OXYGÈNE

§ 1 18. La molécule de l'oxygène dérive du type hydrogèno par la substitution du radical oxygène au radical hydrogène, elle est biatomique et est représentée par 0,0 ; elle dérive de II4,I1J.

Poids atomique de l'oxygène — Nous avons vu § 70 comment on déterminait le poids atomique de l’oxygène en parlant de la molécule de l'eau, il est égal à 16.

Préparation. — On retire l'oxygène des oxydes par différents procédés :

1. On place du suroxydo de manganèse dans une cornue en grès C (fig. 8) que l'on chauffe au rouge dans un fourneau à réverbère F , l'oxygène se dégage par un tubo en verre t adapté à la cornue au moyen d'un bouchon. On recueille le gaz sur la cuve i> eau.

Voici la réaction qui s’opère :

30(ïn° + 30jSü° = i0'{2' + 20*°

Suroxyde de manganète. Oxyde de 2 molécule!

inangantcum d'oygène.

et de inanganotum.

c'est-à-dire que le snroxyde de manganèse se décompose par la chaleur en oxygène qui se dégage et en oxyde de manganicum et de manganosum qui reste dans la cornue.

2. On place de l’oxyde rouge de mercuricum dans une petite cornue en verre C (fig. 9) à laquelle on adapte un tube de dégagement t; on chauffe la cornue sur un petit fourneau F avec quelques charbons ardents. L'oxyde de mercuricum se décompose par la chaleur en mercure qui distille et vient se condenser dans le dôme et le col de la cornue, et en oxygène qui se dégage par le tube de dégagement :

°(8 + 0jJJ| = 2 llg.Hg + 0,0

Oxyde de mercuricum. 2 molécules Oxygène.

de meicure.

5. Ce procédé consiste à chauffer légèrement un mélange de suroxyde de manganèse et d'oxyde de sulfuryle. On introduit ce mélange dans un ballon en verre B (fig. 10) que l'on chauffe avec quelques charbons incandescents. On adapte au col du ballon un tube de dégagement qui se rend dans la cuve à eau.

La réaction qui se produit est représentée par l’équation :

(MnO [Mo

Suroxyde de manganèse.

2 0‘fS0’

zu (H* Oxyde de sulfuryle et d’hydrogène.

(SO* [Mn* Oxyde de sulfuryle et de manganosum.

0,0 Eau plus Oxygène.

On voitdonc que l'hydrogène basique de l'oxyde de sulfuryle s’échange contre le radical manganosum pour former de l’oxyde de sulfuryle

mais

et de manganosum et du suroxyde d'hydrogène (oj||C

aussitôt qu’il est formé, ce dernier se dédouble en eau et oxygène.

4. Ce procédé est employé lorsqu’on veut obtenir de l’oxygène pur et en grande quantité.

Il consiste à chauffer légèrement dans une cornue en verre, soit avec quelques charbons ardents, soit avec une lampe à alcool, de J’oxyde de sesquichloryle et de potassium : (fig. 11)

(CIO1 4- K + U(K Oxyde de sesquichloryle el de potassium.

2 Cl, K + ô 0,0

Chlorure (le potauiuin.

En présence de la chaleur, co corps se fond d’abord, puis se décompose en oxygène qui se dégage et en chlorure de potassium qui reste dans la cornue ; au furet à mesure que sa décomposition avance, ce sel devient de plus en plus pâteux. On doit avoir soin de chauffer avec précaution, car souvent la cornue se brise; il est bon d'employer une cornue en verre peu fusible ou recouverte d’un lut réfractaire formé d’argile délayée dans l'eau. On conseille aussi pour faciliter sa décomposition, de mélanger l’oxyde de sesquichloryle et de potassium avec un peu de suroxyde de manganèse ou d'oxyde de cupricum.

§ H 9. Propriétés physiques. — L’oxygène est un gaz permanent, incolore, invisible comme l'air atmosphérique, qui n’a ni odeur, ni saveur. Sa densité d'après Régnault est 1,10563. A la température de 0* et à la pression normale 0“,76, 1 litre d’oxygène pèse 1,4298 grammes. L’oxygène réfracte la lumière moins que tous les autres gaz ; son pouvoir réfringent, comparé à celui de l’air, est dans la proportion de 0,86161 à 1. Son calorique spécifique est à celui de l’eau comme 0,242 : 1.

Propriétés chimiques. — L'oxygène se combine directement à presque tous les corps, et celte combinaison est toujours accompagnée de dégagement de chaleur et très-souvent il y a production de lumière; c'est cette combinaison qui a reçu le nom de combustion.

L’oxygène entre pour 1/5 dans l'air atmosphérique, et la combustion des corps dans l’air n’a lieu qu’en vertu de la présence de ce gaz; c’est aussi le seul gaz propre à la respiration, et c’est lui qui entretient la vie dans l’air. L’action trop énergique de l’oxygène est contrariée, dans l’air, par la présence de l’azote avec lequel il est mélangé. On déduit de là que les corps qui se combinent à l’oxygène de l’air, se combinent avec bien plus d'intensité avec le gaz oxygène pur. On peut le prouver par plusieurs expériences que voici :

Si l’on plonge dans le gaz oxygène une allumette presqu’éleinte, elle s'y rallume immédiatement; c'est là un caractère pour reconnaître ce gaz.

Si, au moyen d’une petite cuillère rivée à l'extrémité d'un fil de fer, on introduit, dans un flacon rempli d'oxygène, un charbon présentant encore quelques points en ignition, il s’y rallume et y brûle avec vivacité. (fig. 12).

Si l'on remplace le charbon par un morceau de soufre ou de phosphore enflammé, on voit ces deux corps y brûler avec une très-grande clarté; le phosphore produit une lumière tellement vive que l'œil ne peut en supporter l'éclat.

Le fer peut aussi brûler dans l’oxygène si on le chauffe suffisamment

au préalable. Ainsi, un fil de fer très-fin et pur, contourné en spirale (fig. 13) et portant à son extrémité un morceau d'amadou allumé, étant plongé dans un flacon d’oxygène, s'allume aussitôt et brûle avec un éclat très-vif en projetant des étincelles. (I se dégage une chaleur trèsforte, il se forme de l’oxyde de ferricum en globules incandescents lesquels, en tombant au fond du flacon, le casseraient inévitablement si l’on n'avait pas le soin d'y laisser un peu d'eau pour les éteindre.

L’hydrogène ne se combine pas avec l'oxygène â la température ordinaire, on a même soumis un mélange des deux gaz à une pression de 100 atmosphères sans résultat. Mais la combinaison s’opère à une température de *00° à 500° j si l'on approche un corps enflammé du goulot d'un flacon renfermant un mélange de 1 volume d oxygène et 2 volumes d’hydrogène , la combinaison s’opère avec une forte détonation. Le môme phénomèneso produit lorsqu’on fait passer une étincelle électrique dans le mélange; on se sert, à cet effet, d’un ballon A (fig. 14) fermé par un bouchon à travers lequel passent 2 fils do fer que l’on fait communiquer avec les 2 pôles d’une pile. La détonation qui so produit n’est pas due à l’action chimique, c’est là un phénomène physique; le résultat de la combinaison de l'hydrogène avec l’oxygène est de la vapeur d’eau, celle-ci en se condensant produit un vide dans le flacon et c’est la rentrée subite de l’air dans celui-ci qui produit l'explosion. Ce mélange d'hydrogène et d'oxygène est appelé mélange détonant.

On peut cependant opérer la combinaison do ces deux gaz sans produire do détonation, en faisant arriver les deux gaz par deux tubes t et f (fig. 15) communiquant respectivement l’un l avec un gazomètre contenant de l'oxygène et l’autre f avec un gazomètre renfermant de l'hydrogène et on règle larrivéedcs deux gaz de manière qu’ils soient dans les proportions strictement nécessaires pour se combiner. L’oxygène et l'hydrogène se réunissent dans un tube en laiton T sur lequel est vissé un bout de chalumeau o, à l'extrémité duquel on enflamme le mélange. La chaleur qui résulte de cette combinaison est excessivement élevée, elle est assez forte pour fondre le fer, le platine. Si l'on dirige la flamme sur un bâton de chaux, celui-ci devient blanc de feu et produit un éclat des plus vif, qui a reçu le nom de lumière de Drummond. Cet appareil a reçu le nom de chalumeau n gaz oxygène et hydrogène. Mais si la compression des deux gaz, au lieu délre opérée avec lenteur au moyen do deux gazomètres, est faite brusquement avec une pompe foulante, il se dégage une chaleur suffisante pour enflammer le gaz qui brûle alors avec déinnation et brise le vase dans lequel on opère la pression.

Il n'y a pas non plus détonation, quand I hydrogène est à l’état du courant. Pour Je prouver, on introduit dans tin flacon A (fig. IC) les

matières nécessaires pour produire de l'hydrogène et on y adapte un bouchon traversé par un tube effilé par lequel le gaz se dégage. Si l'on enflammel'hydrogène. il brtllealors avec une flammeéclairanl très-faiblement. Il fau ta voir soin a vant de l'enflammer d attendre que l'air soit expulsé du flacon, sans quoi le feu se communiquerait au mélange détonant d’hydrogène et d'air contenu dans le vase et celui-ci volerait en éclats. Cet appareil est la lampe philosophique.

La combinaison de l'hydrogène avec l'oxygène n’est pas seulement produite par la chaleur, elle peut encore être opérée par le simple contact de certains corps sans que ceux-ci subissent la moindre altération. Lorsqu'un corps détermine ainsi des combinaisons, les chimistes disent qu’il agit par force catalytique. L’éponge de platine possède cette propriété ; si l'on projette un morceau do platine spongieux dans une cloche renfermant un mélange de 2 volumes d hydrogène et I volume d’oxygène, les deux gaz se combinent avec explosion. On a utilisé cette propriété pour la construction d’un briquet à gaz hydrogène. Il se compose d'un vase V ■ (fig. 17) dans lequel on place de l'eau et de l’oxyde de sulfuryle ; dans ce vase on plonge une petite cloche en verre C dans laquelle est suspendue un morceau de zinc Z; l’hydrogène formé se dégage par l'extrémité effilée o sur l’éponge de platine P ; cclleei rougit et acquiert assez de chaleur pour enflammer l'hydrogène et par suite une lampe à alcool I. placée en avant.

Le palladium, le rhodium, l’or, le nickel, le charbon et la pierre-ponce possèdent aussi cette propriété, mais ils ne la possèdent pas au même degré que le platine. Ainsi, l'or, le nickel et l’osmium déterminent la combinaison à la température ordinaire, mais sans rougir, à moins qu'ils ne soient échauffés à un certain degré. Le charbon, la pierreponce, n’opèrent la combinaison que pour autant qu’ils soient échauffés, mais à une température qui ne dé.passe pas 300 à 350 degrés, et encore ils le font sans rougir et sans enflammer le gaz.

Le chlore ne se combine pas directement à l'oxygène ; pour opérer • cette combinaison il faut avoir recours 5 des moyens chimiques; par exemple, en faisant réagir le gaz chlore sur une dissolution concentrée d'oxyde de potassium, il se produit alors du chlorure de potassium et de l’oxyde de sesquichloryle et de potassium :

3 Cl, Cl + 3 0j£ = 5 Cl, K + oj£10*

Chlore. Oxyde de Chlorure Oxyde de sesquichloryle

potassium. de potassium. et de potassium.

Le brème ne se combine à l’oxygène que dans les mêmes circonstances ; ainsi, si l'on verse du brômc dans une dissolution concentrée do potasse, on obtient :

3 Br, Br -f 3o|£ — 5 Br, K + o[j!:r0*

Brômurc de Oxyde de teiqtiil>o(aiiiiim. liriHnyleet de polns.

L’iode se comporle de la même manière ; cependant il se distingue du brûine et du chlore, en ce qu'il forme de l’oxyde de sesquiodyle lorsqu’on le traite par un corps oxydant comme l’oxyde de nitryle.

Le cyanogène se combine directement à l’oxygène; si l’on met le feu ou si l’on fait passer une étincelle électrique dans un mélange de cyanogène et d’oxygène, il s’enflamme avec détonation. Lo cyanogène à l’état du courant, s’enflamme et brûle dans l’air avec une flamme pourpre. Le résultat de cette combustion est de l’azote et de l'oxyde de carbonyle. Le cyanogène est d’abord décomposé en ces éléments par la chaleur :

CAz + CAz = Az,Az -f C,C.

Ensuite l’oxygène s’unit au carbone pour former de l’oxyde de carnyle ;

§ 120. Guzomètre. — Cet appareil est employé, lorsqu'on veut recueillir une grande quantité de gaz. Il se compose d’un vase cylindrique en cuivre A (fig. 18} surmonté d’une cuvette C supportée par cinq colonnes dont deux, a et b sont creuses et munies de robinets. Le tube a débouche à la partie supérieure du vase A, tandis que le tube b va jusqu'au fond. En c se trouve une tubulure munie d’un robinet, et en d un tube recourbé qu’on peut fermé au moyen d’une vis K.

On ferme d’abord le tube d et le robinet c, on ouvre les robinets a et b. On remplit d’eau la cuvette C, l’eau s’écoule dans le vase par le tube b, et l’air de l’appareil s'échappe par le tube a. Quand le vase A est rempli d'eau, on ferme les robinets a et b.

Pour remplir le gazomètre de gaz, on débouche la tubulure d, l’eau ne peut s'en écouler en vertu de la pression de l’air; on y introduit le bout du tube de dégagement; à mesure que le gaz remplit l’appareil, l'eau s’en écoule par la tubulure d. Un indicateur en verre g h placé sur le côté indique constamment le niveau de l'eau. Quand l'appareil est rempli de gaz, on ferme la tubulure d.

Quand on veut en retirer du gaz, on remplit d’eau la cuvette C et on retourne une cloche pleine d’eau sur le tube a; on ouvre alors les robinets a et b, l’eau tombe dans le vase A par le tube b et en chasse par le tube a le gaz qui vient remplir la cloche. Si l'on veut obtenir un courant continu de gaz, on opère de la même manière, sauf que l’on