OXIGÈNE

Nous rappellerons aussi à nos lecteurs que nous nous servirons du thermomètre centigrade dans le courant de cet ouvrage.

lie SECTION.

Élément comburant ,

OXIGENE.

Pesant 1,1026... Fluide élastique, permanent, incolore, inodore, insipide, très peu soluble dans l’eau, nécessaire à la combustion et à la respiration, découvert par Priestley , en août 1774» ha chaleur le dilate, une pression forte et subite le rend lumineux : une bougie allumée que l’on plonge dans une cloche pleine de ce gaz y brûle avec une telle splendeur qu’il est difficile à l’œil d’en soutenir l’éclat : le même effet a lieu avec un fil de fer, dont l’extrémité est garnie d’un morceau d’amadou en ignition ; le métal se disperse en gouttelettes brillantes : le phosphore , le soufre , le charbon , y brûlent également avec vivacité; les produits deeette combustion sont les acides phosphorique , sulfureux et carbonique; enfin tous les corps simples se combinent avec l’oxigène en donnant lieu à un dégagement plus ou moins sensible de calorique. Ce gaz s’extrait du pcroxide de manganèse en poudre ; on calcine ce corps dans une cornue de grès à laquelle on adapte l’appareil n° 1 ; le peroxide abandonne une partie de son oxigène , passe à l’état de protoxide , et le gaz vient se rendre sous la cloche de la cuve à eau.

L’oxide noir de manganèse étant un produit naturel, il en existe diverses variétés qui sont préférables lorsqu’on vcuten dégagerl’oxigène (voyez Manganèse). On extrait aussi ce gaz ; i° du deutoxide de mercure ou précipité rouge; 20 du chlorate de potasse; dans ce dernier cas la chaleur que l’on doit appliquer étant faible, on se sert d’une cornue de verre. Quel que soit le pro-

cède employé, on aura soin de ne pas recueillir le gaz qui se dégage au commencement, et qui est mélangé d’air atmosphérique.

De la Combustion.

Fout le monde est familiarisé avec le phénomène connu sous le nom de combustion . Un corps combustible, le charbon de bois, par exemple, exposé avec le contact de l’air à une température élevée, s’échauffe, ,<• allume et dégage bientôt du calorique accompagné de lumière : lorsque cette émission cesse , le charbon a totalement disparu , à l’exception d’un résidu peu considérable de cendres : il a été presque entièrement converti en acide carbonique qui s’est dégagé et que i’om peut recueillir sous la cloche de la cuve pneumatique. Le poids de ce gaz excède de beaucoup celui du charbon qui a été consumé.

On supposait anciennement que la combustion était t due a l’action d’un corps élémentaire appelé feu , qui avait la propriété de dévorer certains autres corps , et: de les convertir en sa propre substance. Cette explication qui laissait tout à désirer fut remplacée par lesdiverses hypothèses de Hooke , de Mayow , de Stahl. Suivant Stahl, tous les combustibles renferment 1 un certain corps appelé phlogïs tique, auquel ils doivent leur combustibilité : cette substance est la même dans

tous les combustibles qui ne diffèrent que par la proportion de leurs autres principes avec lesquels le phlogis— tique est combiné : la combustion, et tous les phénomènes qui s’y rapportent, dépendent uniquement cîe la séparation et de la dissipation de ce principe ; le résidu reste incombustible. Cette théorie ne peut soutenir l’examen ; sa conséquence immédiate serait que le corps ■ brûlé pèserait moins à près la combustion qu’avant ; or il est prouvé actuellement que dans la combustion le poids des corps dégagés et du résidu est supérieur à celui du combustible : aussi cette théorie fut-elle mu-

rlîfice successivement par Macquer, Priestley, Crawfurd et Kirvan.

Pendant c[ii on changeait ainsi de diverses manières îa théorie de Stahlsur la combustion , l’illustre Lavoisier s occupait d en etudier avec soin les phénomènes. Il déduisit ses premières notions précises sur la nature de la combustion d’un mémoire de Bayen , lu à l’académie en 1774 > ^ travailla sur ces données , et parvint à établir pleinement l’existence de cette loi générale ; Dans toute combustion , l oxigène se combine aocc le corps qui brille. Cette importante découverte a répandu un nouveau jour sur les phénomènes chimiques, elle a rassemblé et expliqué un grand nombre de faits isolés, et refondu le tout sous la forme d’une science.

Joute fixation d oxigenc est une véritable combustion , le lei expose a 1 air absorbe 1 oxigène de cet air, se rouille ou se transforme en une poudre rouge ; il y a donc combustion*: mais les •chimistes ont réservé ce nom pour toute absorption d oxigène accompagnée de chaleur et de lumière. Le mot oxigénation comprend les phénomènes analogues au précèdent et dans lesquels il y a fixation d oxigène sans dégagement apparent de chaleur et de lumière.

La\ oisiei expliqua ainsi de la manière la plus claire le changement d’état qu’éprouvent les corps dans toute combustion et oxigenation ; il eut recours à la théorie de Crawfurd pour rendre raison de l’émission de chaleur et de lumière qui constitue en partie ces phénomènes. Le calorique et la lumière unis à 1 oxigène a 1 état de gaz s en séparent lorsqu’il perd cet état pour se combiner avec le combustible; mais si cette explication est en général assez satisfaisante poulies cas ordinaires , il en est d’autres auxquels elle ne peut convenir. Le calorique et la lumière sont supposés être combinés avec 1 oxigène de l’atmosphère , parce qui! est a 1 état gazeux, et s’en séparer parce qu’il perd cet état de gaz en se combinant à des substances so ides ou liquides , mais les combinaisons de l’oxigène ,

lorsqu’il est déjà solide ou liquide, produisent des combustions aussi violentes que lorsqu’il est à l’état gazeux : telle est l’action de l’acide nitrique concentré sur l’essence de térébenthine : ici l’azote dans l’acide nitrique avait éprouvé la combustion; l’oxigène auquel il s’était uni, et qui l’avait déjà brûlé, était liquide, et cependant l’oxigène a donné du calorique et de la lumière en se combinant avec l’hydrogène et le carbone qui entrent dans la composition de l’essence. Il faut donc avouer qu’avec la seule théorie de Lavoisier une partie des phénomènes de la combustion , c’est-à-dire, le dégagement de chaleur et de lumière est quelquefois inexplicable. Cette insuffisance se fait surtout sentir lorsqu’il faut expliquer les phénomènes de la combustion dans plusieurs combinaisons dont l’oxigène 11e fait pas partie : la poudre d’antimoine, projetée dans un flacon rempli de chlore, donne une flamme vive et brillante ; les deux substances se* combinent et il se forme un chlorure d’antimoine ; le potassium et le sodium en s’unissant à l’iode sans le concours de l’oxigène dégagent de la chaleur et de là lumière : le phosphore , l’arsenic , mis en contact avec le chlore gazeux, produisent les mêmes phénomènes. Les chimistes anglais reconnaissent que ces combinaisons sont de véritables combustions ; conséquemment , au lieu d’admettre avec Lavoisier que l’oxigène est le seul corps comburant, ils reconnaissent plusieurs descorps appelésjusque-làcombustiblescomme comburans, ou soutiens de la combustion : ces corps sont le chlore, l’iode, le fluor et probablement aujourd’hui le brome : ainsi , suivant Thomson , la combustion est la combinaison d’un corps combustible avec un des soutiens de la combustion, accompagnée de calorique et de lumière. Cette théorie laisse encore beaucoup à désirer.

Une nouvelle explication du phénomène de la combustion a été donnée par le professeur de'chimie de la faculté de médecine de Paris. Les molécules des corps sont tenues à distance par l’interposition du calorique: les intervalles remplis de ce fluide , qui existent même

dans les substances les plus denses , sont immenses, suivant les meilleurs physiciens : la quantité de calorique interposée augmente selon l’état du corps ; elle est plus grande dans les liquides que dans les solides , plus grande dans les gaz que dans les liquides. Toutes les fois que deux corps en se combinant forment un composé plus dense , il y a donc dégagement de calorique ; ce dégagement est plus ou moins grand ; il est généralement peu sensible dans la combinaison des corps solides entre eux ; il l’est davantage dans celle des liquides ; il devient très marqué dans celle des corps gazeux , soit avec un autre fluide élastique , soit avec un corps solide ou liquide. Le chlore et l’hydrogène se combinent avec dégagement de calorique et de lumière. L’hydrogène et l’oxigène produisent le même phénomène dans la formation de l’eau. L’union accompagnée de flamme du chlore avec plusieurs substances solides indiquées plus haut, celle de l’oxigène avec la plupart des corps sont également bien expliquées dans cette hypothèse. L’énergie de l’affinité des deux corps , la facilite, la promptitude avec laquelle ils se combinent, déterminent l’apparition ou l’absence des phénomènes de la combustion : ainsi l’oxigène s’unit au 1er dans son oxidation à l’air libre sans dégagement sensible de calorique, parce que les points de contact sont rares et la combinaison lente ; si le fer est placé dans un flacon rempli de gaz oxigène pur et la combinaison facilitée par la chaleur , la lumière produite par la vivacité de la combustion sera , comme il a été dit , tellement éclatante que l’œil ne pourra la supporter ; enfin si l’oxigène déjà uni à un corps l’abandonne pour se porter sur une autre substance avec lequel il a plus d’affinité, cette supériorité d’affinité en déterminant une union plus intime pourra causer le dégagement de calorique qui s’opérera ; tel est le cas de la flamme produite dans la combinaison du carbone et de 1 hydrogène qui existent dans l’essence, avec l’oxigène qui se sépare de l’acide nitrique : l’oxigène abandonne

très facilement l’azote et a au contraire beaucoup (l’affinité pour le carbone et l’hydrogène.

La combustion serait donc , suivant la définition de M. Or fil a , un phénomène très général qui a lieu toutes les fois que deux corps se combinent avec dégagement de calorique et de lumière Cette hypothèse , assez ingénieuse, est également insuffisante pour expliquer tous les laits , notamment celui de la combustion de la poudre où l’oxigène et les corps combustibles sont solides , et donnent naissance à des produits gazeux ; remarquons cependant qu’elle se rapproche en beaucoup de points de l’hypothèse établie par M. Ampère, pour se rendre compte de la chaleur et de la lumière émises dans les combinaisons chimiques.

Quelles que soient au reste les modifications apportées par la suite à la belle loi de Lavoisier , modifications nécessitées par les faits nouveaux inexplicables dans son hypothèse , il n’en sera pas moins vrai qu’il y a combustion plus ou moins marquée dans toute fixation d’oxigène ; mais jusqu’à ce qu’on ait admis-une solution des questions discutées , sa théorie étant la seule généralement admise en France, nous examinerons les corps dans le même ordre que si nous l’admettions nous-même entièrement, en nous réservant d’appuyer sur les faits qu’elle ne peut expliquer.

Lorsqu’un corps soumis à la combustion devient rouge de feu sans cependant s’enflammer , on dit qu’il est en ignition . Si ce corps répand en brûlant une vive lumière sous forme de flamme , on appelle le phénomène inflammation y si l’inflammation a lieu brusquement et avec bruit , on dit qu’il y a détonation.

Quand la combustion se fait avec flamme , la vivacité de cette dernière est d’autant plus grande que le produit de cette combustion approche plus de la fixité. Le phosphore , le zinc , le potassium donnent une flamme très brillante; les produits obtenus acide phosphorique, oxide de zinc, potasse, sont fixes. L’hydrogène, le soufre au

COMBUSTION. (hj

contraire donnent une flamme peu visible , les produits eau, acide sulfureux , étant volatils.

La flamme ne peut traverser une toile métallique fuie : chaque ouverture fait l’office d’un tube très court absorbe de la chaleur, abaisse la température et conséquemment s’oppose «à l’ignition du combustible placé de l’autre côté de la toile : la finesse de cette toile doit être proportionnée à la température qu’exige le combustible pour son inflammation. Une toile de 100 ouvertures par pouce carré arrête l’inflammation de la vapeur de l’esprit-de-vin , mais ne peut arrêter l’inflammation de l’hydrogène : ce dernier combustible exige des fils de i/üo de pouce et 800 ouvertures par pouce carré.

Ce principe, que l’expérience confirme, a été mis en pratique pour s’opposera la détonation des gaz inflammables qui remplissent quelquefois les mines de charbon de terre. Ces détonations produites par la lumière ({ue l’on porte pour se guider dans le travail , bouleversent la mine, et une multitude d’ouvriers en ont été victimes La lampe destinée à éclairer l’ouvrier est enfermée dans une toile métallique; lorsque la flamme pâlit , cet affaiblissement qui est bientôt suivi d’un léger sifflement et d'une lueur phosphorique répandue dans tout l’intérieur de la lampe , indique que l’atmosphère est très riche en gaz inflammable, ne contient presque plus d’oxigène , et conséquemment est irrespirable. 1) un autre côté on a observé qu’un fil de platine chauffé au rouge blanc conserve cet état lorqu’il est plongé dans un mélange détonnant : on a donc attaché dans la flamme un paquet de fils de platine; ce dernier rougit par l’inflammation de la lampe, et lorsque l’atmosphère n est plus assez riche en oxigène, cette lampe s’éteint mais le fil de platine en ignition guide Tourner dans sa sortie; bientôt arrivé plus près de l’ouverture, ce fil 1 allume la lampe. Le chevalier Aldini a montré, dans ces derniers temps, de quelle utilité, dans les incendies, pouvaient être les toiles métalliques, sagenvnl eonw-

7o COMBUSTION.

binées avec des matières incombustibles , telles que l’amiante, ou peu conductrices comme la laine, etc., etc. Un homme couvert du vêtement de son invention peut traverser les flammes sans en éprouver le moindre

dommage.

Plusieurs chimistes, parmi lesquels on distingue Lavoisier et Laplace , ont cherché à déterminer la chaleur produite dans la combustion de diverses substances ; les tables suivantes donnent ie résultat de recherches faites sur cette partie.

Table des quantités de glace fondue par la chaleur provenant de la combustion de plusieurs corps.

Suivant MM. Clément et Desormes.

Liv. de glace.

J livre d’hydrogène 295,00

Charbon de bois plus ou moins sec , de 80 à 94,00

Coke pur 94, 00

Houille suivant sa qualité, de 76 à 94,00

Bois plus ou moins sec, de 38 à 40,00

Tourbe, la meilleure. 26,60

Suivant Lavoisier.

i livre d’hydrogène 3x3,

— - d’huile d’olives. 148,883

— de cire blanche 140,000

— de phosphore 100,000

— de charbon 96,351

— de suif * 95,81 3

— d’étlier sulfurique ‘74,3x3

— de salpêtre avec une de soufre 32, 000

— de salpêtre avec 5/x6 de charbon 12,000

On peut déduire de ces tables la chaleur communiquée à un poids donné d’eau par la combustion d’un même poids de la substance combustible.

Une livre d’hydrogène fond 3 1 3 de glace ou élève 3 1 3 liv. d’eau de o° à 75 d’après le principe établi en traitant du calorique, ou élève une livre d’eau de o° à

3i3X75=23475° , c’est-à-dire qu’une livre d’hydrogène en brûlant élève une livre d’eau de o° à 23q75°. Le calcul luit sur les autres substances donne les résultats suivans :

Suivant MM Clément et Desormes.

i> livre d’hydrogène élève 1 livre d’eau

°° • • à ag5X 75 ou 1 a5 degrés,

à 6,000 et 7000

7o5o 5Soo et 7o5o a85o et 3ooo

Charbon de bois de o°

Coke pur . . .

Houille de

Bois de

Tourbe

Suivant Lavoisier,

L’huile d’olive élève l’eau de o° . . à 148,883X75

La cire à

Le phosphore à

Le charbon à

Le suif 4

L’éther sulfurique à

Le salpêtre avec partie égale de soufre.

Le salpêtre avec 5/i6 de charbon, à

On voit par là qu’à poids égal la bouille , le coke, Je charbon de bpis sont des combustibles bien préférables à la tourbe et à tous les bois. Cependant ces résultats ne sont pas exactement ceux que l’on obtient dans la pratique ; le choix du combustible dépend d’ailleurs, i° de la nature de l’effet qu’on veut produire, 20 du prix du combustible comparé à la quantité de la chaleur qu il développe : ainsi à Paris le chauffage par le charbon de terre est le plus économique de tous, le chauffage par le coke est plus cher que celui du bois, enfin le chauffage par le charbon de bois est le plus cher de tous (traité de la chaleur par M. PécletJ.

Lescalculs donnés plus haut supposent que la capacité des corps pour le calorique est invariable, lorsque ces corps sont élevés à des températures supérieures ; cette loi n est pas demontree, il paraîtrait au contraire que

u ri66° 1 o5oo 75oo

HYDROGENE.

le calorique spécifique des corps augmente avec leur température.

2e SECTION.

Des combustibles non-méiallu

que s.

Ces combustibles sont au nombre de 1 1 sï l’on admet l’existence du fluor comme radical de l’acide hydrofluorique ; nous lès classons dans l’ordre de leur affinité pour l’oxigène.

De l’Hydrogène.

Pes. o,oog. L’hydrogène est un fluide élastique , permanent , incolore , insoluble dans l’eau , d’une odeur légèrement alliacée lorsqu’il n’est pas parfaitement purifie : c est le plus léger de tous les gaz. Un corps en ignition que l’on plonge dans une éprouvette pleine de ce gaz s’eteint , et si le gaz est en contact avec l’air atmosphérique il brûle avec une flamme bleuâtre. On le préparé avec l’appareil n° i , que l’on peut simplifier en remplaçant la cornue et i’alonge par 'une fiole ordinaire qui reçoit de la limaille de zinc , de l’eau et de l’acide sulfurique. L’eau se décompose, son oxigène uni au zinc forme de l’oxide de zinc, qui, se combinant avec l’acide sulfurique, donne un sulfate de zinc, tandis que l’hydrogène de l’eau se dégage et est reçu sous la cloche. Il est difficile de l’obtenir très pur ; on le débarrasse d’une matière huileuse qui lui donne de l’odeur, et augmente sa pesanteur en l’agitant avec de la potasse, ou le faisant passer à travers une dissolution de cette substance.

Mêlé àl’oxig'ène, l’hydrogène s’enflamme et détonne au contact d’un corps en ignition ou par l’étincelle électrique : ce mélange est employé pour produire une