INTRODUCTION

EL PLAN DE NOTRE TRAVAIL. — Tout le monde sait que les hydrates de carbone par fermentation, ne se transforment pas intégralement en alcool éthylique : 100 gr. de glucose, théoriquement, devraient donner 51 gr. d’alcool, maïs, en fait, on n’en obtient que 49 gr., la différence étant constituée par des composés divers, glycérine, acide succinique et alcools dits supérieurs. En particulier, les alcools industriels, obtenu: par fermentation des pommes de terre et des céréales, renferment tous un liquide huileux et mal odorant, qui reste à la distillation dans les produits de queue, et qui est connu sous le nom d'huile de pommes de terre, ou, en Allemagne, de jäsel-æl. Ces huiles sont des liquides complexes, mais dont les trois éléments fondamentaux sont l’eau, l’alcool iso-amylique, l'alcool éthylique, auxquels s'ajoutent par petites quantités d’autres éléments. Comment peut-on opérer la séparation des éléments constitutifs des huiles de füsels ? La première idée qui devait venir aux industriels était de les soumettre à la distillation fractionnée : ils aboutirent à un échec, car les

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huiles de füsels n’ont pas de point d’ébullition fixe, et les vapeurs sont constituées par des mélanges où dominent l’un ou l’autre des trois constituants, et non par un Corps pur. On fit appel aux procédés de décantation : on dilue, industriellement, un volume d’huile dans cinq à dix volumes d’eau, ce qui a pour effet de séparer le mélange en deux phases liquides. Pour faciliter cette séparation, on ajoute même, non pas de l’eau pure, mais de l’eau chargée de sel marin, ce qui diminue considérablement la miscibilité des deux phases. On obtient ainsi une couche inférieure contenant de l’eau salée, de l'alcool éthylique et un peu d’alcool iso-amylique, et une couche supérieure, renfermant de 80 à 90 % d’alcool iso-amylique, le reste étant formé par de l’eau et de l'alcool éthylique.

L’étude complète de ce système quaternaire a été te par M. Fontein (1).

Quel est en fin de compte, le résultat de cette opération : c’est que l’on obtient un alcool amylique souillé d’eau et d'alcool éthylique, qu’il faut rectifier tant bien que mal. Quant à l’alcool éthylique, il est dilué dans une grande masse d’eau, d’où l’on doit le séparer par distillation, masse d’eau qui élève d'autant le prix de l’opération.

Nous nous sommes demandés s’il ne serait pas possible, par une distillation convenablement “conduite, d'obtenir, directement, à partir d’une huile de composition connue, sinon un corps absolument pur, du moins un mélange qu'il soit facile de décomposer.

On a assez peu étudié, jusqu'ici, la distillation des mélanges iernaires hétérogènes. La théorie de cette étude a été faite cependant, et depuis longtemps déjà, par M. Schreinemakers (Arch. Néerl., série III, 4. 270. 1901) et quelques physiciens de son école, tels que Buchner et Roseboom (Equilibre des mélanges hétérogènes). Plus récem-

(1) Fonrein, Zeits für Phys. Chem., 72, 212, 1910,

ment, M. Barbaudy, dans un travail sur les mélanges alcooliques, a donné un modèle de la méthode à suivre.

Suivant lexemple de cet auteur, nous nous sommes proposés d'étudier l’ébullition d’un certain nombre de mélanges d’eau et d’alcool éthylique, soit seuls, soit additionnés de proportions variables d’alcool amylique industriel. Nous admettons ainsi avoir constitué approximativement des mélanges assimilables aux huiles de füsels. Ensuite, nous avons décidé de soumettre ces mêmes mélanges synthétiques à la distillation fractionnée en opérant des prélèvements dans la vapeur en équilibre, à l’ébullition, avec chacun d’eux, de condenser et d'analyser ces vapeur, pour pouvoir établir les diagrammes de distillation de notre système.

Pour analyser les condensats, aussi bien que les liquides résiduels de l’alambic, il nous fallait avant tout étudier à fond les propriétés physiques des mélanges hydroalcooliques, pour pouvoir construire des diagrammes des variations de ces propriétés en fonctions des compositions. Par la suite, en présence d’un mélange inconnu, la détermination de ses constantes, jointe à la connaissance de ces diagrammes, pourrait sans doute nous permettre d’en déterminer la composition.

Nous avons choisi comme propriétés de référence, la densité, la réfringence spécifique, la tension superficielle et le pouvoir diélectrique. Nous avons opéré, comparativement, sur des mélanges d’eau et d'alcool éthylique avec un alcool miscible, comme le propanol, peu miscible, comme le butanol, ou à peine miscible, comme l'alcool amylique industriel.

Pour représenter les variations des propriétés, de nos mélanges ternaires, nous avons adopté la représentation triangulaire classique, imaginée par Gibbs, et dont nous résumerons le principe en quelques lignes,

Les concentrations des trois constituants sont évaluées en grammes pour cent. Chaque sommet (fig. 1) correspond : un des trois constituants pur, À, B ou C ; sur chaque côté du triangle est figuré le mélange de deux constituants,

AB, AC ou BC. Pour représenter un mélange de trois éléments, le point figuratif sera défini de la manière suivante :

Soient +, y et z, les concentrations des trois constituants, on porte : | « sur CA, à partir de C, une longueur Ca, proportionnelle à x sur AB » A » Ab » à y sur BC » B » Bc » à z puis on mène par a la parallèle aM à BC ; par b, la parallèle bM à CA, et par c la parallèle cM à AB.

Ces trois droites se coupent au point M, qui est la projection sur le plan des compositions, du point figuratif de

Fa — 11 —

la phase représentée. On sait que l’on a, géométriquement, la relation :

Ca + Ab + Bc — Côté du triangle autrement dit: æ + y + z — 100 grammes, ou molécules grammes.

Soit à représenter, par exemple, les variations de densité de nos mélanges en fonction des concentrations des trois constituants. Au point M, nous élevons une droite perpendiculaire au plan du triangle, et sur cette droite nous portons une longueur MP, proportionnelle à la densité du mélange considéré : le point P sera le point figuratif du mélange étudié. Si, en tous points du triangle, nous élevons les perpendiculaires correspondantes, le lieu de toutes leurs extrémités, dans l’espace, sera une surface représentative de la densité du système étudié. Les sections de cette nappe par des plans parallèles au plan du triangle sont, toutes conditions restant égales, les courbes d’iso-densité du système.

Tel est le plan que nous nous sommes proposés de suivre pour notre travail, mais en même temps, comme nous avions affaire à des mélanges non miscibles, nous avons été conduits, avant toute détermination de nos constantes physiques, à étudier les conditions d'équilibre des constituants de ces mélanges, autrement dit, la miscibilité des liquides,

IT. ETUDES DES MÉLANGES LIQUIDES EN GÉNÉRAL. — Autant l’état gazeux est bien étudié par les physiciens, autant l’état liquide la été peu. On admet bien que les liquides peuvent être rangés en « normaux » et « anormaux », suivant qu’ils obéissent, ou non, ou semblent obéir, à quelques règles empiriques, mais le grand nombre des liquides anormaux nous prouve bien que les lois véritables n'ont pas été établies. De nombreux chercheurs se sont attachés, cependant, soit à l’étude des liquides purs, bien difficile