ceux non insolés en finissant la transformation complète du crystal insolé en Argent métallique à partir de son germe de développement. Le germe de développement agit comme catalyseur de la transformation.
Penser que le révélateur n’agit que sur les Halogénures d’Argent contenant un germe de développement n’est vrai que dans un premier temps. En réalité si on laisse l’émulsion en contact avec le révélateur suffisamment longtemps, celui-ci finira par affecter tous les cristaux de l’émulsion. L’action du révélateur joue donc sur la différence de vitesse de réduction de l’Argent des cristaux insolés et celle de l’Argent des cristaux non insolés …
Plus concrètement prenons maintenant l’exemple ci-dessous d’une scène simple et sombre: une lampe allumée sur un bureau noir dans une pièce noire.
Une fois la pellicule photo argentique exposée, l’image latente ressemble à l’illustration ci-dessous. La partie sombre de la scène correspond à des cristaux d’Halogénures d’Argent non insolés puisqu’aucune lumière ne leur est parvenue. Et la partie claire de la scène: la lampe, correspond sur l’émulsion de la pellicule à des crystaux piqués d’un point noir (qui représente le germe de développement).
Sous l’action du révélateur l’image latente va s’intensifier en quelque sorte et tous les cristaux d’Halogénure d’Argent insolés vont être entièrement transformés en Argent métallique. L’image latente est donc bien révélée et sa densité macroscopique devient suffisante pour pouvoir être exploitée.
Il reste maintenant à rendre l’émulsion insensible à la lumière. L’Argent métallique lui est déjà insensibilisé, mais les cristaux d’Halogénure d’Argent qui n’ont pas été insolés (ceux correspondant à la partie sombre de la scène), eux, sont toujours sensibles à la lumière. Le plus simple est d’éliminer ces derniers, c’est à dire les retirer de l’émulsion. C’est le rôle que va endosser le fixateur qui va dissoudre les Halogénures d’Argent en les décomposant de façon soluble. Ils pourront ainsi par mise en solution être éliminés avec le fixateur.
Les ions Argent déjà réduits en Argent métallique eux, ne seront pas affectés par l’agent fixateur (*). On élimine donc bien seulement les composants de l’émulsion qui n’ont pas reçu de lumière. Le support de la pellicule étant transparent les parties n’ayant pas reçu de le lumière apparaissent comme transparentes également puisque complètement nettoyées de leurs Halogénures d’Argent non insolés. 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 de cette même scène. Le négatif est en fait une véritable photographie. On préfère l’inverser lors du tirage pour d’évidentes raisons d’esthétiques courante, ce qui reste un point de vue …
(*) Cela reste vrai si on ne laisse pas l’émulsion trop longtemps en contact avec le fixateur qui à long terme va dissoudre jusqu’à l’Argent métallique. La maîtrise des temps de réactions lors du développement argentique est donc important à plusieurs égards.
Dans l’illustration du négatif final ci-dessus on constate que seules les parties insolées sont couvertes d’Argent métallique. Mais aussi que les zones non insolées de la pellicule ont été nettoyées par le fixateur, et ne contiennent plus ni Halogénures d’Argent ni Argent métallique qui n’a pu s’y former.
Pour ma part la raison qui m’a poussé à comprendre le fonctionnement du développement chimique était de savoir à partir de quel moment je pouvais dans la pratique ouvrir ma cuve. C’est à dire exposer mon film à la lumière sans déteriorer l’image.
Clairement il faut attendre la fin du processus de fixage avant de pouvoir sortir le film au grand jour.
Je voudrais savoir pourquoi on utilise le bromure le plus fréquemment?
Bonjour Bliindguy,
Je ne suis pas un maître de la chimie mais d’après ce que je comprends l’emploi de du Bromure d’Argent est favorisé lorsqu’on désire travailler avec un pouvoir de réaction rapide.
Le Bromure d’Argent est donc plus souvent employé que le Chlorure d’Argent même si son pouvoir de noircissement n’est pas aussi important que celui-ci.
Le Chlorure d’Argent a le désavantage de réagir plus lentement et donc de nécessiter une insolation plus importante.
Merci pour ton article simple car pédagogique mais bien détaillé.
Comment se fait il que l’argent métallique insolé n’est pas nettoyé par le fixateur au même titre que l’halogénure d’argent insolé ?
Bonjour Patrick,
il ya deux points dans ta question:
1. Lorsque tu dis « nettoyé » j’imagine que tu parles de lessivage, autrement dit pourquoi l’argent métallique n’est il pas lessivé avec le reste lors du « fixage ».
2. Il y a un problème dans ta question: tu parles de d’argent insolé ET d’argent métallique au niveau de l’opération de « fixage ». J’imagine que tu parles d’halogénure d’argent NON insolé. Car l’halogénure d’argent insolé a été transformé en argent métallique sous l’action du révélateur. De fait au niveau du fixage il n’y a plus d’halogénure insolé: il ne reste que les halogénures non insolés qui seront lessivé par le fixateur après les avoir rendus solubles.
Il reste que la question du point 1 reste valide, ie pourquoi les halogénures non insolés ne partent ils pas en solution avec l’argent métallique sous l’action du fixateur?
La réponse tient en un seul mot: GELATINE. En effet tous les cristaux d’halogenures d’argent sensibles à la lumière sont piégés dans la gélatine de l’émulsion, donc insolés ou non, lorsqu’on les passe sous l’eau ils restent coincé dans la gélatine. Il en va de même pour l’argent métallique.
Le très gros avantage de la gélatine c’est qu’elle laisse circuler les molécules liquides comme l’eau et autres solutions ioniques mais elle retient physiquement les particules solides, comme les cristaux (halogénures d’argent et autres amalgames dont l’argent métallique). Il en resulte que le fixateur se faufile dans la gélatine, dissoud les cristaux d’halogénures d’argent qui maintenant « devenus » liquides sont lessivés (éliminés de la gélatine) avec le fixateur d’un part et l’eau de rinçage d’autre part. Le fixateur n’agissant pas chimiquement sur l’argent métallique ne le dissoud pas, et celui-ci reste piégé dans la gélatine pour notre grand plaisir.
Merci Alexis
Bonjour Alexis, je ma suis régalé à lire ta présentation bravo ! J’ai une question : d’où vient le gris ? Pour le blanc et le noir, j’ai compris mais pour le gris, LES gris qu’en est-il ? Est-ce la quantité d’argent métallique dans l’épaisseur de l’émulsion qui va créer ces gammes de gris ?
Bonjour Stéphan,
Tout à fait, c’est bien la quantité d’argent métallique dans l’épaisseur de l’émulsion qui crée les différences de densité ou différence d’opacité du négatif. D’ailleurs pour calibrer parfaitement les étapes du développement au tirage on est sensé utiliser un densimètre… Ce négatif de densité/opacité variable selon les zones (qui définissent l’image négative) lorsque traversé par la lumière de l’agrandisseur va laisser passer plus ou moins de lumière (selon la densité/opacité qui est due à la quantité grande ou faible d’argent métallique déposé à tel ou tel endroit du négatif). Et donc cette lumière passant à travers le négatif va noircir plus ou moins le papier photographique lors du tirage créant ainsi plusieurs niveaux de gris selon les endroits plus ou moins denses/opaques du négatif.
Donc en effet on parle bien de niveaux de gris sur un tirage tandis qu’on parle de densité pour un négatif (le terme opaque que j’ai utilisé plus haut n’est que didactique).
Bonjour,
J’ai quant à moi une petite question qui me turlupine : y a t-il des éléments de la gélatine qui se retrouvent dissous dans le développeur ? Je me pose la question car je souhaiterais faire quelques essais au caffenol qui présenterait l’immense avantage (à mon sens) de ne pas être nocif pour l’environnement. À condition bien sûr qu’il ne soit pas contaminé par une substance polluante qui pourrait provenir de son contact avec la pellicule. D’où ma question 🙂
Bonsoir JB,
En effet ce type de révélateur est incomparablement moins nocif pour l’environnement que ceux plus usuels à l’Hydroquinone. Néanmoins ta question porte sur les résidus du développement, et oui il y en a: le Bromure D’Hydrogène HBr qui lui n’est pas du tout inoffensif. Cependant il est en très faible quantité.
Donc on peut dire que ces révélateurs réduisent énormément leur impact environnemental, mais je n’en prendrais pas une gorgée à l’apéro… si je n’en bois pas pourquoi forcer les poissons à en boire ?
Certains me taxeront de parano, mais la réalité c’est qu’il y a beaucoup d’avis contradictoires sur la question compte tenu des faibles concentrations versus le principe de précaution…
Donc à balancer dans une rivière? clairement non, dans un système de tout-à-l’égout qui va passer en station d’épuration? beaucoup s’en accommodent.
Je ne suis ni chimiste, ni toxicologue, de plus compte tenu des communications officielles souvent divergentes sur les problèmes de santé publique, j’en conclue que la toxicologie est une science balbutiante, et de fait que la prudence doit rester une priorité.
Maudite bromure ! Je pense que le caffenol finira donc à la déchetterie comme le reste. Merci pour ta réponse !
Bonsoir, je travaille pour un projet d’école sur les verres photochromiques qui marchent selon le même principe que le développement argentique. Ce sont des verres de lunettes qui contiennent des halogénures d’argent. Aux contact de la lumière (UV plutôt), ces halogénures vont donner des cristaux d’argent métallique qui vont rendre le verre opaque et le transformer en lunettes de soleil. Néanmoins, dans ces lunettes la réaction est réversible, une fois à l’intérieur, l’argent métallique et les halogènes se recombinent en halogénures d’argent et le verre redevient transparent.
Mais en développement argentique, je ne vois pas apparaître cette réaction inverse, qu’en est-il? Peut être l’avez vous passé sous silence lorsque vous avez dit que » reste maintenant à rendre l’émulsion insensible à la lumière. L’Argent métallique lui est déjà insensibilisé ». Auriez-vous des explications?
Bonne soirée,
(je reposte le commentaire, qui ne s’est apparemment pas envoyé)
Bonsoir Charles,
désolé du grand retard de la réponse. J’ai eu pas mal de soucis avec la maintenance du site.
Concernant ce que j’ai dit à propos de l’argent métallique qui est déjà insensibilisé. Oui en effet après le passage du révélateur qui n’a d’autre fonction que « d’amplifier la formation d’argent métallique » (c’est un peu caricatural) aux endroits où la lumière est tombée, il nous faut éliminer les autres parties encore sensibles à la lumière grâce au fixateur.
L’argent métallique, en effet n’est pas sensible à la lumière tout au moins à court terme.
L’application aux verres de lunettes est bien différente, et à vrai dire je ne la connais pas. Ce qui me semble fort probable c’est que les halogénures concernés dans cette application de lunettes sont sans doute un peu différents de ceux utilisés en photographie et/ou utilisés différemment. Car en photographie l’image latente n’est pas suffisante pour former des amalgames d’argent métallique suffisamment importants pour être décelé à l’œil nu.
Après une recherche rapide il semble en effet que les verres photochromiques utilisent des halogénures d’argent dopés à l’ion cuivre Cu(I). Ici donc ce qui semble être utilisé c’est un amplification du phénomène d’image latente par l’ion Cu(I) – plus instable que l’ion Cu(II) – qui « révèle » l’image latente, perd un électron supplémentaire et donne du Cu(II) en cédant son électron à l’argent de l’halogénure qui lui donne Ag -argent métallique, colloïdal plutôt- très opaque. Mon emploi du terme « métallique » est un abus de langage que les vrai chimistes excuseront…
Il semble ici que l’agent photosensible soit Cu(I) mis en présence d’un ion Argent facilement accessible. Je ne suis pas un spécialiste mais il est à parier que les halogénures d’argent ici ont un rôle à jouer dans le déclenchement de la réaction, peut-être peut-on parler « d’effet catalyseur ». Il faudrait voir avec un chimiste de métier. Je parle d’effet catalyseur car si les halogénures d’argent utilisés sont les mêmes qu’en photographie (AgBr) alors ils sont également inévitablement sensibles à la lumière également dans cette application.
L’argent métal ici n’est pas seul (ce qui n’est pas le cas en photographie après le développement) il est un présence d’ions Cu(II). Et il semblerait qu’en l’absence d’excitation lumineuse l’agitation thermique engendre la réaction inverse ie Cu(II) reprend un électron à Ag qui d’une façon générale « aime bien » se retrouver découvert, Ag est un nudiste ! Oui je sais: ce n’est pas de la science mais c’est amusant (pour moi au moins). La propension de Ag à se déshabiller d’un électron et plus forte que celle de Cu à s’exhiber de la tête au pied dans ce mélange particulier. Une fois à l’ombre Ag dit à Cu(II) « écoute rhabille-toi un peu mon vieux » et lui tend son électron, Ag est moins frileux que Cu(II) …
Je plaisante mais au bout du compte la grosse différence c’est bien entendu la présence de Cu(I) qui affecte le comportement de Ag. L’argent est un métal stable en présence de la lumière quand il est seul, mais c’est un élément très réactif quand il est en « société », c’est pourquoi on le retrouve dans de très nombreux procédés industriels et médicaux, des panneaux solaires aux tests COVID antigéniques…
Bonjour, merci pour cet article,
à l, étape 2 sur 3, sur le schéma vous avez noté « le photon éjecté navigue dans le crystal », je ne suis pas chimiste pour un sous, mais je ne comprends pas, il ne s’agit pas de l’éléctron? que devient le photon par la suite? merci d’avance. Calypso
Bonjour et merci !
C’est une coquille en effet il me faudra reprendre ce schéma !
Que devient le photon?
La question est particulièrement intéressante. Eh! oui, onde ou particule ?
Cela a occupé beaucoup de grands scientifiques… Et la fameuse expérience des fentes de Young, la plus grande expérience de tous les temps reproductible par des enfants. Elle a fait couler beaucoup d’encres et bouillir pas mal de matière grise. Donc que devient le photon ?
La réponse est: pffffu-it! il disparait! il a en quelque sorte été absorbé par l’électron qu’il a « percuté ». « Un photon » de lumière représente un quanta d’énergie, qui est absorbé par « un électron » dans une disposition lui permettant d’absorber ce quanta d’énergie. Typiquement dans un modèle très simpliste on dit souvent qu’un électron saute sur une orbite supérieure quand il absorbe un photon et qu’il émet ce même type de photon quand il retourne sur l’orbite d’où il est venu.
Les mécaniciens quantiques auraient beaucoup à redire sur cette caricature simpliste de la réalité telle qu’elle leur apparait, ce sont des « ondistes » par nature et ça ce n’est pas des « on-dit »: ce sont des « ondistes »! pour de vrai, tout est onde, la lumière, les atomes, leur constituants etc… De vrais surfeurs! Les implications philosophiques sont dantesques!
Les fentes de Young, c’est du pur génie, à connaissance d’époque comparable c’est du niveau d’Archimède au cube en terme de découverte. La pomme de Newton ne vaut pas tripette à côté… Pourtant qui connait les trous de Young en dehors des physiciens et de leurs étudiants? Un désastre. C’est un peu comme si 3% de la population avait vu la Lune.
La lumière, c’est magique, et la photographie argentique c’est cette magie-pour-de-vrai figée l’espace d’un arrangement d’atomes d’argent…