CHAPITRE

Diffusion des vapeurs mercurielles.

S 1. — Diffusion des vapeurs mercurielles dans le gaz.

On sait depuis longtemps que le mercure exerce, sur lous les êtres vivants, animaux et végélaux, placés dans son voisinage, une action désorganisatrice qui peut aller jusqu’à déterminer leur mort; depuis longtemps aussi, la volatilité bien connue de ce métal à fait chercher, dans l'intervention de ses vapeurs, la cause des effets qu’on le voyait capable de produire à distance.

Trop naturelle pour qu'elle ne s’imposât pas a priori, cette explication, tout en étant universellement acceptée, laissait place cependant au doute et à l'objection, par la difficulté qu'on éprouvait à la concilier avec le fait, tenu pour expérimentalement démontré, de la très faible diffusibilité des vapeurs mercurielles.

On croyait, en effet, d'après les résultats des expériences de Faraday, que ces vapeurs formaient, au-dessus de la surface du métal générateur, une couche dont Pépaisseur restait toujours très petite, tant que la température ambiante ne s'écartait pas trop des limites de ses variations ordinaires, et on ne manquait pas de trouver, pour justifier leur prétendue impuissance à s'élever plus haut, des raisons théoriques tirées de la valeur exceptionnellement grande de leur poids spécifique.

Toutelois, en même temps qu'on affirmait, comme il vient d'être dit, leur diffusibilité restreinte, il était impossible de ne pas reconnaître, à la suite d'observations très nombreuses el très précises, le pouvoir qu'elles avaient d'exercer leur action toxique dans un rayon dépassant de beaucoup la faible portée de leur

ie At mouvement diffusif. Il y avait donc ainsi contradiction flagrante entre les résultats positifs de ces observations et les résultats, sinon négatifs, du moins fort limitatifs, des expériences de Faraday. Comme l'exactitude des premiers était hors de toute contestation, cela rendait fort douteuse celle des derniers, pour lesquels s'imposait alors la nécessité d'une vérification préalable.

On sait comment Faraday (1) opérait dans ses recherches sur la volatilité du mercure : au-dessus de ce métal, placé successivement dans des milieux à températures différentes, il suspendait, à des hauteurs inégales, des lames d’or qui devaient blanchir par amalgamation si les vapeurs mercurielles atteignaient leur niveau, et rester intactes dans le cas contraire. Il s’en tenait d’ailleurs exclusivement à la constatation de ces apparences, et c’est en se prononçant sur des éléments d'appréciation aussi contestables qu’il est arrivé à formuler les deux conclusions suivantes :

4° Le phénomène de la vaporisation du mercure n'est pas continu, il cesse absolument de se produire à la limite inférieure de 7° au-dessous de zéro;

2 Pour des températures supérieures à cette limite, et dans une étendue de l'échelle thermométrique que Faraday laisse indécise, contrairement à la loi générale de diffusion des fluides électriques, les vapeurs mercurielles forment, au-dessus du liquide générateur, une couche de très faible épaisseur atteignant quelques centimètres à peine, à la température ordinaire.

La première de ces conclusions est en complète opposition avec les déductions des formules qui expriment la tension maximum des vapeurs des liquides parfaits en fonction de la température; car ces formules tendent toutes à faire admettre la continuité du phénomène d’évaporation.

Parmi ces formules, qui sont d’ailleurs de valeur fort inégale à cause de leur mode empirique de construction, prenons celle de Regnault (2), qui offre assurément les meilleures garanties d’exactitude. Elle résume les résultats des recherches classiques de cet illustre physicien sur les forces élastiques des vapeurs de très nombreux liquides, parmi lesquels figure précisément le mercure.

LR On sait qu'elle donne :

log f a — ba.

Or, comme pour tous les liquides expérimentés sans aucune exception, « est inférieur à lunité, il s'ensuit que, pour avoir f—0, il faut faire £ — — x : conclusion analytique qui renferme l'affirmation de la continuité du phénomène de l'évaporation des liquides, puisqu'elle place à une température infiniment reculée, au-dessous de zéro, la limite où ce phénomène cesse de se produire.

Passant à la seconde de ces deux conclusions de Faraday, nous la trouvons en désaccord flagrant avec les données fondamentales des deux théories, cinétique et dynamique, entre lesquelles se débattent aujourd'hui les questions relatives à la constitution moléculaire et aux propriétés primordiales des fluides élastiques.

Quelle que soit celle de ces deux théories qu'on adopte, comme tous les fluides élastiques se diffusent finalement de la même manière dans un espace donné, que cet espace soit vide ou déjà occupé par un fluide différent, c’est en déterminant, pour chacun d'eux, à une température donnée, la vitesse de son écoulement dans le vide, qu’on aura la mesure de sa tendance plus ou moins marquée à la diffusion, ou de ce qu'on peut appeler son pouvoir diffusif.

Dans la théorie cinétique, cette vitesse se calcule à priori; les gaz et les vapeurs sont considérés comme composés de molécules indépendantes, parfaitement élastiques, qui se meuvent et se choquent dans tous les sens avec des vitesses moyennes considérables, dépendant, pour chaque fluide, de sa nature et de sa température, et calculables par la formule connue de Clausius (3)

NS ne 1 Quand il s'agit d’un gaz de densité d, pris à la température de

zéro, cette formule se ramène à l’expression plus simple

V — 485 Ve d

ARE et son emploi nous fournit un moyen facile de déterminer les vitesses moléculaires des divers fluides élastiques. Or, quand on les fait écouler dans le vide, il est de toute évidence que leurs vitesses d'écoulement doivent être identiquement égales à leurs vitesses moléculaires respectives, et leurs pouvoirs diffusifs sont alors mesurés par ces dernières.

Dans ces condilions, les vapeurs mercurielles ayant, d’après la formule de Clausius, une vitesse moléculaire de 180 mètres à la seconde, leur pouvoir diffusif serait exprimé par le même nombre, et s’il atteint réellement cet ordre de grandeur, on voit aisément quelle étendue considérable devront présenter les mouvements de diffusion produits sous son influence impulsive.

Qu'on suppose, en effet, du mercure contenu dans une enceinte à zéro et s'y évaporant à cette température; les molécules de vapeur, qui se délachent de la surface émissive, sont projetées, d’après l'hypothèse de la théorie cinétique, avec une vitesse moléculaire de 180 mètres à la seconde, ce qui correspond, dans la direction verticale, à une hauteur de chute de 1,653 mètres. Quelque petit qu'on suppose le chemin parcouru verlicalement par chaque molécule, entre les chocs réciproques, il y aura toujours des molécules de vapeur qui devront finir par atteindre cette hauteur, et c’est elle, par conséquent, qui marque la limite supérieure assignée par la théorie cinétique à la diffusion des vapeurs mercurielles.

Dans la théorie dynamique, cette limite supérieuré serait bien plus élevée encore. |

Hirn (4), qui nie les vitesses moléculaires et qui a cherché à déterminer expérimentalement les vitesses d'écoulement dans le vide, sous pression constante, prétend avoir trouvé que la valeur de cette vitesse, pour l'air atmosphérique en particulier, est huit fois plus grande que celle de la vitesse moléculaire; car il évalue la première à 4,000 mètres environ, tandis que la seconde est seulement de 500 mètres dans la théorie cinétique.

En admettant le même écart pour les vapeurs mercurielles, on voit qu'elles auraient, à zéro, un pouvoir diffusif de 1,440 mètres,

de fffnss et la limite supérieure de leur diffusion dépasserait alors 105 kilomètres, Ge qui serait vraiment énorme.

I'est probable que les chiffres fournis par Hirn sont entachés de quelque exagération; ils ont été, d'ailleurs, très sérieusement contestés par des critiques compétents, et l’un d'eux, Hugoniot(5), a démontré qu'ils devaient être réduits dans d’assez fortes proportions, sans qu'ils cessent, malgré ces réductions, de dépasser ceux que la théorie cinétique leur oppose. Si done ces derniers diffèrent des chiffres vrais, on sait au moins qu'ils leur sont inf6- “rieurs; aussi est-on au-dessous de la vérité, en affirmant que les vapeurs mercurielles, avec un pouvoir diffusif de 480 mètres à la seconde, ont une limite supérieure de diffusion verticale égale à 1,686 mètres.

En supposant, d'ailleurs, contrairement à ce qui vient d’être démontré, qu'il faille, non pas ajouter, mais retrancher aux Chiffres précédents, et que le pouvoir diffusif des vapeurs mercurielles, diminué des 9/10 de sa valeur, soit réduit à 18 mètres, ces vapeurs pourraient encore s'élever verticalement à 17 mètres environ au-dessus de la surface émissive, à la température de zéro, et les quelques centimètres auxquels Faraday limitait cetle élévation seraient encore très fortement dépassés.

En présence d’'écarts aussi démesurés, on avait des motifs sérieux pour douter de l'exactitude des expériences du savant anglais, et ce sont ces doutes qui m'ont déterminé à les reprendre. Comme le nom de leur auteur répondait suffisamment de la rigoureuse méthode qui avait dù présider à leur exécution, leur insuffisance présumée ne pouvait provenir que de la défectuosité des moyens employés pour reconnaître les vapeurs mercurielles, et cela m'imposait, d'abord, l'obligation de rechercher, pour ces vapeurs, un réactif plus sensible que la lame d’or blanchissant par amalgamation.

A la place de ce métal, en 1846, Davy (6) proposa l'iode, avec lequel il obtint la réaction caractéristique de l'iodure rouge, dans une expérience où le flacon qui contenait cet iode était placé .à 066 au-dessus d'une cuve à mercure. La réaction fut très nelte,

Eee mais elle fut très lente à se dessiner, car il ne lui fallut pas moins de deux mois pour se produire, à une température qui resta comprise entre 12° et 14°.

En 1854, Brame (7), après avoir essayé l’iode et constaté que son emploi peut occasionner certaines méprises, lui substitua le soufre, qui lui parut doublement préférable pour la sensibilité et pour la sûreté de ses indications, surtout lorsqu'on le prend à l’état utriculaire. En l’employant à cet état, Brame a trouvé que la limite supérieure de la vaporisation du mercure pouvait s'élever jusques à 174, à la température constante de 11°; mais, encore ici, il a fallu longtemps attendre avant qu'on arrive à constater ce résultat, et c'est seulement après un intervalle de quatre mois qu’il a pu être affirmé avec quelque certitude.

Comme on le voit, tout en présentant une sensibilité un peu supérieure à celle de l'or, ni le soufre ni l'iode ne sont pratiquement utilisables pour la reconnaissance des vapeurs mercurielles, et il n'y a pas, en dehors d'eux, d'autre corps simple qu'on puisse proposer pour les remplacer. Passant alors aux corps composés, voici le fait bien connu qui a servi de point de départ aux essais que J'ai tentés avec quelques-uns d'entre eux.

Le mercure liquide réduisant les sels et chlorures dissous des métaux précieux, J'ai pensé que ses vapeurs jouiraient aussi du même pouvoir réducteur et qu’elles donneraient, en l’exerçant, des effets assez marqués pour accuser bien caractéristiquement leur présence. L'expérience a démontré que ces prévisions élaient justes, et, comme elle est d’une réalisation très facile, les réactions dont elle nous fournit l'indication pour la recherche spécifique des vapeurs mercurielles sont aussi sensibles qu’elles sont sûres. Voici ce qu'on obtient avec elles et comment on les utilise :

Réactions caractéristiques des vapeurs mercurielles. — On expose à l’action de ces vapeurs une feuille de papier ordinaire, sur laquelle on à préalablement étendu, au pinceau ou au tampon, une solulion saline d'un des métaux précieux, solution qu'il est bon d'additionner, suivant les cas, de substances hygrométriques deslinécs à retarder sa dessiccation. Le métal du sel, réduit par