COMPOSITION CHIMIQUE DE E’ ATMOSPHÈRE

Quand on songe combien de gaz et de vapeurs de nature diSérente se dégagent à la surface du globe , on serait tenté de croire qu’on doit les .retrouver tous quand, on analyse l’air atmosphérique. Mais leur quantité est tellement petite eu comparaison de l’immensité de l’océan aérien, ^lu’elle échappe à nos moyens d’investigation.

* Diaprés lus recherches plus récentes de MM. KuJbcrj, Ilc|;DauU et M>cnus, la vérltabl» valeur de ce coefficient est 0,00366

Une partie d’ailleurs sert à la nutrition des animaux et des plantes, ou se combine avec les roches et les métaux. Un petit nombre de gaz et de la vapeur d’eau, voilà tout ce qu’on trouve dans l’atmosphère. Quelques niéléorologistes ayant expliqué la j)luie et quelques autres phénomènes par des réactions chimiques, nous devons énumérer ici ces composants.

Les analyses de l’air nous montrent partout de l’oxygène, de l’azote, delà vapeur d’eau, et presque toujours aussi un peu d’acide carbonique. Plus tard nous indiquerons les moyens par lesquels on peut estimer la quantité de vapeur d’eau. Qu'il nous suffise de montrer comment on peut s’assurer de sa présence. L’acide sulfurique concentré, le chlorure de calcium et d’autres corps ont la propriété d’Sbsorber l’eau avec une grande avidité. Si on verse dans un verre de montre des quantités exactement pesées de ces différents corps, on verra, après quelques heures d’exposition à l’air libre, que leur poids a notablement augmenté, et l’analyse chimique prouve qu’ils ont absorbé de l’eau. Pour déterminer la quantité d’eau contenue dans un décimètre cube d’air, par exemple, on aura recours au procédé suivant : un vase de fer-blanc, de la capacité de six litres environ, est percé en haut et en bas de deux orifices qu’on peut fermer au moyen d’un robinet; on remplit ce vase d’eau et on fixe à l’orifice supérieur, au moyen d’un cylindre (le caoutchouc, un tube de verre horizontal de trois décimètres de long et de plusieurs millimétrés do diamètre. Ce tube contient des filaments d’asbeslo, des fragments de sulfate de chaux ou de pierre ponce, humectés d’acide sulfurique, mais n’interceptant point le passage de l’air. Avant de fi.xer ce tube à l’appareil, on le pèse exactement. On ouvre alors le robinet supérieur et le robinet inférieur, et on laisse échapper trois litres d'eau. Ces trois litres d’eau seront remplacés par trois litres d’air qui se précipitent par le tube, en abandonnant à l'acide sulfurique la vapeur (l’eau dont ils sont chargés. Si l’on pèse de nouveau le tube, on trouvera que son poids s’est accru, et l’augmentation du poids est égale à celui de la vapeur d’eau contenue dans ces trois litres d’air;

Tandis que la quantité de vapeur d’eau varie notablement suivant l’état do l’atmosphère, les quantités d’oxygène et d’azote restent constantes. L’oxygène entretient, comme on sait, la combustion et la respiration des animaux. On s’en assure en se procurant l’Oxygène à l’état do pureté parfait. Fermez un tube à l’une de ses extrémités, puis courbcz-le à angle obtus à quatre ou six centimètres de cette extrémité; introduisez dans. sa cavité de l’oxyde rouge de mercure ou du chlorate de potasse. Kn chauffant ces

DES MÉTÉORES AQUEUX

corps l’oxygène qu’ils conUennont se dégagera et pourra être, recueilli sous une cloche remplie <l’eau et renversée dans une cuve pneumatique. Quand la cloche sera reipplie, une allumette éteinte s’y rallumera en brûlant avec plus d’éclat que dans l’«ir, et un ül do fer tordu en hélice se consumera en jetant de vives étincelles.

Quand un corps brûle, l’oxygène se combine avec lui; et par suite de celte combinaison, il se développe de la chaleur qui devient lumineuse lorsqu’elle est intense, ün nouveau corps est le produit de cette combinaison. Est-il solide et combustible, le gaz oxygène disparaît en entier. Remplis^ d’oxygène une cloche renversée sur du mercure; introduisez-y un morceau de phosphore que vous allumerez au moyen d’une loupe , tout l’oxygène disparaîtra. Si, au lieu de phosphore, nous avions introduit sous la cloche des charbons incandescents, l’oxygène aurait disparu de même, mais eût été remplacé par un gaz incapable d'entretenir la respiration ou la combustion. Ce gaz troublera la limpidité de l’eau de chaux. Ces phénomènes s’expliquent aisément : dans le premier cas il se forme de l’acide phosphorique qui s’attache aux parois de la cloche sous forme de corps solifle; dans le second, de l’acide carbonique qui reste à l’état gazeux, et ne passe à l’état solide qu’en se combinant avec la chaux suspendue dans le liquide.

Pour mesurer la quantité d’oxygène contenue dans l’air, il suffit d’enfermer dans un tube gradué une quantité d’air déterminée. On le plonge dans un bain de mercure, puis on introduit un morceau de phosphore dans le tube; on l’échauffe, le phosphore se consume en absorbant l’oxygène , et la différence entre l’espace occupé primitivement par l’air et le volume du gaz restant nous donne la mesure de la quantité d’oxygène qu’il contenait. M. Branner a proposé un procédé analogue à celui qui sert à mesurer la quantité de vapeur d’eau contenue dans l’air. On introduit dans un tube des fragments de phosphore; on le pèse, puis on fait passer parce tube une quantité d’air parfaitement déterminée; l’augmentation du poids du tube sera égale au poids de l’oxygène de l’air. Ce qui reste est de l’azotej qu’on ne saurait fixer et qui ne sert ni à la combustion ni à la respiration. On trouve en ouire un peu d’acide carbonique et des traces de substances organiques.

Il existe encore d’autres méthodes d’analyse, et toutes sont d’accord pour montrer qu’un volume l’air atmosphérique se compose partout d’oxygène et d’azote dans les proportions suivantes ;

Oxygène. ' . 21 V

Azote 79

COMPOSITION DE L’ATMOSPHtRE. ft6

UnT! autre coixibinaison intércs?ante peut avoir lieu dans' quelques circonstances. Si l’on remplit d'air atmosphérique un vasê d’une capacité connue et qu’on fasse passer à travers ce vase « un grand nombre d’étincelles'électriques , le volume de l’air diminuera , et l’on trouvera dans l’eau de petites quantités d’acide azotique, résultat de la combinaison chimique de l’azote avec l’oxygène, La nature produit souvent cette combinaison en grand. M. Liebig a montré que l’eau des pluies d’orage contenait toujours un peu d’acide azotique, tandis que l’eau de pluie ordinaire n’en offre pas la moindre trace. Ainsi les changements de temps , et la pluie en particulier, ne sont point un résultat de combinaisons chimiques, car l’acide azotique qui se précipiterait aurait depuis long- temps éteint toute vie à la surface de la terre *.

> La composition de l'air ne change-t^fille^jas avec la série des sièclesi est-elle lainêmc à toutes les hauteurs! TclIes|Ép|fVs. deux questions, d’une importance égale pour la météorologie, que MM. HKfs et Boo«»inB»nU ont cherché à résoudre dans CCS derniers 'temps. Leur procédé d'analyse consiste à Taire passer de l'air parTaitement sec à travers un tube plein de cuivre métallique réduit par l’hydrogène et armé de robinets qui permettent d’y faire le vide. Le cuivre étant chauflé an rouge, on ouvre celui des robinets paroù doit arriver l'air qui se précipite dans le tube et cède à l’instant son oxygène au métal. Au bout de quelques minutes on ouvre le second robinet ainsi que celui d’un ballon vide avec lequel il communique au moyen d'un tube : le gaz azote se rend dans le ballon. Quand ce ballon est plein d'azote ou à peu près on ferme tous les robinets. Puis on pèse séparément le ballon et le tube pleins d’azote. On les pèse ensuite de nouveau après y avoir fait le vide. La difTérence de ces pesées donne le poids du gaz azote. Quant au poids de l’oxygène, il est fourni par l’excès de poids que le tube qui contient le cuivre a acquis pendant la durée de l’expérience.

La moyenne de six analyses constate que la composition de l'air n’a point changé depuis les essais endiométriques faits il y a 35 ans par MM. Gst-I.umic et de Hambolilt. La différence de 0,01 sur le volume de l’oxygène tient à la moindre perfection des moyens employés i cette époque. MM. Dumii et Ra»i>ing>ult ont en outre déterminé de nouveau avec le plus grand soin les densités de l’oxygène et do l’azote , afin de pouvoir convertir les poids des gaz en volumes. La composition de

l’air atiimosphérique normal est donc la suivante :

Ea volume.

En poiflt.

Oxygène. . .

■ Azote. . . , .

Depuis long-temps le docteur Dalton avait soutenu que la proportion d’azote devait s' accroître à mesure qu'on s'élève dans l'atmosphère. Le calcul avait conduit M. Rsb'mrt à des conclusions analogues ; mais les analyses faites en Amérique par M. RutustBgsnlt A des hauteurs considérables, et celles deM. Rrunaer au sommet du Faulhtirn étaient en désaccord avec les inductions dis MM. Dslloa et Bibinrt.

Pour résoudre la question d’une manière déAnitivc, M. nuia» voulut bien me confier douze ballons de la capacité de 11 litres cliacun. Le vide fut fait i Paris dans chacun do ces h.allons à 4 ou 5 millimètres près; le col de chacun d’enx, fermé par un robinet, fut recouvert d’une coilfe en caoutchouc fort épaisse. A des époques convenues, je recueillais l'air au sommet du Faiillinru, à 2672 mètres au-dessus de la mer, tandis que M. numi» analysait celui de Paris, et M. Brnnncrcelui de Dcrnc , à 6t0 mètres sur la mer. Avant de rccueiriir l'air, je vérifiais avec M. Br>»iii« si les ballons avaient gardé le vide, en les faisant communiquer «vec un tube plongeant dans un (laeon plein de merenre. Le mercure s’y élevait sons

M DES MÉTÉORES AQUEUX

PÉNÉTRATION DES GAZ. — Les vapeurs et les gaz obéissent à uiip loi commune qui les sépare complètement des liquides proprement dits. Si l’on verse dans un vase de l’eau, du mercure, dos huiles ou d’autres liquides qui ne se combinent pas chimiquement, ils se disjx)seront suivant leur pesanteur spécifique : l’huile nagera à la surface, l’eau se tiendra au milieu enfin le mercure occupera le fond du vase. Mais si dans un vase nous réunissons des gaz différents, par e.\emplc, de l’hydrogène, de l’oxygène et de l’acide carbonique, dont les densités suivent l’ordre dans lequel nous énumérons ces gaz, nous ne verrons pas l’acide carbonique descendre au fond du vase , l’hydrogène monter en haut et l’oxygène se jilacer entre deux . D’après une loi découverte par B«rtbollet et développée depuis par Dalton et M. Graham, les gaz se pénètrent mutuellement de la manière la plus intime. Un gaz qui en pénètre un autre s’y comporte exactement œmme dans le vide, et 1 autre gaz ne fait que ralentir son expati^SlW^ Si l’on prend deux ballons «le môme capacité, et qu’après avoir rempli l’ün de gaz acide carbonique, qui est fort lourd; l’autre, d’hydrogène, le plus léger des fluides aériformes, et qu’on les fasse communiquer entre eux par un tube très-étroit en plaçant le ballon plein d’hydrogène en haut , celui rempli de gaz acide carbonique en bas ; ces gaz se mêleront néanmoins de manière que chaque ballon contiendra une quantité égale de chacun d’eux. Le temps nécessaire pour que la pénétration ait lieu dépend do la densité des gaz. La môme loi s'applique aux vapeurs.

l'influence de ta pression, et je comparais lalongucur de la colonne à celle d’un bon baromMre à cuvette. Ces essais prouvent que ies ballons avaient gardé le vide.

M. Hum»» , ayant analysé l’air contenu dans ces ballons , trouva que la composition était sensiblement la même que celle de l’air de Paris et de Berne, car les dilîérences sont dans ces limites des erreurs inévitables de l’expérience ( voir pour les détails: Annale» de CMmie et de Phyaique, t. LXXVIII, p. Z57. 1841);

M. Marignic analysa l'air de Genève et M. Sus celui de Bruxelles en employant l’appareil de M. Ilunus. Ils trouvèrent que sa composition était identique i celle de l’air de Paris. Mais un jeune chimiste danois. M. Levy , recueillit de l'air pendant une traversée du Havre à Copenhague a'issi près que possible de la surlace des eaux. Cet air, comparé à celui de Copenhague et à de l’air pris sur la dite à Kronborg avec le vont de mer et à P2 mètres au-dessus-de son niveau, présenta une proportion d'oxygène un peu moindre, comme le prouvent ies chiffres

suivants : „

Moyenne de l’air i Copenhague 2299,8

Moyenne de l’air de la c6te 2301,8

Moyenne de l’air pris en mer 2257,6

Ainsi l’on peut dire jusqu'à preuve du contraire que l’air a partout la même composition, sauf à la surface delà mer (.voyez Coin/rfej rendu» de l'Institut, t. xiv, p. 380 et 570. 18421.

({liant aux traces d’acide carbonique, d’hydrogène sulfuré ou carboné, d’ammoniaque et d’acide nitrique, qui y ont été signjilée.V, ce sont des accidents locaux, qui ne sauraient avoir d’influence sur l’ensemble des phénomènes météorologiques.