CHAPITRE I

'Des Corps simples non métalliques. •

N ods diviserons les corps simples non métalliques en 4 ordres : dans le premier nous réunirons les corps simples gazeux ; dans le second , ceux qui sont fusibles et volatils ; dans le troisième , ceux qui sont fixes; enfin, dans k quatrième , les bases inconques des acides irréductibles.

Des Corps simples gazeux.

Avant d’examiner les propriétés particulières des corps simples gazeux , il est nécessaire d’exposer les propriétés générales des' gaz , l'influence physique de l'atmosphère, et enfin ; -les -procédé» au moyen desquels on peut recueillir , transvaser et mesurer les gaz; ^..iiL .-j ..

i. Propriétés générales des Gaz , itijluence de l Atmosphère. Tous les gaz sont pesans , quelques - uns sont colorés , d'autres sont invisibles , comme l'air; tous sont compressibles , élastiques, communiquent la pression dans tous les sens , et tendent sans cesse, à augmenter de volume , de sorte qu’ils se dilateraient indéfiniment , si la résistance des parois des vases qui les renferment , ou leur propre pesanteur, ou des forces étrangères , ne s'opposaient à leur force élastique. Leur volume est en raison inverse de la force comprimante , leur force élastique , en raison directe de cette force , et augmente avec la température.

L'atmosphère est une masse gazeuse qui environne la terre de toute part. Chaque couche de l’atmosphère supportant le poids des couches supérieures , la densité de l’atmosphère et , par conséquent , sa force élastique , vont en décroissant depuis la surface de la terre , où elles sont à leur maximum , jusqu'aux dernières limites de l’atmosphère où elles sont nutlcs.

I/air communiquant sa pesanteur dans tous les sens , il en résulte que tous les corps qui sont à la surface de la terre sont pressés dans tous les sens , de haut en bas , de bas en haut et latéralement , par une force qui diminue à mesure qu’on s’éloigne de la surface de la terre.

On mesure la pression de l’air au moyen d’un instrument appelé Baromètre. Le Baromètre est compose d’un tube de verre fermé à l'une de ses extrémités , entièrement purgé d’air et plongé , par son autre extrémité , dans un bain de mercure ; la pression de l’air qui agit sur la surface du métal , fait monter dans le tube une colonne de mercure, et la soutient à une hauteur telle que son poids fasse équilibre à la pression de l’air. Pour purger le tube d’air , on le remplit exactement de mercure et on le renverse dans la cuvette remplie du même métal , en fermant avec le doigt son extrémité inférieure (i).

Lorsqu’un gaz est renfermé dans un, vase à parois solides cl fermé

(i) Vojcx pour plus de detail» le Cours- de fibyrKjuc , thaï», 4 • • < , *ti K !

de toute part , il occupe toute la capacité du vase , et sa force élastique dépend de sa densité et de sa température.

Mais lorsqu’un gaz est renfermé dans un vase ouvert , ou fermé par une paroi élastique , ou lorsqu’il communique avec l'atmosphère seulement par l’intermédiaire d’un liquide , la pression de l’air agit sur lui et le comprime. Ainsi un gaz renfermé dans une vessie, ou dans une cloche reposant dans un liquide par sa partie inférieure , est comprimé par l'air atmosphérique.

Pour comparer les densités des gaz , on est convenu de les rapporter à celle de l’air atmosphérique ; mais comme ces densités dépendent à la fois de la pression et de la température, on a pris, pour température fixe, celle de la glace fondante , et pour pression , celle de o,"76 de mercure , qui est la hauteur barométrique moyenne au niveau de la mer.

a. Procédés pour recueillir les Gaz. Lorsqu’un corps est plongé dans un fluide quelconque, liquide ou gazeux, il tend à tomber avec son poids et à monter avec une force égale au poids du fluide dont il tient la place. Ainsi, dans le cas où il est plus pesant que le fluide , il tombe ; dans le cas contraire, il tend à monter. On voit d’après cela que, si un gaz est plus pesant que l’air, on pourra le recueillir et le transvaser dans l'air comme un corps liquide ; si , au contraire , il est moins pesant , on ne pourra le contenir dans un vase qu’autant que l’ouverture du vase sera tournée vers le bas, et on ne pourra le faire passer dans un autre qu'en inclinant le premier sous cet autre , dont l’ouverture devra ctre également renversée. Mais ces procédés directs ne sont point applicables en général ; car un grand nombre de corps gazeux ayant des pesanteurs spécifiques qui difièrent peu de relie de l’air atmosphérique , on n'obtiendrait que des mélanges de cc^gaz et d’air , d'autant plus qu’on a reconnu que les gaz qui diffèrent le plus en densité , avaient la propriété de se mêler , dans le cas même où le plus léger était placé au-dessus de ( autre. On est donc obligé de recueillir les gaz dans des vases fermés de toute part. On se sert quelquefois de vessies , plus souvent de clorhos de verre ou de toute autre substance, qui reposent, par leur partie inférieure , dans un liquide qui est ordinairement de l’eau ou du mercure.

La cuve à eau dont on se sert pour recueillir les gaz qui ne sont pas solubles dans l’eau ou qui ne le sont pas sensiblement , est représente'e en coupe et en projection dans les figures i et a. Cet appareil est composé d’une caisse en bois A A A A recouverte intérieurement d’une lame de plomb. A deux ou trois centimètres au-dessous de la surface de l’eau , se trouvent les tablettes B B B lises et destinées à recevoir les cloches. Ces tablettes sont garnies de rainures cylindriques C C C C. Au-dessous d’une des tablettes se trouve un entonnoir renverse M. Lorsqu’on veut recueillir un gaz , on adapte à la tubulure du flacon ou au col du ballon ou de la cornue qui renferme les substances d’où le gaz se dégage , un tube de verre plusieurs fois recourbé , dont on place- la dernière branche horizontale dans une des rainures C de la planchette. Ensuite on remplit sous l’eau la cloche destinée à recueillir le gaz ; on la retourne , on la soulève et on la glisse sur la planchette de manière que les bords inférieurs de la cloche restant toujours submergés , l’air ne puisse pas s’y introduire. La pression de l’air soutient l’eau dans la doebe , lors même que celle-ci aurait 32 pieds d’élévation , car le poids d’une semblable colonne d’eau ne serait pas plus grand que celui d’une colonne de mercure de 28 pouces ( 0,76 ) , hauteur à laquelle la pression ordinaire de l’air atmosphérique élève et soutient ce métal dans nos baromètres. La cloche pleins d’eau est placée au - dessus de la partie horizontale du tube engagée dans la raimerc C. Lorsque les gaz naissent dans l’intérieur de l’appareil , ils se dégagent h l’extrémité de ce tube en formant des bulles plus ou moins volumineuses , qui se dirigent verticalement à cause de la grande différence des pesanteurs spécifiques du gaz et de l’eau. Ces bulles arrivées au sommet de la cloche s’y accumulent en faisant descendre une partie correspondante d'eau. On peut regarder ces cloches comme des vases dans lesquels la surface du liquide intérieur forme une paroi mobile ; dans la figure 1™, M représente un entonnoir renversé destiné à faire passer les gaz dans des cloches très-étroites. On emploie quelquefois , pour recueillir les gaz sous l’eau , l’appareil portatif représenté ( fig. 3 ). Sur le fond horizontal du vase M N , on place un vase en terre cuite a b c d dans une position renversée ; on fait

arriver la partie horizontale du tube par une ouverture latérale d , et le gaz s’élève dans la cloche par une ouverture o pratiquée au centre de la paroi sur laquelle repose la cloche.

Plusieurs gaz ayant la propriété de se dissoudre facilement dans l’eau , on doit employer , pour les recueillir , un autre liquide : c’est ordinairement le mercure , parce qu’il n'agit que sur un très-petit nombre d’entre eux. Comme ce métal a une grande densité et qu’il est très-cher , il faut avoir soin de construire la cuve destinée à le recevoir de manière à n'employer que le plus petit volume possible. Les figures 4 et 5 représentent en coupe et en projection une cuve à mercure. Elle est ordinairement construite en marbre. Elle est creusée carrément jusqu'à la profondeur de quelques centimètres , et , sur le milieu du fond seulement, on pratique une cavité cylindrique dont les dimensions sont exactement celles qui sont nécessaires pour remplir de mercure les cloches destinées àrecueillir les gaz. Sur la partie horizontale qui environne le trou cylindrique, se trouvent des rainures C destinées à recevoir la dernière branche horizontale des tubes par lesquels les gaz doivent se dégager. On opère ici de la même manière que sur la cuve à eau. Il faut seulement que la hauteur des cloches ne dépasse jamais 28 pouces ( 0,76 ) qui est le maximum de hauteur à laquelle la pression de l’air peut retenir le mercure dans les cloches.

3. Mesure du volume des Gui. Lorsqu’on veut mesurer le volume d’un gaz recueilli sous l'ea ou sous le mercure , on se sert de cloches ou de tubes gradués ( fg . 6 e/ 7 ). Mais , pour que les volumes soient comparables entre eux, il faut les ramener et à la même pression et à la même température.

Pour qu’un gaz renfermé sous une' cloche soit soumis à la pression totale de l’atmosphère , il faut nécessairement que la surface du liquide intérieur soit sur le prolongement du niveau du liquide extérieur ; car , par exemple , si le liquide était recueilli sur le mercure , et si ce liquide dans la cloche était élevé de deux pouces au-dessus du niveau extérieur , cette colonne de mercure ferait équilibre à une portion du poids de l’air atmosphérique , le mercure ne tendrait plus à remonter , par la

pression île l'air , qu'à une hauteur de 26 pouces , par conséquent , le gaz ne serait plus comprime que par les ll/ti de la pression atmosphérique ; ainsi son volume serait plus grand que s'il e'tait soumis à la totalité de cette pression dans le rapport de 14 à i3.

JWais il ne suffit pas de réduire les gaz à la pression de l'air atmosphérique pour qu'ils soient soumis k la même pression ; car le poids de l’air éprouve des variations continuelles , h la vérité peu considérables , mais qui cependant , dans un grand nombre de circonstances , peuvent avoir trop d'influence pour être négligées.

Quand on connaît le volume d’un gaz et la hauteur du baromètre , il est facile d’en déduire le volume qu’aurait eu le gaz sous la pression barométrique de 0,76 centimètres , pression à laquelle on rapporte tous les volumes des gaz. En effet , les volumes des gaz étant en raison inverse des pressions , si l’on désigne par V le volume du gaz , par P la hauteur barométrique , et par V’ le volume sous la pression de 76 centimètres , on aura la proportion

d’où l’on obtiendra la valeur de V par les moyens ordinaires.

U faut encore , comme nous l'avons dit , pour que les volumes des gaz soient comparables , les ramener à la même température. On y parvient facilement au moyen de cette loi générale que nous avons démontrée dans le Cours de Physique ( a* partie , chap. /") , que tous les gaz se dilatent également , et que celte dilatation est de 0(00375 de leur volume k 1a température de zéro pour chaque degré du thermomètre centigrade. En désignant par V le volume observé à la température / , et par V le volume la température de o, V’ sera donné par la formule

1 t x o.uo^^s .

4- Tubes de surets. Lorsqu’un gaz sc dégage d'un appareil quelconque , il arrive souvent , vers la fin de l’opération , que le liquide dans lequel l'extrémité du tube est plongée, remonte, par ce tube , jusque dans le vase, dont il occasionne souvent la fracture par le refroidissement subit qu’il y produit. Cet accident est connu sous le nom d’ Absorption , et les appareils destinés à le prévenir sont désignés sous le nom de Tubes de sûreté.

Le phénomène de l’absorption étant produit par la diminution de force élastique des gaz renfermés dans l’appareil , diminution occasionnée par

l’abaissement de température , on l'empêche de se développer en introduisant dans l’appareil une certaine quantité d'air atmosphérique qui augmente la force élastique de ces gaz. C'est en cela seul que consiste l’effet des tubes de sûreté.

Le tube de sûreté le plus simple consiste en un tube droit A B (fg. 12 ) ouvert par ses deux extrémités, fl plonge de quelques millimètres dans le liquide contenu dans le ballon M M d'où les gaz se dégagent. Lorsque la force élastique des gaz renfermés dans l'appareil est égale à la pression atmosphérique , le liquide se trouve au même niveau et dans le ballon et dans le tube ; lorsque la force élastique des gaz est plus grande que la pression atmosphérique , le liquide s’élève dans le tube au-dessus du niveau extérieur ; et , enfin , lorsque la force élastique des gaz est plus petite que le poids de l’air atmosphérique , le liquide s’abaisse dans le tube au-dessous du niveau extérieur. Mais aussitôt que cette dépression est plus grande que la longueur de la partie du tube plongé dans le liquide , des bulles d’air atmosphérique entrent dans l'intérieur de l'appareil ; et comme la dépression du liquide dans le tube A B et l’élévation du liquide dans le tube C D au-dessus du liquide P Q , sont produites toutes les deux par la différence entre la force élastique de l'air et celle des gaz renfermés dans l’appareil , on voit que le liquide du vase extérieur ne pourra jamais s’élever dans le tube CD qu’à une hauteur égale à la quantité dont le tube A B plonge dans le liquide M N.

Lorsque les substances renfermées dans l’appareil ne sont point liquides , on emploie le tube de sûreté ABC (Jlg. i3). I<a partie inférieure est remplie d’un liquide quelconque. La surface b de ce liquide étant soumise à la pression des gaz renfermés dans l’appareil , et la surface a étant soumise à la pression de l’air atmosphérique , la surface a sera au même niveau que la surface b , ou élevée au-dessus d’elle , ou abaissée , suivant que la force élastique dés gaz renfermés dans l’appareil sera égale, plus grande ou plus petite que la pression de l’air atmosphérique. Dans ce dernier cas , celui où la force élastique des gaz est plus petite que la pression atmosphérique, le liquide se réunit dans la boule , et aussitôt que le niveau a est descendu jusqu’au point B ,

IO

l'air, par sa légèreté spécifique, traverse la colonne d'eau BC, et s’introduit dans l'appareil. On voit , d'après cela , que le liquide du rase extérieur ne peut pas s’élever dans le tube D E à une hauteur plus grande que celle du liquide dans le tube vertical B C , lorsque la branche A B n’en contient plus. Ou doit avoir soin de mettre dans le tube de sûreté un volume d’eau plus petit que celui de la boule , afin d'éviter qu’une portion de ce liquide ne soit pas entraînée dans le ballon.

Quant au tube de sûreté indiqué dans la fig. 1 4 , il ne diffère du précédent qu’en ce que , au lieu d’étre appliqué au col de l'appareil , il est soude au tube qui conduit les gaz.

5. Appareils Je IValf. Lorsqu'on doit faire passer un gaz à travers un liquide , pour qu’il s’y dissolve ou qu'il y produise une action chimique quelconque , on pourrait se borner à plonger dans le liquide le tube à l’extrémité duquel le gaz doit se dégager. Mais les bulles qui traversent le liquide n'agissant sur lui que par leur surface, la plus grande partie du gaz est soustraite à l’action du liquide. De là , la nécessité de faire passer les gaz à travers une série de flacons renfermant les liquides qui doivent agir sur les gaz. Les appareils que nous allons décrire portent le nom d'Appareils de Wolf.

Ces appareils {fig. i5 ) sont essentiellement composés d’une série de flacons communiquant entre eux par des tubes recourbés A B C D , A’ B’ C’ D’, A” B” C" D”. Ces tubes étant destinés à faire passer les gaz d'un des flacons au fond du liquide renfermé dans le flacon suivant , ils doivent aboutir au-dessus de la surface liquide du premier et plonger au fond du second. 11 est évident que le gaz, pour se dégager idu vase M’", doit avoir, dans le flacon M”, une force élastique plus grande que celle de l'air atmosphérique , augmentée de. la hauteur d’eau a'" A’” ; que le gaz renfermé dans le flacon M’ doit vaincre la pression de l’air renfermé dans le flacon M”, plus la hauteur d'eau a” A” ; que la force élastique de l’air renfermé dans le vase M doit surpasser la force élastique de l’air renfermé dans le flacon M', plus la hauteur d’eau a’ A’; et qu enfin la force élastique du gaz renfermé dans la cornue doit être plus grande que la force élastique de l’air renfermé dans le flacon M , plus la hauteur d'eau a b.

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On Toit , d’après cela, que la force élastique du gaz renfermé dans la cornue doit dépasser , pour que le gaz se dégage , la pression de l'air atmosphérique , plus le poids d'une colonne d’eau dont la hauteur serait égale à la somme des quantités dont les tubes plongent dans tous les flacons ; et que , dans chacun d'eux , la force élastique est plus grande que celle de l’air atmosphérique augmentée de la somme des pressions produites par l'immersion des tubes dans les flacons suivans.

Pour éviter que des variations de force élastique fassent remonter le liquide d’un flacon dans le précédent , on garnit chacun d'eux d’un tube de sûreté qui , permettant à la force élastique du gaz qui y est renfermé de s’abaisser seulement d’une petite quantité au-dessous de la pression atmosphérique , ne peut jamais laisser subsister entre deux flacons consécutifs une différence de force élastique capable de faire remonter le liquide de l'un dans l'autre. Les figures i5 et 16 représentent les différentes manières de disposer ces tubes de sûreté.

Lorsqu’on n’adapte point de tube de sûreté au tube qui amène le gaz dans le premier flacon , il faut avoir soin de ne pas faire plonger ce tube dans le liquide du premier flacon. Alors ce premier flacon sert lui-mdme de tube de sûreté.

Dans les appareils que nous venons de décrire , l’action du liquide sur le gaz est favorisée non-seulement parce que le gaz étant obligé de traverser successivement tous les flacons , son contact se trouve multiplié , mais encore parce que la pression à laquelle il est soumis est plus grande que celle de l’air ; et, enfin , parce qu’une partie du gaz séjourne dans chaque flacon , où il est en contact immédiat et permanent avec le liquide.

Dans les appareils en grand , on termine les extrémités des tubes par lesquels les gaz se dégagent sous l'eau , par des appendices en forme de tête d’arrosoir, percés d'un grand nombre de petits trous : le gaz, obligé de se dégager. par ces petits orifices, se divise en petites bulles qui , présentant une plus grande surface, facilitent singulièrement l'affinité.

Un appareil de Wolf est long et pénible à établir, à cause de la difficulté d'ajuster les tubes , et du soin qu’il faut apporter Si luter toutes

les tubulures, afin que le gaz ne puisse pas s'échapper (i) : il serait donc très-avantageux d'avoir des appareils permanens. Le moyen le plus simple de remplir cet objet , cc-scrait d'employer des flacons garnis au bas d'une tubulure fermée par un bouchon de verre osé à l’émeri ; à la fin de chaque opération , on ferait écouler le liquide par ces ouvertures ; on laverait les flacons en introduisant de l'eau par les tubes de sûroté ; et les tubes de communication , en fermant les tubes de sûreté et en aspirant par l’extrémité du tube destiné à établir la communication entre l'appareil et la cornue , l’eau passerait d’un vase dans l'autre , et en la renouvelant un certain nombre de fois, on ferait disparaître jusqu’aux moindres traces de l’opération précédente. Mais l’appareil que nous allons décrire est bien plus commode : il consiste (fi g. 17 ) en une série de flacons qu^ n'ont à la partie supérieure qu'un seul orifice , et à la partie inférieure , une tubulure fermée avec un bouchon de verre usé. La tubulure supérieure est exactement fermée par un bouchon mastiqué , à travers lequel passent trois tubes fixes ab, ed, et tf. Le premier est destiné à faire arriver le gaz dans le flacon ; le second , à servir de tube de sûreté; et le troisième, à conduire le gaz dans- le flacon suivant. Le premier s’enfonce jusqu'au fond du vase *, le second , de quelques centimètres au-dessous de la surface du liquide;. et le troisième ne doit pas atteindre le liquide. Ces trois tubes sont environnés par un cylindre de verre luté , par sa partie inférieure , sur la tubulure du flacon. Pour monter cet appareil , on place les flacons à côté les uns des autres , on remplit les cylindres d’eau ou de mercure , et On fait communiquer les flacons par des tubes deux fois recourbés qui enveloppent, par une de leurs branches , le tube par lequel le gaz se dégage d'un flacon , et par l’autre , celui par lequel il doit entrer dans le flacon suivant. L'intervalle qui sépare les tubes cnvcloppans et les tubes enveloppés , étant rempli

(1) On appelle lut , une pite qu'on applique sur les bouchons à travers lesquels passent les tubes de verre , afin de fermer toutes les petites ouvertures qui pourraient donner issue sus gai. Les lots se rom posent tantôt de farine de graine de lin empâtée avec de la rôtie d'amidon , tantôt d'argile pétrie avec de l'huile de lin. On recouvre ordinairement les lui* de petites bandes de papier fixée* avec de la cotir d'amidon

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par le liquide des cylindres , les gaz ne pourraient se de’gager par là qu'autant que leur fojee plastique serait plus grande que le poids de la hauteur de leau Ou du mercure renfermé dans les cylindres.

Après cette digression indispensable sur les propriétés générales des corps gazeux et leur manipulation , revenons à l'examen des propriétés des corps gazeux.

Les corps simples gazeux sont au nombre de quatre , savoir : l’Oxigène , l’Hydrogène , l’Azote, et le Chlore.

Tous les corps simples gazeux , soumis à l’action des fluides impondérables , n'éprouvent aucune altération ni dans leur nature t ni dans leur forme. Un seul est coloré et odorant , c’est le chlore.

A. Oxigene.

6. Les phénomènes de la combustion , par leur importance et les circonstances qui les accompagnent ordinairement , ont à toutes les époques fixé l'attention. La chaleur et la lumière qui se développent dans la combustion d'un grandnombre.de corps, la destruction apparente de la plupart des substances végétales soumises à l’action du feu , ont fait adopter, sur ce phénomène important, des idées très-fausscs. On crut d'abord que la chaleur , qui n’en est qu'une conséquence , en était l’unique agent. Plus tard, Sthal imagina que tous les corps • combustibles renfermaient un fluide particulier , qu’il désignait sous le nom de Phlogistique , qui se dégageait pendant la combustion et qui produisait la chaleur et la lumière qui accompagnent ordinairement ce phénomène. Cette théorie eut , à la vérité , l’avantage de lier des phénomènes qui jusqu’alors avaient été isolés. Mais comme elle n’était pas fondée sur les faits observés , qu’elle était même en contradiction avec un grand nombre d’entre eux , elle eut le sort de toutes ces théories qui ne sont que le fruit de l'imagination.

Nous avons déjà dit , que le phénomène de la combustion résidait uniquement dans le fait de la combinaison d’un corps avec l’oxigène. Cette combinaison est souvent accompagnée de chaleur et de lumière , mais

elle ne l'est pas toujours : c'est ce que nous reconnaîtrons bientôt par des expériences directes , lorsque nous aurons examiné les procédés au moyen desquels on peut sc procurer l'oxigènc.

7. Extraction. On prépare l’oxigènc principalement par quatre procédés , que nous allons décrire successivement.

Le premier consiste à introduire dans une cornue de grès , du peroxide de manganèse , substance connue dans le commerce sous le nom de Manganèse noir. La cornue placée dans un fourneau à réverbère (JSg. 18), est garnie d’un tube recourbé dont lcxtrémité s’engage sous des cloches pleines d'eau. Par l’action de la chaleur , le peroxide de manganèse sc décompose en oxigène qui se dégage , et en deutoxidc de manganèse qui reste dans l'intérieur de la cornue. Le dégagement n’a lieu que lorsque la cornue est rouge-cerise.

Le second consiste à soumettre à l’action de la chaleur an mélange d’acide sulfurique et de peroxide de manganèse. L’acide sulfurique décompose le peroxide de manganèse en oxigène qui sc dégage, et en deutoxidc avec lequel il sc combine, et forme dd sulfate de deutoxidc de manganèse qui reste dans la cornue. Cette décomposition ayant lieu à une température qui n’est pas très-élevée , peut cire faite dans une cornue de verre (fig. 19 ).

Le troisième consiste â soumettre à l'action de la chaleur, du deutoxide de mercure , substance connue dans le commerce sous le nom de Précipite rouge : la chaleur dégage l’exigène et réduit le mercure à l’état métallique. Cette opération peut encore sc faire dans nnc cornue de verre (Jîg. 19 ).

Enfin , le dernier procédé consiste à décomposer , par l’action de la chaleur , le chlorate de potasse , sel connu sous le nom de Muriate sur-oxigène de potasse. La potasse est réduite à Tétât métallique , l’acide chtorique , à l’état de chlore ; il sc forme du chlorure de potassium qui reste dans la cornue , et il se dégage une très - grande quantité d’oxigène très-pur.

Quel que soit le procédé qu’on emploie , il faut avoir soin de se servir d’appareils garnis de tubes de sûreté , et de ne jamais recueillir

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le gaz qui sc dégage au commencement , car il est toujours mêlé de l'air atmosphérique qui était resté dans la cornue.

8. Propriétés Physiques. Le gaz obtenu par l’un quelconque des procédés que nous venons de décrire , présente toujours les mêmes propriétés : il est incolore , sans odeur , insipide ; son pouvoir réfringent est plus petit que celui de tous les autres gaz. Sa pesanteur spécifique est de i,io25 ; il est, par conséquent, plus pesant que l'air atmosphérique. Une compression forte et subite le rend lumineux ; il ne partage cette propriété qu’avec l’air et le chlore. On vérifie cette propriété en introduisant de l’oxigènc dans une cloche de verre très - épaisse , longue , étroite ( fig. 20 ) et bien calibrée , qu'on ferme au moyen d’un piston ; ce piston , soumis dans l'obscurité à une pression forte et subite , fait faillir de la lumière du gaz comprimé.

9. Propriétés Chirnûfues. L’oxigène se combine avec tous les corps ; mais comme l’affinité des corps pour l’oxigènc est très-variée , il en est qui l’absorbent à la température ordinaire , d’autres à une température plus ou moins élevée , d’autres, enfin , ne peuvent se combiner avec lui que lorsque l’oxigènc sort d’une combinaison , solide ou liquide , pour repasser à l’état gazeux ; - on désigne cet état passager sous le nom de Gaz naissant. »

Le phénomène de la combustion consistant uniquement dans la combinaison d’un corps avec l’oxigène , ce phénomène ne peut avoir lieu qu’autant que le corps combustible est en contact avec l’oxigène. Ce corps pouvant se présenter à l’état de gaz , pur ou mêlé avec d’autres , combiné avec différens corps à l’état solide ou liquide , on conçoit que le phénomène de la combustion est bien plus général qu’on ne le pense ordinairement , car elle peut être alimentée ou par l’oxigène gazeux ou par tous les corps brûlés , dans lesquels l’oxigène est retenu par une affinité plus petite que celle de l'oxigène pour le corps combustible. Ainsi , lorsqu'un corps brûle dans l’air , c’est lui qui fournit l’oxigène qui sc combine avec le corps combustible ; dans la combustion de la poudre, c'est le salpêtre qui , par sa décomposition , fournit l’oxigène, qui sc combine avec le charbon et le soufre.

Nous allons chercher à démontrer , par des expériences directes , une partie des faits que nous venons d’cnonccr.

Lorsqu'on plonge dans une cloche pleine d’oxigène un corps en combustion , elle devient beaucoup plus vive et dégage une quantité beaucoup plus considérable de chaleur et de lumière. L’augmentation de chaleur est si considérable, qu’une bougie dont la flamme est éteinte, mais dont la mèche présente encore quelques points en ignition , étant plongée dans l’oxigène , se rallume subitement. Un (il de fer, à l’extrémité duquel on a placé un morceau d'amadou incandescent, plongé dans l’oxigène , y bride avec un éclat que l'œil peut à peine soutenir. Pour faire cette dernière expérience, on se sert d’un flacon à large goulot (Jïg. 21 ) ; on le remplit d'oxigène sur la cuve à eau , on le ferme sous l’eau en appliquant contre scs bords , usés à l’émeri, un disque de verre dépoli qu’on appelle obturateur ; on l'enlève de la cuve en le retournant , et on remplace l’obturateur par un bouchon de liège , traversé par un (il de fer tourné cb spirale , et portant à son extrémité un morceau d’amadou allumé. La combustion se transmet au fer , le fer oxide entre en fusion , forme des gouttes qui , tombant successivement au fond du vase , le briseraient infailliblement si leur température n’était diminuée en traversant une couche d’eau de quelques centimètres , qu’on a soin de 1 a issc r%t ou j o u rs au fond du vase. Le bouchon qui porte le fil de fer doit être seulement posé sur le goulot du flacon ; car , si ce dernier était fermé hermétiquement , la force élastique du gaz , occasionnée par la chaleur , produirait une explosion.

Pour démontrer que l’oxigènc est absorbe dans le phénomène de la combustion , le moyen le plus simple est celui qui a été employé par Lavoisier. Ce moyen est fondé sur une propriété remarquable du mercure: ce métal , à une température inférieure à celle de son ébullition , se brûle et se transforme en une matière rouge , connue sous le nom de Doutoxide de mercure ; mais à une température plus élevée , cet oxide se décompose , et le mercure revient à l’état métallique. L'appareil de Lavoisier , représenté fig. a3 , est composé d'un ballon garni d un tube dont l’extrémité verticale s'élève jusqu'au sommet d'une cloche pleine

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d’oxigènc. Dans l'intérieur du ballon qui avait été primitivement rempli d’oxigènc , on avait placé une certaine quantité de mercure ; ce mercure , soumis pendant plusieurs jours à une température inférieure , mais très-voisine de celle de l'ébullition , se transforma en oxide. Une certaine portion d'oxigène avait été absorbée , on en détermina le volume en observant la hauteur du liquide dans la cloche M N au commencement et à la fin de l’opération. La densité connue de l’oxigènc permit d'estimer le poids de l'oxigène absorbé , et , en pesant le ballon après l'oxidalion do mercure , on trouva que le poids du mercure était augmenté exactement de celui de l’oxigène qui avait disparu. L’oxigène qui était resté dans la cloche avait conservé les mêmes propriétés. L'appareil étant toujours disposé de la même manière , on soumit l'oxide de mercure à l'action d’une température beaucoup plus élevée : l’oxide de mercure se décomposa , et lorsque la décomposition fut complète, on retrouva dans la cloche M N le volume du gaz primitif et avec les mêmes propriétés.

9. Phénomènes t/ui se deecloppent dans In combustion. Presque toujours le corps eu combustion devient incandescent , souvent la combustion est accompagnée d une flamme plus ou moins volumineuse , d autres fois la combustion n'a lieu qu’avec dégagement de chaleur; enfin, il arrive quelquefois que ce phénomène n’est accompagné d’aucun développement de chaleur.

10. Couse de la chaleur produite dans ht combustion. On a cru pendant long-temps que la chaleur qui se manifeste ordinairement pendant la combustion , provenait de la condensation de l’oxigène et du corps combustible ; car , les intervalles qui séparent les molécules des corps étant remplis par la chaleur , le rapprochement subit des molécules doit faire jaillir une grande quantité de chaleur ; mais celte explication , qui est satisfaisante dans un certain nombre de cas , est loin de l’être dans tous. En effet , on conçoit bien , par exemple , que dans la combustion du phosphore dont le résultat est un corps solide , l’oxigène , passant de l’étal gazeux à l’état solide , a dù abandonner une grande quantité de chaleur ; mais dans la combustion du charbon , dont le produit est ga-

zcux , l’oxigènc conserve son premier état , et le charbon devient gazeux ; et dans la combustion de la poudre où l'oxigènc et les corps combustibles sont solides et donnent naissance à des produits gazeux , cette explication n’est plus admissible , car il n’y a plus condensation. Le même raisonnement conduirait, au contraire, à admettre dans ces derniers phénomènes une production de froid ; ce qui n’est pas ; car tout le monde sait que la combustion du charbon et de la poudre est accompagnée d’un grand dégagement de chaleur. On a essayé de répondre à cette objection , en disant que la chaleur spécifique des corps brûlés était beaucoup plus petite que celle des corps combustibles ; mais cette différence, lorsqu’elle existe , n’est jamais suffisante pour rendre raison de la grande quantité de chaleur qui se dégage , et d’ailleurs , dans un grand nombre de cas , la chaleur spécifique du corps brûlé est plus grande que celles du corps combustible et de l’oxigènc.

Cependant il est certain qnc la dilatation ou la condensation des élémens de la combustion et les différences de chaleur spécifique de ces élémens et du corps brûlé ont une grande influence sur la température qui accompagne la combustion : mais ces causes n’agissent pas toujours dans le même sens : tantôt elles produisent un dégagement , tantôt une absorption de chaleur. Or , comme dans toutes les combustions instantanées il se produit beaucoup de chaleur, il doit exister une cause, différente de celles que nous avons déjà énoncées, qui non -seulement produise toujours de la chaleur , mais qui en produise en quantité suffisante pour détruite le froid occasionné souvent par la nature gazeuse du produit de la combustion.

Il paraît que cette cause réside dans l’électricité ; en effet , nous verrons plus tard que les molécules de tous les corps, à l’instant qui précède leur combustion , sont chargées d’électricité opposée. Or , on sait que les électricités opposées , en se combinant ; produisent un grand dégagement de chaleur ; l'étincelle électrique enflamme les corps combustibles , et volatilise les métaux ; un courant électrique rend incandescent le charbon place dans le vide. A la vérité, nous ignorons complètement la cause de ce développement de chaleur et de lumière qui

accompagne la neutralisation des deux espèces d'électricité : mais cette connaissance n’est point nécessaire pour faire regarder l’électricité comme la cause très-probable du grand dégagement de chaleur qui a lieu dans les combinaisons chimiques.

Nous avons dit , que la combustion avait lieu quelquefois sans dégagement sensible de chaleur ; cela n'arrive jamais que dans les combustions qui se font très-lentement : par exemple , le fer exposé à 1 air se ternit , se couvre d’une matière rouge , qui n’est autre chose que de l’oxide de fer; cependant le thermomètre le plus sensible n’a jamais laissé apercevoir la plus légère variation de température dans cette combustion. La raison en est assez simple ; la chaleur qui sc dégage dans la combustion d’un même corps, paraît être proportionnelle à la quantité de corps brûlé forme dans le mdinc temps ; on conçoit d’après cela que la quantité d’oxide de fer qui sc forme dans une combustion vive pendant un temps très-court et qui est accompagnée d’un grand dégagement de chaleur , ne pouvant se produire par une combustion lente que dans un temps beaucoup plus considérable , la chaleur dégagée à chaque instant pourra être, si petite qu’elle n'aura aucune influence sur nos thermomètres les plus sensibles.

11. Cause de ta production de la lumière. L’expérience prouve que toutes les fois qu’un corps est soumis à une température voisine de 5oo degrés , la chaleur est accompagnée de lumière ; d'où il résulte que la lainière qui se manifeste dans la combustion est une conséquence nécessaire de la chaleur qui se développe. Aussi, on remarque que la lui filière est d'autant plus vive que la température est pins élevée : nous devons cependant dire qu’il y a quelques exceptions. Il arrive quelquefois que la combustion est accompagnée de lumière sans que la température du corps diffère sensiblement de celle des corps environnans : tel est , par exemple , le phosphore , dont la combustion dans l'air , à la température ordinaire , produit une lumière visible dans l'obscurité sans dégagement sensible de chaleur. 1

ta. flamme. La flamme est le lieu où se fait la combustion d’un gaz. Ainsi , les corps combustibles gazeux et les corps combustibles solides ou

liquides qui peuvent sc réduire en vapeur , ou qui peuvent se dégager par la chaleur des corps combustibles gazeux ou seulement à l’état de vapeurs , sont seuls susceptibles de former une flamme. Lorsqu'un corps gazeux combustible est mêlé avec de l’oxigènc et qu’on enflamme le mélange , la combustion se communique dans toute la masse avec une grande rapidité, et la flamme n’est qu’instantanée. Mais lorsque le gaz inflammable ne se présente que successivement i la combustion, la flamme est permanente , et sa forme dépend de celle du dégagement du gaz , de sa vitesse , de la force et de la direction des courans d’air , etc.

La flamme n’est lumineuse qu’à sa surface extérieure, parce que c’est là seulement que le gaz combustible est en contact avec l’air , et par conséquent que la combustion a lieu et peut produire de la chaleur et de la lumière ; l’intérieur de la flamme est obscur et rempli par le gaz combustible , dont une partie s’échappe par le centre de la flamme sans se brûler.

L’intensité de la chaleur d’une flamme est bien supérieure à celle de l’ignition des corps solides ; car , si l’on présente un fil de platine très-fin à une distance de de pouce de la surface visible delà flamme, le fil de platine deviendra rouge-blanc.

La lumière produite par la flamme n’acquiert un grand degré d’intensité qu'autant que la flamme est en contact avec des corps solides ; ainsi , des fils de platine ou d’amiante augmentent beaucoup la lumière de la flamme de l’alcool ; ainsi , tous les gaz qui , dans la combustion , forment des corps solides , produisent une flamme bien plus vive que celle des autres gaz.

Lorsqu'on plonge dans un mélange d’oxigène et d’un gaz combustible un corps dont la température est très-élcvéc , la combustion sc communique et se propage presque instantanément dans toute la masse ; mais on conçoit qu’il peut arriver que la température du corps soit telle , quelle ne détermine que la combinaison de la couche de gaz qui est immédiatement en contact avec lui , et que la chaleur dégagée par cette combustion , incapable de la propager dans le reste de la masse , soit cependant suffisante pour maintenir le corps à une haute température et même à l’incandescence. C'est ce qui arrive lorsqu'on plonge dans

un mélange d’oxigène et de plusieurs gaz combustibles un fil de platine de '/(„ à de pouce de diamètre chauffé au rouge : la combinaison lente qui a lieu seulement à sa surface le maintient incandescent. On peut répéter cette expérience de la manière suivante : on met quelques gouttes d’éther dans un verra froid , ou quelques gouttes d'alcool dans un verre chaud (fig. a4 ) ; on roule en spirale un fil de platine , on le fait rougiv à la flamme d'une bougie, et on le plonge dans le verre de manière à ce qu'il ne touche point le liquide : le fil qui , à l'irstant de son immersion dans le verre , n'était plus lumineux , devient resplendissant , et , par la combustion de la vapeur qui a lieu à sa surface , il conserve cet état tant qu’il y a une assez grande quantité d’air et de vapeur ; le camphre produit le même effet que l'éther et l’alcool. Il faut , pour que celte expérience réussisse , avoir soin que le fil de platine ne se couvre pas de charbon pendant qu’on le chauffe à la flamme de la bougie ; car la plus petite parcelle de charbon empêcherait l’expérience d'avoir lieu. Il faut aussi avoir soin de ne pas prendre un fil de platine d’un trop petit diamètre ; car la température pourrait devenir assez élevée pour communiquer la combustion à toute la masse. On peut encore faire l’expérience d’une manière plus commode ; on place la spirale de platine autour de la mcche d'une lampe à alcool (Jig. a5 ), de manière qu’elle la dépasse un peu ; on allume la lampe ; le fil de platine rougit ; on éteint la flamme , et la vapeur qui se dégage en se brûlant lentement , maintient ^incandescence du fil de platine pendant des heures entières.

La flamme n’étant que le lieu où se fait la combustion d’un corps gazeux , et cette combustion exigeant , pour se développer ,' une certaine température , il faut , pour qu’elle puisse se propager , que la chaleur n’éprouve aucun obstacle et se répande avec facilité. On conçoit facilement d'après cela que , si un mélange de gaz combustibles est séparé en deux parties par un corps qui laisse communiquer . les deux masses, mais qui absorbe la chaleur avec une grande facilité ,’ tel qu’une toile métallique , la combustion pourra avoir lieu d’un côté de la toile ipélalliquc et ne point se communiquer au delà ; c'est ce qui arrivera toujours si la toile est suffisamment serrée. Mais , comme à mesure que

la combustion a lieu , la toile s'échauffe , il pourra arriver un instant où la quantité relative de chaleur absorbée sera assez petite pour que la combustion se communique à travers. On peut vérifier ces résultats de la théorie d'nnc manière bien simple : il suffit de placer horizontalement sur la flamme d’une bougie , une toile métallique; la flamme s’arrête contre la toile , prend la forme d'un cône tronqué , qui , vu en dessus de la toile , n’est brillant que sur ses bords. Une portion de la fumée qui, avant l’interposition de la toile métallique , produisait la partie supérieure de la flamme , s’échappe sans se brûler.

il est facile de prévoir que la flamme de tous les mélanges combustibles est arrêtée par des tissus métalliques , d’autant plus serrés , que ces mélanges entrent en combustion à des températures moins élevées. Au lieu d’une toile métallique, on pourrait se servir d’une plaque à petits trous capillaires , ou d’une boite remplie de grains de plomb ; car il suffît évidemment que le mélange combustible puisse s'échapper par des espaces capillaires dont les parois soient métalliques. Nous verrons plus tard que M. Davy , à qui on doit toutes ces observations sur la flamme , en a fait une heureuse application à la construction des lampes de sûreté.

Après avoir ainsi exposé l'action chimique de l’oxigènc sur les corps inorganiques et les phénomènes qui se développent dans ces actions , il nous resterait à examiner l'action de l’oxigènc sur les végétaux et sur les animaux ; mais nous renverrons Cet examen à la seconde partie de la Chimie.

i3. Étal Naturel. L’oxigènc est peut-être de tous les corps celui qui est le plus répandu ; il constitue les 0,21 de l’air atmosphérique : c’est un des élémens de l’eau , de presque toutes les substances minérales , de toutes les substances végétales et animales.

t4- Histoire. 11 fut découvc;t en 1774 , par Priestley et Scheclc ; mais ce fut Lavoisier qui en examina le premier les propriétés et qui découvrit la théorie de la combustion. Ce corps fut d’abord désigné sous les noms d 'Air déphlofcistufué , d 'Air vital , d' Air pur ; ce ne fut qu’à la réforme de la nomenclature chimique , qu’il reçut le nom d 'Chigène , formé

ai

des deux mots grecs et ynvop» , que l’on traduit ordinairement par Générateur de l’acide. Ce nom était convenable lorsqu’il a été formé , car alors on ne connaissait que des acides oxigénés ; mais il est devenu impropre depuis la découverte des acides hydrogénés.

Pour déterminer les poids relatifs des molécules des corps , on est convenu de les rapporter ï celui de l’oxijène , qu’on représente par l'unitc ; nous verrons à la ân de l’histoire de chaque corps , les procédés qui ont été employés pour déterminer le poids de sa molécule , mesuré arec cette unité.

B. Hydrogéné.

i5. Propriétés Physiques. L’Hydrogène est un gaz incolore , sans odeur et sans saveur. Sa pesanteur spécifique est beaucoup plus petite que celle de l’air atmosphérique; clic est de o,o688 , c’cst-à-dirc, à peu près 14 fois plus petite que celle de l'air atmosphérique.

C’est en vertu de cette légèreté spécifique que le gaz hydrogène peut dire recueilli et transvasé dans des cloches pleines d’air atmosphérique comme dans des cloches pleines d’eau ; et c’est à cette même légèreté spécifique qu’est due la force ascensionnelle des ballons gonflés avec du gaz hydrogène.

Ce gaz réfracte la lumière avec une très-grande énergie. Son pouvoir réfringent est de 6,614. celui de l’air étant pris pour unité.

|6. Etat naturel. L’hydrogène est un corps très-répandu dans la nature , mais on ne le trouve jamais libre. Combiné avec l’oxigènc , il constitue l'eau, il entre dans la composition de toutes les substances végétales et animales et d'un grand nombre de substances inorganiques.

17. Préparation. C’est toujours de l’eau qu’on extrait le gaz hydrogène. Pour cela , on introduit dans un flacon à deux tubulures {fig. 26 ) de l’eau et de la limaille de fer ou de zinc ; une des tubulures reçoit un tube de sûrelc A B; l’autre est garnie d’un tube plusieurs fois recourbé qui s’engage sous des cloches pleines d’eau. On verse de l’acide sulfurique par le tube de sûreté : à l’instant même l’eau est décomposée , son hydrogène se dégage ; l’oxigène , en se combinant avec le métal , le

fait passer à l’état d’oxide , et cet oxide , en se combinant avec l'acide sulfurique , forme un sulfate de fer ou de zinc.

Le gaz hydrogène obtenu par ce procédé est toujours odorant et d'une pesanteur spécifique plus grande que celle que nous avons annoncée : cela tient à la présence d’une matière huileuse, dont on peut facilement le débarrasser en l'agitant avec de la potasse. Pour cet effet , on remplit de gaz hydrogène presqu’en totalité un flacon à col étroit ; on le ferme sous l'eau avec un bouchon , après y avoir introduit un petit fragment de potasse caustique : on l’agite alors pendant quelques minutes ; après quoi, il a perdu l'odeur qu’il avait d'abord, et recouvré sa granuc légèreté spécifique. Ou pourrait encore se contenter de faire passer ce gaz à travers une dissolution de potasse.

Gay-Lussac a imaginé un appareil permanent très-commode, au moyen duquel on peut se procurer à volonté du gaz hydrogène. Cet appareil est composé d’un flacon à trois tubulures ; dans celle du milieu passe un ballon ouvert à sa partie supérieure , et dont le col rétréci descend jusqu'à une petite distance du fond du flacon ; la seconde est fermée par un bouchon de liège ou de métal , auquel est suspendu un cylindre de zinc, ou de fer m n , dont la partie inférieure est plus élevée que l'extrémité C du ballon ; enfin, la troisième tubulure porte un tube recourbé , garni d’un robinet D. Pour se s'ervir de cet appareil , on verse dans le ballon, par l’ouverture o, un mélange d’une partie d’acide sulfurique et de deux parties d’eau ; le robinet D étant ouvert , le liquide s'introduit dans le flacon : lorsque le cylindre métallique est atteint par le liquide , le gaz hydrogène se forme , cl se dégage par l’extrémité E. On en laisse ainsi dégager jusqu'à ce qu’il ait entraîné la totalité de l'air qui remplissait le flacon ; alors on ferme le robinet : l’hydrogène continue à se former; mais n'ayant aucune issue par laquelle il puisse se dégager , sa force élastique exerce sur le liquide une pression qui le, force à remonter dans le ballon ; bientôt le liquide ne touche plus le cylindre de zinc , et , par conséquent , le gaz cesse de se produire : lorsqu'on veut en recueillir , on engage l'extrémité E sous ync cloche pleine d’eau , on ouvre le robinet, et le gaz, comprimé par le poids du liquide

renferme dans le ballon , sc dégagé ; le liquide remonte dans le flacon , et, parvenu à la hauteur du cylindre métallique, donne naissance à une nouvelle quantité de gaz. Ainsi , en fermant le robinet D , on arrête et le dégagement et la formation du gaz ; et, en l’ouvrant, on produit et le dégagement de celui qui était déjà formé , et la formation d'une nouvelle quantité de gaz.

On pourrait encore , pour obtenir du gaz hydrogène parfaitement pur, employer le procédé que nous allons indiquer. Dans un canon de fusil A B (/*. 27 ) qui passe à travers un fourneau , on met un fd de foitourné en spirale ; à l'extrémité la plus élevée du canon de fusil on adapte un tube de sûreté à boule ; à l’autre , un tube qui s'engage sous dos cloches pleines d'eau. Lorsque le canon de fusil est incandescent , on verse de l’eau par le tube, de manière qu’elle n’arrive que goutte à goutte dans le canon de fusil: elle sc réduit d’abord en vapeur, et en passant dans cet état sur le fer incandescent , elle y est décomposée : le fer s'oxidc, et l’hydrogène se dégage sous les cloches pleines d’eau. On pourrait, dans cette expérience , remplacer le tube au moyen duquel on introduit l'eau dans le canon , par une cornue dans laquelle on réduirait l'eau en vapeur : celte disposition serait même plus commode que la précédente. Le gaz hydrogène obtenu par ce procédé est parfaitement inodore.

18. Propriétés Chimiques. Lorsqu’on plonge une bougie allumée dans une cloche pleine de gaz hydrogène et dont l’ouverture est tournée vers le bas,, la couche inférieure d’hydrogène s'enflamme, et la bougie s’éteint en pénétrant dans la cloche ; ainsi , l’hydrogène est combustible , mais il n’alimente pas la combustion. Si , au lieu d'avoir placé l'ouverture de la cloche en lias, on l'avait tournée en sens contraire, le gaz , par sa légèreté spécifique , serait sorti de la cloche et aurait brûlé instantanément.

On peut effectuer la combustion du gaz hydrogène de plusieurs manières , ou en le laissant dégager dans l’air par un petit orifice , alors la flamme est continue ; ou bien en faisant un mélange de gaz hydrogène et d’oxigène ou d'air : dans de dernier cas , la combustion et la flamme sont instantanées. ,

Pour produire la combustion successive du gaz hydrogène, on peut

se servir d'une fiole à médecine (Jig- 29 ) , dans laquelle on met de la limaille de fer ou de zinc , et de l’acide sulfurique étendu ; on ferme la fiole arec un Imuchon de liège , à travers lequel passe un tube de verre, terminé par un orifice capillaire. Le gaz , en se dégageant par cet orifice , |»eut être enflammé par un coqis quelconque en ignition ou par une étincelle électrique : la flamme est continue , peu lumineuse , mais susceptible de communiquer une vive ignition aux corps solides qni y seraient plongés. On se sert quelquefois d’un appareil plus compliqué (ftg- 3<> ). Il est composé d'un ballon M N à la partie supérieure duquel sc monte à vis un vase A B C D , avec lequel la communication peut être établie ou arrêtée par le robinet E. le même robinet , en établissant ou en interceptant la communication du ballon et du réservoir supérieur, produit le même effet entre le ballon M N et le tube métallique F G , dont l'extrémité G est ouverte. Pour se servir de cet appareil , on commence par remplir d’eau le réservoir A B C D ; en ouvrant le robinet E , l’eau tombe dans le ballon , et l'air s'échappe par l'ouverture G. Lorsque le ballon est plein , on ferme le robinet et on place l'appareil sur la planchette d'une cuve à eau ; on enlève Je bouchon h qui ferme l’orifice inférieur du ltallon , et on fait arriver par là du gaz hydrogène j lorsque le ballon est rempli , on remet le bouchon h ; on verse de l’eau dans le réservoir A B C D , et en tournant le robinet E, l'eau s’écoule dans le ballon , et force le gaz à sc dégager par l’ouverture G , où l’on peut l’enflammer.

Lorsque , au moyen d'une machine pneumatique , on raréfie l'air dans lequel brûle le gaz hydrogène , la flamme augmente de volume , sa température s’abaisse , et la flamme disparaît lorsque sa température est devenue plus petite que celle qui est nécessaire pour produire la combustion du gaz. L’extinction de la flamme a lieu lorsque le baromètre n’indique plus qu'une force élastique de 3 pouces de mercure.

Pour produire la combustion instantanée du gaz hydrogène , il faut faire un mélange de deux parties de ce gaz et d'une partie d’oxigène, ou bien de deux parties d’air atmosphérique et d'une partie de gaz hydrogène : ces mélanges portent le nom de Gaz tonnant ; on peut les cn-

flammer, par un choc brusque, par une étincelle électrique, ou par la présence d'un corps en combustion.

Quel que soit le procédé qu'on emploie pour enflammer du gaz tonnant, on ne doit jamais opérer que sur une très-petite quantité ; car , la combustion ayant lieu spontanément dans toute la masse , il sc développe une grande chaleur , l'eau qui sc forme tend à occuper un volume plus grand que celui de ses élémens à l’état de gaz , et , par conséquent , les parois du vase , dans lequel sc fait la combustion , sont choqués évec une grande force , et , si la détonation sc fait dans un vase ouvert à l’air atmosphérique , l'air est fortement comprimé par l’expansion subite de la vapeur d’eau ; mais cette vapeur perdant presque au même instant sa force élastique , par le refroidissement dû au contact de l’air , les couches d'air comprimées reviennent rapidement à leur première densité ; de là , de violentes ondulations dans l’air environnant et un bruit d'aùtant plus considérable qu’on opère sur un plus grand volume de gaz.

Pour enflammer le gaz tonnant par un choc , on peut se servir d'un cylindre métallique, fermé par un piston {fig- 20 ). Pour enflammer ce gaz par un corps incandescent , on peut se servir d’un flacon ordinaire; mais pour éviter d’être blesse , si le flacon venait à sc briser , il faut l'environner d'un linge destiné à retenir les fragmens du flacon ; on peut encore , et cela est beaucoup plus commode , introduire le gaz dans «ne vessie garnie d’un robinet, d’oû on !e> fait passer, par Impression, dans de l’eau de savon renfermée dans un mortier de fer ou de cuivre ; le gaz forme des bulles nombreuses , auxquelles on peut mettre le feu sans craindre aucun accident. Pour introduire le gaz dans la vessie , on sc sert de la cloche à robinet {fi g. 9 ) ; lorsqu'elle est pleine de gaz , on y adapte le robinet d’une vessie vide , on enfonce la cloche dans l’eau en ouvrant les deux robinets , et la pression fait passer le gaz dans la vèstrie , YÛMtfb

Lorsqu’on veut enflammer du gaz tonnant par one étincelle électrique, on sc Sert d’un instrument appelé Eudiomètre ; il est composé d’une cloche {fig 3i ) d'un verre très -épais ; à .la partie supérieure sc

.’jtVI -jb r H uj

a8 COURS

trouve un boulon métallique; au-dessous , et à une distance d’un millimètre , une autre boule métallique, fixée à l’extrémité d’une tige tournée en spirale dans l'intérieur de la cloche , et qui descend jusqu’à sa partie inférieure , afin d’être en contact avec le liquide sur lequel repose la cloche; on introduit dans celle cloche le gaz qu’on veut faire détonner, et en faisant arriver sur la boule extérieure une étincelle électrique , ou avec une bouteille de Leyde , ou avec le plateau d'un élcctrophore (Cours de Physique, a"* partie, chap. a), elle passe entre les deux boules intérieures et détermine la combustion du gaz. On doit , comme nous l’avons dit, se servir d’une cloche très-épaisse, et n opérer que sur une petite quantité de gaz ; nous devons ajouter qu’il faut tenir l’eudiuinètrc pendant la détonation , afin d’éviter qu’il ne soit projeté en l'air. Pour que la combustion de l’hydrogène soit totale, il y a une certaine limite de. proportion qu'il ne faut pas dépasser. Lorsque le mélange renferme plus de 9,5 d’oxigène sur 1 d'hydrogène , ou moins de d’oxigène sur 1 d’hydrogène , la combustion cesse de se propager.

Lorsque le gaz oxigène et l’hydrogène sont mélés dans les proportions convenables pour que la communication de la combustion ait lieu, elle est arretée par un tissu métallique suffisamment serré ; nous en avons indiqué la cause (|3).

Lorsqu'on plonge un fil de platine de ‘/s„ de pouce de diamètre et chauffé au rouge dans un mélange d’oxigène et d’hydrogène , la température du fil métallique étant suffisante pour déterminer la combinaison de la couche de gaz qui est immédiatement en contact avec lui , mais trop petite pour propager la combustion dans toute la masse , la combustion se fait successivement , et la chaleur qu elle produit maintient le fil de platine incandescent. Si le fil n’avait que /to de pouce de diamètre , il s’échaufferait beaucoup plus et finirait par produire la combustion instantanée de toute la masse.

Dans tous les phénomènes que nous venons de décrire , l’oxigenc et l’hydrogène se combinent toujours dans la même proportion ; savoir : deux volumes d’hydrogène et un d’oxigcnc , ou en poids de 1 1,10 d hydrogène et de 88,90 d’oxigène ; le produit de la combinaison est toujours de l'eau.

Pour reconnaître dans quelle proportion l'oxigcnc et l'hydrogène se combinent , on peut se servir de l’eudiomètre ( fig . 3i ) ; on y introduit 100 parties d’oxigène et aoo d’hydrogène , qu’on mesure dans un tube gradué (fig. 7 ) : la combustion produite par une étincelle électrique , ne laisse aucun résidu gazeux; si on introduit 200 parties d’hydrogène et autant d’oxigène , après la combustion, on trouve un résidu de 100 parties d’oxigène. Mais il est plus commode de se servir , pour faire ces expériences , de l’eudiomètre (fig. 3î ) ; il est compose d’un tube de verre très-épais A B , aux deux extrémités duquel sont mastiquées des viroles en cuivre portant les robinets C et D et les entonnoirs M et N. L’entonnoir supérieur peut recevoir à frottement la virole en cuivre F , qui termine le tube gradué E F ; à la partie supérieure du tube A B , se trouve un bouton métallique a destiné à recevoir et à faire passer une étincelle électrique dans l’intérieur. Pour se servir de cet instrument , on commence par le plonger sous l’eau en ouvrant les deux robinets ; lorsque l’air s'est dégagé , on ferme le robinet supérieur et on pose l’appareil sur la planchette d’une cuve à eau ; au moyen du tube gradué E F , on mesure les volumes des gaz , qu’on fait ensuite passer dans l’cudioinètrc ; on ferme le robinet D , afin que la force expansive de la vapeur d’eau qui se forme à l'instant de la combustion , ne fasse pas sortir une partie des gaz hors de l’appareil ; on détermine la combinaison par une étincelle électrique qu’on fait arriver sur le bouton a ; et, pour recueillir et mesurer le résidu , on remplit d’eau le tube gradué E F, on bourbe avec le doigt sa partie inferieure et on le porte dans l’entonnoir supérieur , qui doit être également plein d’eau ; alors , en ouvrant le robinet C , les gaz qui ont échappé à la combustion passent dans ce tube.

19. Usages. On emploie le gaz hydrogène pour faire l’analyse des gaz qui renferment de l’oxigène , pour gonfler les ballons , pour se procurer de la lumière , et enfin , pour produire une température extrêmement élevée.

Lorsqu'on veut déterminer la quantité d’oxigcnc renfermé dans un gaz , dccomposablc par l hydrogcnc ; on introduit dans l’cudiomètrc un

volume déterminé de ce gaz et d'hydrogène ; on produit la combustion de l'hydrogène par une étincelle électrique ; en mesurant le résidu , on en déduit ld volume de gaz. qui a disparu ; et comme l'hydrogène se combine toujours avec la moitié de son volume d’oxigcnc , le tiers de l'absorption représente l'oxigcnc qui a été combine avec l’hydrogène , et , par conséquent , la quantité d’oxigène que renfermait le gaz soumis à l'analyse.

Au commencement de la découverte des aérostats , on produisait leur force asccnsionelle au moyen de l'air dilate; mais depuis long-temps on a abandonné ce procédé dangereux , et maintenant on emploie uniquement le gaz hydrogène pour gonfler les ballons. { Voyez pour les détails de ces opérations le Cours de Physique , 1" Partie , chap. 5. )

Les appareils dont on sc sert pour obtenir de la lumière par la combustion du gaz hydrogène , consistent en un réservoir d’où l’on peut à volonté faire sortir , par un orifice capillaire , un courant d'hydrogène qu’on enflamme par une étincelle électrique. La disposition la plus commode est représentée {fig- 33 ) ; cet appareil est composé d’un flacon A B , d'un ballon et d'un cylindre métallique m n disposés de la même manière que dans la figure 28 (i3); la seule différence, c’est que le robinet D , en même temps qu’il laisse échapper un courant d’hydrogène , soulève , au moyen du levier a, le plateau xy d’un électropborc , renfermé dans la boîte qui sert de base à l’appareil : l'étincelle électrique , reçue par le bouton b ; passe entre deux pointes qui se trouvent placées vis-à-vis l’orifice par lequel le gaz s’échappe ; ce gaz s'enflamme , et transmet la combustion à la bougie. Les figures 34 et 35 représentent les projections horizontales et verticales du robinet. Comme les électrophores retiennent l’électricité pendant un temps très-considérable , ect appareil conserve pendant des mois entiers la propriété d’allumer une bougie par le seul mouvement du robinet D.

Nous avons vu que la chaleur qui sc dégage dans la combustion spontanée d’un mélange de deux volumes d’hydrogène et d’un volume d’oxigène, était très - considérable ; on conçoit d’après cela que , s’il était possible de faire sortir un pareil mélange par un orifice très-capillaire ,

DE CHIMIE. 3i

ce gaz produirait , par sa combustion , une flamme continue , dont la température serait très-élevée , parce que la combustion aurait lieu en même temps dans toute le volume de la flamme, et qui serait encore d'autant plus grande que le gaz serait plus dense , c'cst-A-dire , qu’il aurait été soumis avant sa sortie à une plus forte pression. On parvient facilement à ce but au moyen de l'instrument que nous allons décrire et qui porte le nom de Chalumeau de Clarke. Cet appareil consiste en une caisse A R CD (fig. 36) en cuivre très -épais, destinée A contenir le gaz tonnant comprimé; on introduit d'abord ce gaz dans la vessie S, fixée à la pompe foulante M N. Celle pompe s'adapte dans l'écrou P ; en ouvrant et fermant alternativement le robinet Q lorsqu’on descend et que l'on monte le piston m de la pompe, on fait passer tout le gaz de la vessie successivement dans le corps de pompe et dans le réservoir ; on accumule par ce moyen une quantité suffisante de gaz pour que sa force élastique soit équivalente au poids de plusieurs atmosphères ; on fait alors sortir h; gaz par un ajutage de platine D , percé d'un orifice très-capillaire : mais pour éviter que la combustion ne se propage dans la masse , on place dans l'intérieur du tuyau E F un grand nombre de disques de toiles métalliques , et on fait plonger le prolongement de ce tuyau dans un vase renfermant une petite quantité d'huile ; de sorte que la combustion ne peut se communiquer aux gaz qui sont renfermés dans l’intérieur de l’appareil qu’autant* que la flamme passerait à travers toutes les toiles métalliques et A travers une couche d'huile ; cependant, malgré toutes ces précautions, il est souvent arrivé que la flamme s’est propagée dans l’intérieur , et a produit de violentes détonations. Pour éviter ces accidens , qui sont toujours trèsdangereux , on peut employer un autre appareil tout aussi simple et qui est tout-A-fsit sans danger. Cet appareil consiste {/'g- 3y ) en une caisse de fer-blanc A B C D ouverte par la partie supérieure , et renfermant trois caisses égales M, N , P , ouvertes seulement par le bas, et maintenues dans leur position par les tringles ah, cd\ ces caisses communiquent avec un réservoir cylindrique V au moyen de. trois petits tuyaux de cuivre, garnis des robinets m, n, p. La figure 38 représente la projection horizontale amplifiée de cette partie de l’appareil ; A l'extrémité

3a COURS

de ce réservoir se trouvent plusieurs toiles métalliques , et l'ajutage conique T , rempli de grenaille de fonte , et percé à son extrémité d'un orifice très-capillaire. Pour se servir de cet instrument , on commence par remplir d’eau la cuve A B C D ainsi que les caisses M, N, P. Il suffit pour cela d’ouvrir les robinets m, n, p, R, pour laisser sortir l'air contenu dans les caisses , et de verser de l’eau dans la cuve ; ensuite on remplit deux caisses d'hydrogène et une d’oxigène au moyen d'une vessie , dont le robinet est garni d'un tube recourbé ( fig . 3g ) qu'on introduit entre la cuve et les caisses , et dont on place l’extrémité inférieure sous la caisse qu’on veut remplir. Les caisses étant également pleines , on ouvre en même temps les robinets m, n, p ; les gaz étant soumis à la même pression et les robinets ayant des ouvertures égales , le gaz qui arrive dans le réservoir commun V et qui s'échappe par l’ajutage T est composé de deux volumes d'hydrogène et d'un volume d’oxigène ; les grains de fonte dont le tube conique T est rempli , ainsi que les toiles métalliques qui sont placées à l'extrémité du réservoir V , empêchent la flamme de rentrer dans l’intérieur de l'appareil ; mais dans le cas où clic rentrerait , il ne pourrait jamais en résulter aucun accident fâcheux , car le mélange des gaz n'ayant lieu que dans le réservoir V, qui n'a que de très -petites dimensions, la détonation occasionnée par •la combustion des gaz qui y sont renfermés serait peu considérable. Si dans cet appareil on voulait rendre la pression plus grande , il faudrait faire souder sur les bords supérieurs de la caisse un couvercle qui se terminerait par un tube vertical » dont la hauteur serait déterminée par la pression à laquelle on voudrait soumettre les gaz. Les tubes de cuivre par lesquels les gaz sortent des caisses M, N, P, devraient être soudés au couvercle aux endroits où ils le traverseraient , et on serait obligé d'introduire les gaz dans les caisses , en adaptant les vessies au robinet R , et en établissant la communication avec la caisse qu'on voudrait remplir par les robinets m, n, p. La chaleur qui sc dégage dans la combustion d'un mélange condensé d’hydrogène et d'oxigène est tellement considérable, qu'elle produit la fusion des corps les plus réfractaires et la volatilisation d'un grand nombre.

ao. Histoire. Le gaz hydrogène fut connu dis le commencement du 17** siècle, sous le nom A' Air inflammable. M:-.is ce fut seulement en 1777 que ses propriétés commencèrent à être bien connues par les recherches de Cavendish. Le nom qui lui a été assigné dans la nouvelle nomenclature vient des deux mots grecs ûiîpoc v'vofxai , qui signifient Générateur Je r eau. Il aurait mieux valu lui donner un nom insignifiant ; car , d'après l'étymologie du mot , on devrait commencer par Hydro le nom des acides qui renferment de l'eau et ceux qui renferment seulement de l'hydrogène.

Pour déterminer le poids de U molécule hydrogène , on est parti de ce principe, que tous les gaz sous le même volume , sous la même pression et à la même température , renferment le même nombre de molécules ; ce n’est point un fait démontré , mais il est très-probable , comme nous le verrous plus tard. D'après cela , les poids relatifs des molécules des corps gazeux sont entre eux comme leurs pesanteurs spécifiques ; or, la pesanteur spécifique de l'hydrogène est 0,0688, et celle de l’oxigène est 1,1025 ; donc, en représentant par 1 la molécule d’oxigène, celle de l'hydrogèae sera le quotieut de 0,0688 par i,ioa5, c’est-à-dire, 0,06217.