Dosage deTeau ctde l'acide carbonique

— La perte au feu fait connaître ensemble la quantité

d'eau^ d'acide carbonique et de produits combustibles que renferme le calcaire. 11 peut y avoir intérêt à déterminer ces éléments à part.

1** Séparation par le calcul. — Le plus souvent, on se contente de calculer la quantité probable d'acide carbonique, en supposant la chaux et la magnésie à l'état de carbonates, et se servant des équivalents chimiques.

Les ^ de la dose de chaux et les ^ de celle de magnésie représentent le poids de l'acide carbonique.

En déduisant ce poids de la perte au feu totale, on a celui de l'eau et des produits combustibles.

2** Dessiccation. — On peut aussi déterminer directement l'humidité contenue dans un calcaire, par une dessiccation à l'étuve maintenue un peu au-dessus de 100**. On retire de temps en temps la capsule pour la peser, et on considère la dessiccation comme complète lorsque deux pesées consécutives sont concordantes.

3"* Dosage direct de Vacide carbonique. peut doser directement l'acide carbonique. Le procédé suivant donne des résultats très exacts :

On monte un appareil composé de deux fioles A et B (Jig. 18) avec des bouchons percés chacun de deux trous ; dans l'un des trous passe un tube recourbé h ou 6', et dans l'autre un tube droit évasé a ou d.

Les deux tubes 6, 6' sont réunis par un caoutchouc. La fiole B, où l'on place l'échantillon avec un peu d'eau, est mise sur un fourneau que l'on allume vers la fin de l'opération. Le tube droit a qu'elle porte est effilé

Enfin, on

Fio. 18.

à la partie supérieure et bouché par une poire g en caoutchouc. La fiole A reçoit une dissolution d'ammoniaque. Le tube évasé d est rempli de verre pilé imbibé d'ammoniaque, et porte à sa partie supérieure un petit tube de dégagement c. Le tube b' ne doit pas plonger dans l'ammoniaque, mais se maintenir à quelques millimètres de la surface.

L'appareil étant en place, on débouche la fiole B et on fait plonger la pointe m du tube a dans une soucoupe où on a mis de l'acide chlorhydrique. En comprimant la poire entre les doigts, on fait sortir du tube de l'air qui est remplacé par de l'acide au moment où on cesse de comprimer la poire. Puis, on rajuste le bouchon sur la fiole B.

L'acide tombe goutte à goutte sur la matière à analyser et en dégage l'acide carbonique, qui se rend dans le vase A où il se combine avec les vapeurs ammoniacales. 11 se forme du carbonate d'ammoniaque, qui reste en dissolulion dans le liquide de la fiole A et du tube d. Quand reflfervescence a cessé, on chauffe pendant quelque temps pour faire passer les dernières parcelles de gaz carbonique dans la seconde fiole.

On sépare alors la fiole A de l'appareil, on lave avec soin les tubes d et h' en recueillant les eaux de lavage dans la fiole. Enfin, on en verse le contenu dans une autre fiole renfermant de l'eau de baryte; on fait bouillir et on jette rapidement sur un filtre très perméable. L'acide carbonique reste sur le filtre à l'état de carbonate de baryte. On le grille directement ou, mieux, on le redissout par Tacide chlorhydrique, et on y dose la baryte par l'acide sulfurique. L'acide carbonique a un poids égal à celui du sulfate de baryte multiplié par 0,1888.

On se sert aussi d'appareils que l'on pèse avant et

après le dégagement de Tacide carbonique, obtenu par la mise en contact du calcaire avec un acide.

L'appareil représenté [fig. 19) est d'une construction facile et donne de très bons résultats.

Il se compose d'un ballon A, d'une capacité de 150 centimètres cubes environ, dans lequel on place un poids connu de l'échantillon dont il s'agit de déterminer la teneur en acide carbonique ; l'échantillon est recouvert d'un peu d'eau, 10 à 15 centimètres cubes.

Un petit récipient B, renfermant de l'acide chlorhydrique, communique

avec le ballon, au moyen d'un tube destiné à faire passer l'acide dans l'eau tenant la matière en suspension. Le ballon est muni d'un autre tube qui conduit le gaz dégagé dans un petit manchon c en verre mince qui renferme en a, entre deux tampons d'amiante, de la ponce imj)ibée d'acide sulfurique destiné à retenir la vapeur d'eau et, à la suite, en 6, une colonne de borax chargée d'absorber Tacide chlorhydrique entraîné.

L'appareil étant préparé et renfermant une quantité connue de la matière à examiner, on le suspend au fléau d'une balance au moyen du fil de laiton indiqué sur la figure, et on en détermine le poids.

On détache Tappareil de la balance et, par une légère aspiration en C, on détermine l'écoulement de Tacide dans le ballon A ; Teffervescence due au dégagement de l'acide carbonique se manifeste aussitôt et, comme le tube d'amenée de l'acide du récipient B au ballon A forme syphon, et que, de plus, une de ses extrémités est à étroite ouverture, on peut régler l'écoulement de l'acide en inclinant ou en relevant l'appareil, de manière à éviter qu'un dégagement trop rapide ne fasse échapper de la vapeur d'eau et de l'acide chlorhydrique.

Lorsque toute réaction apparente a cessé, on termine en chauffant le ballon vers 40% puis on chasse l'acide carbonique qui pourrait rester emprisonné dans l'appareil par un courant lent d'air sec ; 1 litre passant en un quart d'heure suffit amplement pour obtenir ce résultat.

On pèse de nouveau, et la différence de ces deux pesées donne le poids de l'acide carbonique dégagé.

Le dosage de l'acide carbonique se fait rarement sur les calcaires, mais il est souvent intéressant de l'exécuter sur les chaux et ciments, afin de s'assurer si la cuisson en a été complète. Il s'exécute alors de la même façon.

84. Méthodes abrégées d'essai. — L'analyse complète d'un calcaire n'est pas toujours nécessaire, et un essai rapide suffit dans bien des cas. Pour connaître la dose de carbonate de chaux qu'il renferme, on peut se contenter de déterminer seulement la dose de l'acide carbonique ou celle de la chaux. Les trois méthodes abrégées d'essai qui vont être décrites peuvent s'exécuter partout facilement et presque sans matériel de laboratoire.

La première n'exige qu'une balance ordinaire {pg, 20) sensible simplement au gramme. On place un poids connu de l'échantillon, 100 grammes par exemple, dans un

grand verre à moitié rempli d'eau, sur un des plateaux de la balance.

Dans un autre vase, tel qu'une éprouvette graduée, on met assez d'acide chlorhydrique pour pouvoir dissoudre entièrement le calcaire. Pour 100 grammes, il faut employer environ 160 centimètres cubes ou 175 grammes de l'acide ordinaire concentré du commerce. On ajoute dans le même plateau un agitateur, et on couvre le premier vase de plusieurs doubles de papier buvard. Puis on établit l'équilibre en plaçant dans l'autre plateau des poids quelconques, des cailloux, du sable, etc. On verse alors une petite portion de l'acide dans le fig. 20.

premier vase, en ayant

soin de remettre immédiatement le papier buvard à sa place. L'acide carbonique se dégage avec effervescence, et, quand l'effervescence a cessé, on verse une nouvelle portion d'acide chlorhydrique. On continue ainsi jusqu'à ce qu'on l'ait versé tout entier. A la fin, on agite avec la baguette, pour achever le dégagement du gaz carbonique. A mesure que ce gaz s'échappe, le poids diminue dans le plateau et la balance bascule. Quand l'expérience est terminée, on ajoute, pour rétablir l'équilibre, des poids marqués qui donnent la mesure de l'acide carbonique déplacé.

La seconde méthode exige l'emploi d'une burette et d'une pipette jaugées.

On verse dans trois verres semblables une pipette d'acide chlorhydrique, que l'on étend d'eau. Dans l'un de ces verres, on jette un poids connu p de carbonate de chaux pur, de marbre blanc par exemple, et dans le

second un même poids de l'échantillon. Ce poids doit être insuffisant pour que la chaux sature tout l'acide chlorhydrique. On peut toujours en être certain, en employant de Tacide chlorhydrique concentré ordinaire du commerce étendu de moitié de son volume d'eau, et opérant sur i gramme de matière par pipette de 10 centimètres cubes.

On prépare, d'un autre côté, une dissolution alcaline de potasse ou de soude, ou mieux de saccharate de chaux, telle qu'une pipette d'acide en sature un volume un peu moindre que la capacité de la burette. On y arrive facilement en faisant une dissolution trop concentrée d'abord, puis en plaçant dans un vase une pipette d'acide normal avec de l'eau et de la teinture de tournesol, remplissant la burette de dissolution alcaline, et mesurant combien il faut en verser de divisions pour que la liqueur tourne au bleu. On vide la burette et on étend la dissolution en raison des résultats indiqués par cette expérience.

Lorsque l'attaque du marbre blanc et celle de l'échantillon sont complètes, on ajoute, dans les trois verres que l'on a préparés, quelques gouttes de teinture de tournesol, qui se colore en rouge, puis on verse successivement dans chacun d'eux de la dissolution normale alcaline, au moyen de la burette, en agitant vivement, et s'arrêtant quand le tournesol vire au bleu. On note le nombre de divisions qu'il a fallu employer, N pour l'acide pur, n pour l'acide partiellement saturé par le marbre, et m pour l'acide où l'on a mis l'échantillon. Il est clair que les quantités d'acide resté libre au moment du titrage sont entre elles comme les nombre N, n et m, et que la chaux du marbre et celle de l'échantillon en avaient saturé respectivement des poids proportionnels à N — n et à N — m. Le poids du carbonate de chaux correspondant à la chaux contenue dans l'échantillon est donc au

poids p mis en expérience comme N — m est à N — Uj et, si on le désigne par a?, on a :

Cette méthode est très précise et permet de n'opérer que sur de faibles volumes de l'échantillon, mais elle donne, confondus avec la chaux, la magnésie, Talumine et le peroxyde de fer solubles.

La troisième méthode, analogue à la précédente, quant à ses résultats, est un peu moins juste et plus longue, mais elle n'exige pas l'emploi de la burette et de la liqueur alcaline.

On met dans deux verres des doses égales d'acide chlorhydrique, une ou deux pipettes de 10 centimètres cubes par exemple. Dans l'un d'eux, on jette un poids connu de l'échantillon à essayer (1 gramme pour 10 centimètres cubes). On a, d'autre part, un morceau de marbre blanc, que l'on pèse, et que l'on introduit ensuite dans le second verre. Le marbre est attaqué, et il se produit une effervescence tant qu'il reste de l'acide libre. On remue de temps en temps le liquide pour faciliter l'attaque. Lorsqu'elle est terminée, on lave le marbre, on l'essuie, on le dessèche et on le pèse de nouveau. On note le poids P qu'il a perdu. On le porte alors dans le verre où l'on a mis à dissoudre l'échantillon, et on l'y laisse jusqu'à ce que l'acide de ce verre soit saturé. Le morceau de marbre est desséché et pesé comme la première fois. S'il perd alors un poids p, la différence P — p est égale au poids de carbonate répondant à la chaux contenue dans l'échantillon essayé.

CHIMIE APPUQL'ÉE.

§ 4. — Analyse des chaux et ciments

85. Attaque. — Les chaux et les ciments sont le produit des calcaires calcinés à une haute température. Dans cette opération, Tacide carbonique a été chassé, et l'argile s'est combinée à la chaux, en formant des silicates plus ou moins complexes, décomposables par les acides forts. Si donc on essaie de les dissoudre dans l'acide chlorhydrique, il se dégage de la silice gélatineuse, qui ne peut être séparée et recueillie qu'après dessiccation.

On pèse 2 grammes de l'échantillon en poudre, et on les place dans une capsule de porcelaine, avec un peu d'eau à laquelle on ajoute de l'acide chlorhydrique en excès. On évapore à sec au bain de sable, à une température modérée. Pour éviter toute projection, on remue plusieurs fois la masse avec une baguette de verre après que la silice s'est prise en gelée. Quand la dessiccation parait terminée, on porte la capsule sur un fourneau, et on la chauffe vivement, mais non au rouge, pour chasser les dernières traces d'acide et d'humidité. Après refroidissement, on traite de nouveau la matière par un léger excès d'acide chlorhydrique, et on évapore une seconde fois à sec. Puis, on reprend par de l'eau acidulée. La liqueur doit paraître jaune, et le résidu blanc et non rougeàtre. S'il avait cette teinte, on laisserait la capsule et son contenu chauffer quelque temps au bain de sable, jusqu'à ce que toute coloration rouge eût disparu.

86. Analyse générale. — On jette tout le contenu de la capsule sur un filtre. La poudre blanche que l'on

recueille n'est autre chose que la silice de Téchantillon. On la dessèche, on la calcine et on la pèse comme à l'ordinaire.

La liqueur contient la totalité de l'alumine et du peroxyde de fer, la chaux, la magnésie. On les détermine exactement comme dans les caJcaires.

La séparation du fer et de l'alumine, la détermination de l'acide carbonique et de l'eau se font aussi comme pour les calcaires.

La chaux renferme quelquefois des grains de sable siliceux qui se retrouvent avec la silice, bien qu'inertes au point de vue de ses qualités. On le reconnaît au moment de l'attaque où la silice commence à se prendre en gelée. Les grains siliceux restent au fond de la capsule et crient lorsqu'on y promène la baguette de verre. Pour doser ce sable siliceux, on fait dissoudre la chaux dans l'acide chlorhydrique et on laisse la liqueur digérer pendant une journée. Puis, on opère par décantation, comme pour la séparation de l'argile et du sable. Les grains sableux restent au fond ; on les lave, on les recueille et on les pèse.

8T. Dosage de l'acide sulfurique et du soufre. — Les chaux et les ciments ont le plus souvent une certaine dose de sulfate de chaux. Pour la déterminer, on prend un poids assez fort de l'échantillon, 5 grammes par exemple, que Ton fait digérer à froid dans une dissolution de carbonate d'ammoniaque pendant vingt-quatre heures environ, en ayant soin d'agiter souvent le mélange, surtout dans le commencement. Le sulfate de chaux est décomposé, et il se produit du carbonate de chaux et du sulfate d'ammoniaque. On filtre, on la sursature la liqueur par l'acide chlorhydrique et on la fait

bouillir pour chasser tout l'acide carbonique; puis, on y verse du chlorure de baryum, et l'acide sulfurique se précipite à l'état de sulfate de baryte, que l'on recueille sur un filtre, que l'on dessèche et que l'on pèse. On en déduit par le calcul le poids de l'acide sulfurique.

Quelques ciments contiennent du sulfate anhydre de chaux, qui résiste longtemps au carbonate d'ammoniaque ; il est donc nécessaire de renouveler plusieurs fois la solution, jusqu'à ce que celle-ci n'enlève plus d'acide sulfurique au ciment. Il est, dans ce cas, préférable d'attaquer l'échantillon par l'acide chlorhydrique, d'évaporer à sec, puis de reprendre par cet acide dans lequel le sulfate de chaux est suffisamment soluble. On filtre et, dans la liqueur, on précipite l'acide sulfurique à l'état de sel de baryte.

La filtration ne doit pas avoir lieu immédiatement ; il faut laisser le sulfate de baryte se ramasser et la liqueur devenir claire. Comme pour les précipités d'oxalate de chaux, on peut faire bouillir, mais il est préférable de laisser séjourner la fiole où s'est faite la précipitation pendant plusieurs heures dans le bain de sable. On peut filtrer lorsqu'une liqueur parfaitement transparente surnage sur un précipité grenu bien rassemblé.

Les ciments renferment généralement peu de soufre à l'état de sulfure. Cependant ce corps s'y rencontre quelquefois en quantité notable, surtout dans les ciments de laitiers.

On est averti de la présence des sulfures par l'odeur sulfhydrique qui se dégage de ces matériaux lorsqu'ils sont mis en présence d'un acide.

Pour effectuer le dosage du soufre, on met l'échantillon en contact d'une matière oxydante qui transforme les sulfures en sulfates ; on l'attaque, par exemple, par l'eau

régale, ou mieux encore on y ajoute un peu de chlorate <le potasse et on l'attaque ensuite, avec précaution par l'acide chlorhydrique. On évapore à sec, puis l'analyse se poursuit comme dans le cas précédent.

Le précipité de sulfate de baryte que l'on obtient ainsi provient à la fois de l'acide sulfurique existant dans la matière et de celui formé par l'oxydation des sulfures. La différence entre les deux poids de sulfate de baryte trouvés dans cette opération et dans la précédente, multipliée par 0,1375, donne le poids du soufre des sulfures.

88. Dosage des alcalis. — Les chaux, et surtout les ciments, renferment presque toujours une certaine <lose d'alcalis fixes, provenant soit du calcaire d'où ils tirent leur origine, soit de l'argile qu'on a pu y introduire artificiellement, soit même des cendres du combustible. Ces alcalis ont une certaine influence sur la qualité des produits. Il est donc quelquefois intéressant de les déterminer.

On opère sur une prise d'échantillon spéciale, que l'on attaque et dont on sépare les éléments comme dans une analyse courante. Mais on s'arrête après la séparalion de la chaux, et on n'introduit pas de phosphate de soude dans la dernière liqueur. On la verse dans une capsule de porcelaine, et on Tévapore à sec ; puis, on la calcine sur un brûleur, ou mieux au moufle, de façon à chasser les sels ammoniacaux et à décomposer les oxalates. Le résidu se compose de sels alcalins et de magnésie libre ou carbonatée. Ce dernier corps étant insoluble, si on reprend par l'eau et qu'on filtre, on obtient une liqueur qui ne renferme plus que les sels alcalins.

La liqueur est évaporée à sec dans une capsule de platine, en présence d'un léger excès d'acide sulfurique, qui

iOi CHAPITRE II

déplace les autres acides. Le résidu est du sulfate alcalin. On le porte au rouge pour chasser tout excès d'acide et on le pèse.

On le reprend ensuite par de Teau acidulée d'acide chiorhydrique, et on y précipite Tacide sulfurique par le chlorure de baryum. Du poids du sulfate du baryte on déduit celui de l'acide sulfurique. Si on retranche ce dernier poids de celui du sulfate alcalin, la différence représente les alcalis fixes, soude et potasse réunis.

Il est fort rare que Ton ait besoin de connaître séparément la dose de chacun des alcalis. Dans le cas où on le désirerait, on aurait recours aux méthodes exposées plus loin (chap. v).

Lorsqu'il y a dans Téchantilion des quantités notables d'acide sulfurique, le procédé qui vient d'être expliqué peut donner des résultats erronés. Le sulfate de magnésie n'est que partiellement décomposé au moment de la calcination des sels ammoniacaux, et une partie de ce sel se trouve mêlée au sulfate alcalin. On obtient donc, avec les alcalis, un peu de magnésie que l'on pèse avec eux.

Pour se mettre à l'abri de cette cause d'erreur, après avoir chassé les sels ammoniacaux, et repris le résidu par l'eau, on y verse un peu d'eau de baryte, qui précipite la magnésie et donne, en même temps, des composés insolubles avec l'acide sulfurique et l'acide carbonique. La liqueur filtrée ne renferme plus que des chlorures alcalins, des alcalis libres et de la baryte. On la sursature par l'acide sulfurique et on la filtre de nouveau; puis, on l'évaporé à sec, on la calcine, et on obtient un résidu de sulfate alcalin, comme dans le cas précédent. L'analyse se termine de la même manière.

matériaux de maçonnerie 103

§ 5. — Analyse des silicates (argiles, sables, pouzzolanes, etc.)