CHAPITRE II

ÉTAT ACTUEL DE LA QUESTION DE LA DÉCOMPOSITION THERMIQUE ET ÉLECTRIQUE DU MÉTHANE: ESQUISSE D'UNE THÉORIE.

Nos travaux antérieurs sur la décomposition du gaz carbonique par l’étincelle condensée ont montré que ses effets pouvaient être rapprochés de ceux d’une source de chaleur pouvant porter à plus de 3000° absolus les corps soumis à son action. Dans ce Chapitre, nous résumerons les résultats obtenus par les différents expérimentateurs qui ont réalisé la décomposition thermique du méthane; pour pouvoir comparer les différents modes d'action de l’étincelle, nous rappellerons

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également les résultats déjà connus de l’action des diverses formes de la décharge électrique sur le méthane et l’acétylène. Enfin, nous dirons ce qu’il faut penser de la stabilité aux différentes températures des corps qui se forment dans les décompositions réalisées.

1. Décomposition thermique du méthane. — [e méthane soumis à l’action de la chaleur subit des transformations très diverses, variables selon la température à laquelle on le soumet et qui dépendent aussi de la nature de l'enceinte qui Le contient, du temps pendant lequel est maintenue cette température et du refroidissement plus ou moins rapide qui suit cette période d’échauffement.

La décomposition la plus simple, donnant naissance au carbone et à l’hydrogène, s'obtient facilement en maintenant à une température convenable le méthane en présence de certains catalyseurs métalliques, le fer, le nickel et le platine. La décomposition du méthane est pratiquement totale au-dessus de 850°(B.7 ); mais, si l’on se borne à faire passer un courant de méthane dans une enceinte chauffée, on obtient alors des produits très différents. Un courant de méthane passant sous la pression atmosphérique dans un tube de silice ou de porcelaine maintenu entre 1000° et 1200° C., de telle sorte que le gaz ne demeure dans le tube que 0,5 à 0,1 seconde, est partiellement décomposé (80 pour 100 non détruit) et transformé ‘en benzène et hydrogène; de l’acétylène et de l’éthylène sont également présents dans Le résidu gazeux (B. 8).

Si la température à laquelle est soumis le méthane s'élève, il est nécessaire, pour éviter la décomposition inutile en carbone et hydrogène, de diminuer la durée de passage du gaz dans l’enceinte chauffée. Dans les conditions optima, la fraction du méthane transformée en benzène diminue quand la température s'élève. En même temps, la proportion d’éthylène augmente légèrement, passe par un maximum pour T — 1240°(B. 9), puis décroit, pendant que la proportion d’acétylène formée croît de plus en plus vite; à 1600°, la durée de chauffage optima est alors o ,oo1 seconde, et à 3000° au contact d'une spirale de tungstène ou d’un bâton de carbone chauffé électriquement, cette durée s’abaiïsse à 0,00o1 seconde (B. 10). À température élevée, la réaction principale semble

être alors 2CH,— C, H, + 3H.

D'ailleurs cette réaction n’est pas une réaction d'équilibre, car les produits formés se décomposent si on les maintient à la température à laquelle ils ont pris naissance. Des réactions accessoires se produisent également, soit à

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température élevée, soit plutôt à température plus modérée entre les produits refroidis de la décomposition thermique. La formation de carbures aromatiques, ou éthyléniques, de carbures saturés supérieurs (éthane, propane, etc.), montre qu'il est impossible de donner une explication simple des phénomènes. De nombreux auteurs (B. 11, 13, 20, 29 bis) ont cherché à édifier une théorie de la pyrolyse du méthane, représentant aussi bien que possible les phénomènes. Il nous semble que la théorie suivante, qui tient compte des résultats déjà obtenus, représente les faits assez exactement.

Essai d’une théorie de la pyrolyse du méthane. — A température élevée, la molécule de méthane subit une décomposition graduelle; la réaction, homogène, est d’abord monomoléculaire (B. 11):