I HYDROGÈNE. — OXYGÈNE

HÏDROGKNE

, L'hydrogène fut découvert en 1766 par Caven-i 8). Il n'a été trouvé, à l'état libre que dans les gai ï solfatares d'Islande et les fumerolles de la TosrJ

.. Combiné avec l'oxygène, il constitue l'eau; de U t nom : générateur de l'eau (uSwp, eau; ^ewai», igendre).

1 entre dans la composition de presque toutes lefM Itières organiques.

. Préparation. — On peut l'extraire de l'eau eig t celle-ci par un corps qui s'empare dal ; et met l'hydrogène en liberté. Tels sont Iw issium, le sodium, qui agissent à la température baire. On renverse sur ie mercure une petite éprour-'l e pleine d'eau, on y introduit un morceau de s5aiuui'€ t décapé, et l'on voit les bulles d'hydrogène f Bir à la partie supérieure de l'éprouvette. Ce pron'est pas applicable à la préparation d'une quanbotable d'hydrogène. Quand on veut le retirer d« %

, on décompose celle-ci par un métal qui n'a

I une haute température, le fer. On cliauffe du fer aaÉ

e dans un tube de porcelaine ou dans de gva.Ti4e&B

cornues de fonte, et l'on y fait arriver un courant de vapeur d'eau ; le fer s'empare de l'oxygène de l'eau, et l'hydrogène se dégage.

Gomme nous le verrons plus loin, l'eau est décomposée par la pile en oxygène, qui se rend au pôle positif, et en hydrogène, qui se rend au pôle négatif.

Dans les laboratoires, on prépare l'hydrogène en mettant à profit l'action du zinc sur l'acide sulfurique.

L'acide sulfurique est une combinaison qui renferme du soufre, de l'oxygène et de l'hydrogène. Quand ce corps est mis en contact avec le zinc, le métal déplace l'hydrogène qui se dégage. La réaction est représentée de la manière suivante :

Acide sulfurique . „- Sulfate de zinc . „ ,

• ^ ^ ^ , ""^ + Zinc = — - ->. i*. h Hydrog.

Souire,Oxygene,HydrogeDe. Soufre, Oxygène, Zinc.

On peut remplacer l'acide sulfurique par l'acide chlorhydrique :

Acide chlorhydrique . „. Chlorure de zinc . „ j

■ — / , , + Zinc = , ^ + Hydrogène

Chlore, Hydrogène. Chlore, Zinc.

Nous verrons plus tard comment on peut exprimer la réaction à l'aide de formules abrégées.

On emploie (fig. d) un flacon à deux tubulures dont l'une porte un tube de dégagement et l'autre un tube à entonnoir. On place dans le flacon des lames de zinc, puis on y verse de l'acide sulfurique étendu de huit fois son volume d'eau. On ajoute cette quantité d'eau pour dissoudre le sulfate de zinc au moment de sa formation : sans cela, comme il est solide, il empâterait le métal et empêcherait l'action de celui ci sur l'acide sulfurique. On recueille le gaz dans une éprouvette pleine d'eau et renversée sur l'eau.

Si l'on veut avoir de l'hydrogène sec, on le fait

feer dans des tubes pleins de chlorure de calcium q nrbe l'humidité, et on le recueille sur le mercurf

Fig. 1. — Prépirali,..! de l'hydi-ùKène.

0n Ëiit fréquemment usage dans les laboratoirea Il appareil à production intermittente. Cet appareil'* L 2) est formé de deux flacons d'égal volume, munis BUT partie inférieure de tubulures réunies par un i tube de caoutchouc. Le flacon B est rempli de b disposé sur un lit de verre cassé, et son goulot est i par un bouchon à robinet auquel on adapte un b de dégagement. Le flacon A reçoit de l'acide sul- |ue étendu ou de l'acide chlorhydrique. Pour faire ptionDer cet appareil, on ouvre le robinet du flacon ■ussitût l'acide pénètre dans ce flaco"n7se trouve au tact du zinc, et de l'hydrogène se dégage. Si l'on be alors le robinet, le gaz continuant ;i prendre bance s'accumule dans le flacon B, et par sa len- I repousse le liquide acide dans le flacon A. Quand J î est descendu au-dessous du niveau du zino J pon s'arrête; si l'on ouvre de nouveau le robinet, loB j^agement de gaz recommence. Par la disçosvlvo'n â

!BIH1G INORGANIQUE ËLÉMENTAt cet appareil, on ne consomme de zinc et d'acide que lorsqu'on utilise l'iiydrogène produit par la réaction. L'hydrogène qu'on obtient ainsi n'est pas rigoureusement pur, car le zinc lui-même renferme des sub-

stances étrangères, carbone, soul're, pliospliore, arsenic, qui se combinent à l'hydrogène de manière à former des composés gazeux. Pour obtenir de l'hydrogène pur, on doit le faire passer dans une série de tubes absorbants et de flacons laveurs, renfermant d'abord de la potasse pour retenir l'acide entraîné mécaniquement, de l'acétate de plomb pour fixer l'hydrogène sulfuré, de l'azotate d'ai-gent pour l'hydrogène arsénié, du sublimé corrosif ou bichlorure de mercure pour l'hydrogène phosphore.

■ propriétés. — L'hydrogène est un gaz incolore lipide, inodore; c'est le plus Ii^ger de tous !. rdensité de l'air étant I, celle de l'hydrogène est (j 0,0693, c'est-à-dire qu'il est 14,44 fois plus léger < l'air. Un litre d'hydrogène pèse O'^jOSOS, tandis qu'a litre d'air pèse 1*',293. Le volume occupé par 1 gramcn d'hydrogèue est de 11 litres 17 : de li son emploi pouj gonfler les aérostats.

Wte grande dilTérence de densité de l'hydrogène atl fair permet de transvaser l'hydrogène d'une éproii»! 9 dans une autre. L'éprouvette pleine d'hydragènfl;! disposée l'ouverture en bas sur une éprouvette J 9 d'air, on retourne l'appareil, et on constate a B, de quelques instants que l'hydrogène a passé dans I touvette supérieure, qui d'abord renfermait de l'ait I

ftiydrogène a été considéré, jusqu'en 1878, comme J

z permanent, de même que l'oxygène et l'aKOte.l

6aouI Pictet a réussi à le liquéfier par un abaiase-ri

^t de température de 140^ au-dessous de zé

unej)ression de 650 atmosphères. L'hydrogène liquide B'est même solidifié par révaporation.

-JL I L'hydrogène est le seul gaz qui ait une conductibi-

Fig. 4. — Pouvoir refroidissant de l'hydrogène.

llité appréciable pour la chaleur; aussi son pouvoir refroidissant est-il plus considérable que celui des autres gaz. On le démontre au moyen de l'appareil cicontre (fig. 4). "^

Dans un tube de verre AB, fermé à chaque extrémité par un bouchon de liège, on introduit un fil de platine CD dont les deux extrémités peuvent être mises en communication avec une pile de dix à douze éléments Bunsen. De plus, chaque bouchon est traversé par deux petits tubes AE, BF au moyen desquels on peut faire passer un courant gazeux dans le tube AB. Quand le courant passe à travers le fil de platine, celui-ci s'échauffe et devient rouge, et si l'on fait circuler dans le tube AB de l'azote, de l'oxygène, de l'acide carbonique, on n'observe aucun phénomène, tandis qu'en y dirigeant un courant d'hydrogène on voit le fil de platine perdre sa couleur rouge. C'est que l'hydrogène est meilleur conducteur de la chaleur que les autres gaz, et qu'il refroidit le fil de platine au-dessous de la température rouge.

9. L'hydrogène possède la propriété de se fixer sur certains métaux; ainsi Graham a observé que le palladium chauffé à 90° dans une atmosphère d'hydrogène absorbe 643 fois son volume de ce gaz; à 245°, il en

pôrbe 526 vol. Dans le^yide, une partie de l'iiydro- :, absorbé se dégage â 0°, mais la majeure parLii; mise en liberté que vers 200°; il y a donc là une ble combinaison.

prenant un fil de palladium pour électrode négal'électrolj-se de l'eau acidulée, Graham a le pu lui faii'e absorber 936 fois son volume d"hy- ;ène. Le palladium renferme alors 4,68 0/0 d'hyrène, et sa densité est réduite de -12,38 ii 11,70. .

Les propriétés de l'hydrogène allié au palladium J sont celles d'un métal que Graham a appelé hydrogà- I nium. L'alliage de palladium et d'hydrogène a uneJ lénacité considérable; Graham avait môme cru qu'il! est magnétique, propriété que ne possèdent ni le pal-| ladiuQi ni l'hydrogène; mais des observations dues â 1 Wiedemann ont montré que cet alliage préparé avec J du palladium pur n'est pas magnétique; et si Graham j aûbservé cette propriété, c'est qu'il avait employé un J palladium renfermant un peu d'oxyde de fer; ce der->J nier, en se désoxydant, donnait du fer magnétique par 1 l'action de l'hydrogène.

Cette conductibilité de l'hydrogène pour la chaleur, cette propriété de s'allier aux métaux, ainsi que l'ensemble de ses caractères chimiques, le rapprochent des métaux. Aussi est-ce un élément ii part, et l'on peut dire que la famille de l'hydrogène est composée de l'hydrogène lui-même.

10, On sait que les gaz ont la propriété de se diffuser, c'est-à-dire de passer à travers les parois poreuses, les J membranes végétales ou animales. La vitesse de ditîu- I sion étant en raison inverse de la racine carrée des 1 densités, on conçoit que l'hydrogène se dilîuse beau- 1 coup plus rapidement que tous les autres gaz. On peut"! mesurer cette dilTusibilité à l'aide d'un lube do verre 1

14 CHIUIE INORGANIQUE ÉLÉMENTAIRE

plein de gaz hydrogène, placé sur la cuve à mercure et fenné à sa partie supérieure par une plaque de graphite. On voit peu à peu le niveau du mercure s'élever dans le tube, parce que l'hydrogène passe rapidement

Fig. 5. — DiffuaibUIté de rhydrogène.

à travers les pores du morceau de graphite, tandis que l'air qui le remplace pénètre beaucoup plus lentement dans le tube. Quand le mercure a cessé de monter, on constate que l'hydrogène s'est diffusé environ 4 fois plus vite que l'air. On peut aussi mettre en évidence cette diffusibilité

HYDROGENE

de l'hydrogène à l'aide de l'expérience suivante (lig. 5). Un vase de terre poreuse fermé par un bouchon est mis en communication à t'aide d'un tube avec un llacon à deux tubulures renfermant de l'eau colorée par de ia cochenille; la seconde tubulure porte un long Inbe de verre. Si l'on recouvre le vase poreux avec une cloche pleine de gaz hydrogène, celui-ci pénètre immédiatement dans le vase poreux et amène h. l'intérieur de l'appareil une augmentation subite de pression (jui chasse le liquide coloré et le fait monter dans le tube de verre.

H. L'hydrogène est impropre â la respiration et à la combustion. Lorsqu'on plonge une allumette dans uaeéprouvette pleine d'hydrogène, elle s'éteint; mais l'hydrogène est lui-même combustible.

Un jet (le gaz hydrogène brûle avec une flamme pâle en se combinant avec l'oxygène. Le produit de cette combustion est de l'eau, comme on peut s'en assurer en faisant brûler de l'hydrogène desséché sur de la ponce sulfurique, et recouvrant le jet de gan enllammé rt'une cloche de verre desséchée avec soin (fig. (i). On voit la cloche se recouvrir d'une buée, et bientiit des gouttelettes d'eau viennent ruisseler sur ses irarois.

La tlamme de l'hydrogène développe une grande ({uantitê de chaleur, surtout lorsque la combustion a lieu dans une atmosphère d'oxygène pur; noua reviendrons sur ce l'ait et son application en traitant de la combustion.

On peut aussi déterminer la combustion de l'hydrogène au moyen du platine. Lorsqu'on prend du platine réduit en éponge, c'est-à-dire à l'état d'une masse poreuse et légère, et qu'on y dirige un courant de gaz hydrogène, celui-ci, se condensant dans les pores du platine, se trouve porté à une températui'e assez élevée

peut allumer une lampe amenée dans un , d'hydrogène enilammé. Ce briquet fonctionne i lièrement, et l'usage ne s'en est pas conservé.

■12. L'hydrogène est incapable d'entretenir la respira tion, mais il n'est pas délétère. M. Regnault a fait vivi des animaux dans des atmosphères artificielles renferJ mant 76 d'hydrogène et 24 d'oxygène.