DE LA DISSOLUTION

J 306. L’eau possède la propriété de liquéfier un grand nombre de corps solides, liquides et gazeux sans quo ceux-ci subissent la moindre altération dans leur nature, c’est-à-dire que si l'on soumet le liquide à l'évaporation, l’eau se volatilise et les corps qu’c.llc contient s'en séparent. Ce phénomène a re çu le nom de solution ou dissolu! ion.

Lorsqu'un corps solide se dissout, on observe que ses molécules se désagrègent sans rien pci dre de leur constitution, en otilre elles se disséminent uniformément dans toulo la masse, c’est-à-dire qu’une petite fraction du liquide renferme la même proportion du corps que toute la masse entière.

La dissolution a lieu en vertu d’une force répulsive qui s'interpose entre les molécules, détruit leur cohésion, et les dissémine dans toute la masso du liquide. On a donné à rette force le nom do force de dissolution, force dissolvante.

Le dissolvant ordinaire est l’eau. Cependant d’autres liquides, tels que l’alcool, l'éther, l’oxyde d'acétyle, les métaux fondus, etc., peuvent aussi servir de dissolvant. L’action dissolvante s’exerce eutre les corps plus ou moins semblables. Ainsi l'eau, composé oxygéné, dissout trèsbien les substances oxygénées, tandis quelle no dissout pas les corps gras et résineux. Ces derniers, irfes-riches en carbone, sont dissouts au contraire par l'alcool , l'éther, les huiles essentielles, qui sont des liquides carburés.

Le mercure, métal liquide, dissout très-bien la plupart des autres métaux.

Le sulfure de sulfocarbonyle est le dissolvant du soufre.

La dissolution ne change en rien les propriétés du corps dissout, il

sVsl disséminé dans lo liquide sans subir d'altération, et si I on évapore rolui-ci, lo corps reparaît avec toutes ses propriétés primitives. Nous ne parlerons pas des corps t]ui peuvent sc combiner chimiquement à l’eau et changer ainsi de nature, nous reviendrons sur ce cas, au chapitre des généralités sur les sels.

§ 307. Dissolution des corps solides. — La quantité du corps, qui sc dissout dans un même poids de liquide, varie avec sa nature, les uns s'y dissolvent parfaitement, d’autres s’y dissolvent en quantité tellement petite qu’on les considère comme insolubles ; l’insolubilité n’est donc que relative. Mais l’action dissolvante des liquidcs.dilTércnls n'est pas la même pour les mêmes sels. Ainsi , l'oxyde de nitryle et de potassium, qui est soluble dans l'eau, est insoluble dans l'alcool et l'éther.

La pulvérisation du corps et l’agitation du liquide facilitent la dissolution, dans le premier cas parce que le corps présente plus de surface au liquide, dans le second cas patccque l éau est renouvelée.

Lorsqu’on met un sel dans un liquide, on remarque que le sel se dissout dans les couches inférieures, qui restent au fond en vertu de leui plus grande densité. Les couches supérieures ne contiennent pas de sel ; mais si l'on agite la liqueur, le sel sc dissémine dans toute la tuasse, et la dissolution, qui avait cessé, recommence.

§ 308. Les quantités des corps qui se dissolvent sont dans des proportions définies et qui varient, pour le même corps, en raison directe de la température du liquide ; il y a plus, l’action dissolvante augmente d'une quantité constante pour chaque degré de température. Ainsi, l'oxyde de nitryle et de potassium se dissout dans les proportions suivantes aux diverses températures :

100 parties d'eau ii 0° dissolvent 13,22 parties d’oxydo de nitryle et

de potassium.

Si on laisse refroidir la dissolution depuis 97° jusqu'à 0°, l’excédant du sel 222,78 se précipite, et dans ce cas on remarque que les molécules sc groupent de manière à produire une forme cristalline géométrique. Cette règle que nous venons d’énoncer présente cependant quelques exceptions; chez certains sels, l’action dissolvante augmente jusqu’à un certain degré de température, à partir duquel elle commence à diminuer et alors l’excès de sel sc précipite. Ainsi, le degré de solubilité de l’oxyde de sulfurylc et de sodium va en augmentant jusqu'à la température de 33”, alors il commence à diminuer. Ce phénomène est dû à ce que, à cette température, le sel perd son eau de cristallisation, il change de

nature et il se produit un nouveau sel anhydre, qui possède un degré do solubilité moindre que le premier. Certains sels, tel que le chlorure de sodium, ne sont pas plus solubles à chaud qu'à froid.

Quand on congèle une dissolution saline, la périphérie, qui se congèle d’abord, est moins salée que le centre, et lors qu’enGn la masse est complètement gelée , les substances dissoutes se trouvent concentrées au milieu. On peut s'assurer de ce fait, en versant de la teinture de tournesol dans une dissolution faible de chlorure de sodium, pour lui donner uno teinte bleuâtre ; si l'on congèle alors la liqueur, on voit la couleur bleue se concentrer au milieu du liquide, et si le centre du liquide n'est pas gelé, il se sature complètement de sel.

§ 309. On dit qu’une dissolution est saturée à une certaine température, lorsque le liquide, étant chauffé à cette température, a dissout tout le sel qu'il pouvait dissoudre. Tour obtenir une dissolution saturée d’un sel à une température déterminée, on chauffe le liquide à la température voulue, on y introduit un grand excès de sel et on le maintient pendant plusieurs heures à cette température. On décante le liquide qui est alors saturé du sel. On a fait, au sujet de la saturation des liquides une remarque assez importante, c'est que, lorsque le liquide ne se trouve pas en contact de cristaux tout formés du sel en dissolution, il peut retenir une quantité de ce sel plus considérable que celle qui correspond à son degré de saturation à cette température. Mais si l'on agite la liqueur, ou si l'on y introduit un cristal du sel ou môme un corps étranger, l'excédant de sel contenu dans le liquide cristallise immédiatement. On attribue ce phénomène à la difficulté qu'éprouvent les molécules à se mouvoir dans le liquide et à prendre l’orientation convenable pour l’agrégation cristalline. Ainsi, si l’on verse une petite couche d’huilo sur une dissolution chaude et saturée d’oxyde de sulfuryle et de sodium, et si on laisse refroidir la liqueur lentement, à l’abri de toutes secousses, on voit qu’elle n’abandonne pas de cristaux, lors mémo qu elle est refroidie à une température telle que la moitié du sel aurait dû déjà se séparer du liquide. Mais si l’on introduituno pointe do verre, à travers la couche d’huile jusqu'à la dissolution, la cristallisation commence immédiatement.

On peut, d’après Régnault, faire à ce sujet une expérience trèscurieuse. On verse une dissolution saturée à chaud d’oxyde de sulfuryle et de sodium dans un tube de verre étranglé en son milieu (fig. M) de manière à emplir à peu près la capacité ab. On fait bouillir la liqueur pendant quelque temps pour chasser l’air, puis on ferme à la lampo la partie effilée e. On remarque alors que la liqueur peut être refroidie jusqu’à 0° sans qu'il s’opère aucune cristallisation, et cependant elle

renferme beaucoup plus# de sel en dissolution qu’elle ne peut en retenir lorsqu'elle est saturée à celle température. Mais si l’on brise la pointe effilée, le sel cristallise aussitôt avec abondance ; le tube s'échauffe par la chaleur que dégage le sel en passant de l'état liquide à l'état solide- Lorsqu’un liquide est saturé d'un sel, il peut cependant dissoudre encore un autre sel, mais la quantité de ce dernier, qui se dissout, est moindre que celle qui se dissout dans le liquide pur ; ainsi l’eau renfermant du chlorure de potassium dissout moins d’oxyde do nitrylc et de potassium que l'eau pure. Il existe cependant des cas où la solubilité d'un sel peut être favorisée par la présence d’un autre sel. mais alors la nature des deux sels est changée, nous reviendrons plus tard sur ce cas.

§ 310. Lorsque l'eau est saturée d’un sel, son point d'ébullition est augmenté, c’est ce que nous prouve le tableau suivant :

Points d’i-lmllilion.

Eau saturée d’oxyde de nitryle et de calcium . . . 131°, 0

» » d'oxyde de sulfuryle et de potassium.. . 135*, 0

« » d’oxyde de nitryle et de sodium. . . . 121*, 0

» » d’oxyde de nitryle et de potassium. . . 115°, 9

« » d'oxyde de chloryle et de potassium . 104",2G

La température d'ébullition, pour un mémo sel, est d’autant plus élevée que la liqueur en renferme une plus grande proportion.

§311. Lorsqu'un corps se dissout dans un liquide, il y a toujours abaissement de température, provenant de ce que le sel absorbe de la chaleur pour se désagréger; cette chaleur, absorbée ainsi par le sel, est appelée chaleur latente de dissolution. Cet abaissement de température ne se produit que pour autant que le sel soit cristallisé à une basse température et renferme par conséquent toute l’eau de combinaison qu’il peut prendre à cette température. Si au contraire le sel ne contient pas d’eau combinée, il dégage de la chaleur en se dissolvant dans l’e^u, parce qu’alors il se produit une combinaison du sel avec le liquide, ce n’est que lorsque le sel a pris toute l’eau combinée qu’il peut prendre, qu’il se produit un abaissement de température par le fait de sa dissolution dans le liquide. La quantité de chaleur absorbée varie avec la nature du corps ; ainsi 50 grammes de chlorure de sodium, en se dissolvant dans 200 grammes d’eau, produisent un abaissement de température de 1 °, D ; tandis que 50 grammes de chlorure de potassium, en se dissolvant dans la même quantité d’eau, abaissent la température de 1 1°,4. C’est en se basant sur ce phénomène que l’on produit les mélanges frigorifiques. Ainsi, en dissolvant une partie de chlorure de potassium dans quatre parties d’eau à 10", la température du liquide s’abaisse

jusqu'à 1" 1/2 en dessous de 0“. Si l’eau est à 0*, l'abaissement de température peut aller jusqu’à 11° en dessous de 0".

L'abaissement de température est plus considérable, si, au lieu d’employer de l’eau pure, on se sert d’eau acidulée. Ainsi, en dissolvant de l'oxyde de sulfuryle et de sodium dans de l’eau aiguisée de chlorure d’hydrogène, on peut obtenir un abaissement de température de 25* environ.

Lorsqu'on met certains sels solubles en contact avec de la glace, celle-ci sc fond et l’on peut obtenir un froid trcs-considérablo provenant à la fois de la chaleur latente de dissolution du sel, et de la chaleur latente de fusion de la glace. Ainsi, en mélangeant du sel marin avec de la glace pilée, on peut obtenir un froid de 20“ en dessous de 0“. Si l’on emploie du chlorure de calcium, ce froid peut aller jusqu'à 40“ en dessous de 0°.

5 312 Certains corps insolubles peuvent cependant être tenus en suspension dans l’eau, de manière à former une liqueur louche et qui, par transparence à une lumière vive, parait limpide. Les particules du corps en suspension sont tellement tenues , qu'elles peuvent être entraînées, avec le liquide, à travers un filtre de papier.

§ 345. Dissolution des liquides. — Certains liquides peuvent se dissoudre dans l’eau tout comme les corps solides, d’autres y sont insolubles.

Lorsqu’un liquide sc dissout, il ne se produit pas d’abaissement de température comme cela a lieu avec les solides. Si l’on verse de l’oxyde de sulfuryle dans l’eau, il se produit un dégagement de chaleur, parce qu’il y a combinaison.

Les phénomènes de dissolution des liquides ont été peu étudiés.

§ 314. Dissolution des gaz. — L’eau sc comporte avec les gaz de la même manière qu’avec les solides. L’eau peut se combiner chimiquement avec les gaz, ou simplement les dissoudre. Dans bien des circonstances, l’eau peut d’abord se combiner avec les gaz que l’on met en sa présence, puis dissoudre le composé ainsi formé. Ce phénomène a été souvent confondu avec la dissolution simple, et l’est encore dans une foule de circonstances, faute de moyens convenables pour distinguer ces cas particuliers. C’est le cas pour le chlorure d'hydrogène ; à 0“ l’eau dissout 480 fois son volume de ce gaz, si l’on chauflecette dissolution, l'eau abandonne du gaz jusqu'à ce qu'elle arrive à la température de 410", alors le liquide qui distille présente une composition constante, parce qu’il constitue une combinaison du gaz avec l'eau et non pas une simple dissolution.

La quantité de gaz, que peut absorber un liquide qui ne sc combine

pas avec lui, dépend de la nature du gaz et du liquide, de la température et de la pression.

Les quantités des divers gaz. que l’eau peut dissoudre dans les mêmes conditions, sont très-variables. Ainsi, 1 volume d'eau, à la température de 0° et à la pression de 0",76, peut dissoudre :

0,040 d'oxygène 0,015 d'hydrogène 0,025 d'azote 0,062 de carbonyle

La faculté absorbante des liquides pour les gaz, est d'autant plus grande que leur densité est moindre, ou en d'autres termes qu’ils sont plus poreux. Ainsi :

100 vol. d’eau, d'une densité 1, absorbent 106 vol. d’oxyde de

carbonyle.

» » d’huile de lavande » 0,88 » 191 » »

» » d’éther sulfurique » 0,027 » 217 >• »

Les liquides visqueux n'absorbent pas moins que ceux qui sont trèsfluides, mais la répartition uniforme du gaz dans toute la masse s’opère plus lentement.

L’eau, qui tient un sel en dissolution, perd en grande partie sa propriété d'absorber les gaz ; plus le sel sera soluble, plus il pourra en pénétrer dans un volume d’eau, et plus aussi la facilité, que cette dernière possède d’absorber les gaz, sera diminuée. C'est pourquoi on recueille le chlore gazeux sur de l'eau saturée de sel marin.

La quantité de gaz dissouls par un môme volume de liquido est proportionnelle 5 la pression. L’oxyde de carbonyle nous en offre un exemple. La loi qui règle cette proportion n’a pas encore été établie d’une manière bien exacte.

La quantité de gaz. que peut absorber un liquide, diminue en général à mesure que la température augmente; mais on ne connaît pas encore la loi de cette diminution, qui parait d'ailleurs varier suivant la nature du gaz et celle du liquide.

L’eau chargée d’un gaz l’abando nne complètement par l’ébullition, par la congélation ou bien dans le vide.

Lorsque deux gaz sont mélangés, ils se dissolvent dans l’eau proportionnellement à leur solubilité et à leur masse. Ainsi, un litre d'eau, à 15° et à la pression 0ra,76, dissout deux litres de gaz chlore et un litre d’oxyde de carbonyle. Mais si l’on met l’eau en présence d’un mélange à volumes égaux de ces deux gaz, elle dissout 0,50 litre d'oxyde de carbonyle et 1 ,03 de chlore. Si le mélange gazeux est formé de 2

volumes d’oxyde de carbonylo et de 1 volume de chlore, l'eau prend 0,666 d'oxyde de carbonyle et 0,680 de chlore.

On admet généralement qu’il existe une certaine analogie entre l'absorption des gaz par l’eau, et celle des mêmes gaz par les corps poreux, tel que le charbon de bois. Les phénomènes de dissolution seraient donc le résultat d'une action physique analogue à la force qui est connue sous le nom de capillarité.

§ 315. État naturel de l'eau. — L'eau est universellement répandue dans la nature, aucun être organisé ne peut vivre sans eau. L'eau que l'on trouve à la surface du globe n'est pas chimiquement pure, elle contient différentes substances en dissolution. L’eau de l’Océan s'évapore, puis se condense et retombe en pluie sur la terre dans laquelle elle pénètre jusqu'à ce qu’elle rencontre une couche imperméable, alors elle remonte au jour et forme les sources. Mais, par son contact avec l'écorce terrestre, l'eau dissout une quantité plus ou moins grande de substances dont la nature varie avec les terrains qu’elle a traversés, et qui allèrent sa pureté; on peut s'assurer du fait en évaporant l'eau dans une capsule de platine, elle laissera toujours un résidu.

L’eau de pluie qui est l'eau la plus pure, tient en dissolution toutes les substances contenues dans l'air, tels que l'oxygène, l’azote, l’oxyde de carbonyle et même quelquefois des substances ammoniacales ; enfin en passant sur les toits elle dissout une certaine quantité de substances minérales. Cependant l’eau de pluie recueillie en rase campagne peut être considérée comme de l'eau pure et être employée comme telle dans les manipulations chimiques.

§ 316. On donne le nom d'eaux douces, d’eaux potables aux eaux qui peuvent servir aux besoins de la vie, elles contiennent très-peu de matières minérales, tels que des chlorures, des otydes doubles de sulfuryle, des oxydes de carbonyle à radical positif de calcium et de magnésium ; leur proportion ne doit pas dépasser 1 à 2 millièmes. Pour être potable, l’eau doit être limpide, fraîche, sans odeur, d'une faible saveur qui ne doit être ni aigre, ni fade, ni douceâtre, ni salée. Elle doit être aérée et tenir en dissolution une certaine quantité d’oxyde de carbonyle. Elle ne doit pas acquérir une odeur désagréable, après avoir été conservée dans un vase fermé ou couvert. Elle ne peut renfermer ni matière animale, ni matière végétale. Elle ne doit laisser qu'un faible résidu par l’évaporation ; elle doit bien cuire les légumes, dissoudre le savon sans grumeaux.

Les eaux qui n’ont pas ces qualités sont impropres à la cuisson des légumes et au savonnage, on les appelle eaux crues, eaux tmn potables

Ces eaux renferment une grande quantité de matières minérales, surtout des sels de calcium, des matières animales ou végétales en putréfaction, ce sont les plus nuisibles.

La plupart des eaux de sources, de fleuves ou de rivières contiennent les principes suivants ;

Oxyde de silicium O’jfj

Oxyde de carbonylc, d'hydrogène et de calcium ou de ma-

gnésium

(CO

O* H ou \Ca

Oxyde de sulfuryle et de calcium

Chlorure de sodium

Des traces 1 0xyde de nitryle et de potassium

de j

VChlorure de potassium

Oxyde de carbonyle .

(CO O* Il

VMg

SOi

Cas

Cl, Na

ojr

Cl, K

(CO CO

Azote, oxygène et matières organiques.

Les substances les plus nuisibles sont : l'oxyde de sulfuryle et de calcium, les sels de nitryle et les matières organiques.

Sur 10 litres d’eau de Meuse, on trouve d’après M. Chandelon :

Oxyde de carbonylc, d'hydrogène et de calcium 1,362

» » » magnésium . . . 0,269

Oxyde de sulfuryle et de calcium 0,131

» » magnésium 0,0*2

Chlorure de sodium 0,149

Sels de potassium en quantités variables.

Oxyde de silicium 0,199

Alumine et oxyde de fer 0,052

Matières organiques (quantités variables).

On donne le nom d'eaux medicales, eaux minérales, aux eaux qui renferment en dissolution des substances minérales, telles sont les eaux salines, les eaux alcalines, les eaux acides, les eaux gazeuses, les eaux ferrugineuses et les eaux sulfureuses.

§ 317. Distillation de l’eau. — Pour obtenir de l'eau pure, exemple de toutes matières étrangères, il faut lui faire subir une opération appelée distillation; elle consiste à évaporer l’eau et à condenser la vapeur.

Lorsqu'on ne veut obtenir qu’une petite quantité d’eau distillée, on

place le liquide dans une cornue en verre c (fig, 52), que l’on chauffe pour faire bouillir l’eau ; on adapte à la cornue une allonge A el un récipient R que i’on refroidit avec de l'eau froide et dans lequel la vapeur va se condenser. On rejette les premières portions qui contiennent des matières volatiles et on ne doit pas évaporer jusqu'à siccité ; les substances minérales restent dans la cornue.

Lorsqu’on veut obtenir de grandes quantités d’eau distillée, on se sert d'un appareil appelé alambic. Cet instrument se compose :

1° D’une chaudière en cuivre A (fig. 53), reposant sur un fourneau et dans laquelle on place l'eau à distiller ; elle est munie latéralement d’un robinet à entonnoir K par lequel on introduit l’eau dans l’appareil.

2" D'un dôme ou chapiteau B également en cuivre et qui s'adapte sur la chaudière, il est muni à sa partie supérieure d'un tuyau c qui communique avec un tuyau S en étain contourné en spirale et appelé serpentin. Ce serpentin est plongé dans une cuve V remplie d’eau froide ; la vapeur se condense dans ce tube et l’eau provenant de cette condensation en sort par son extrémité O. L'eau de la cuve doit être constamment renouvelée et à cet effet on y a adapté un tube t partant du fond de la cuve et se terminant par un entonnoir D. On y fait arriver un courant continu d’eau froide; l’eau échauffée de la cuve, étant moins dense, s'écoule constamment par un tuyau O’ placé à sa partie supérieure.

L’appareil étant monté et la chaudière remplie d’eau aux trois quarts, on lute parfaitement tous les joints et on fait bouillir l’eau. On rejette les premières portions distillées qui renferment les corps volatils, et on ne recueille l’eau distillée que lorsque l’oxyde d’acétyle et de plomb ne la blanchit plus. Au fur et à mesure que l'eau de la chaudière s’évapore, on la renouvelle par le robinet R. Pour obtenir de l’eau parfaitement pure, il faut la distiller dans des vases en métal et la condenserdans un serpentin en étain pur. Avec de l’eau de puits, il est bon d'ajouter un peu de chaux pour décomposer le chlorure de magnésium qui est volatil. On arrête la distillation, au moment où les sels en dissolution commencent à se décomposer.

§ 31 8. Les réactifs employés pour constater la pureté de l’eau, sont :