MESURE DE LA DENSITÉ DES VAPEURS
Théorie.
M. Dumas a mdiqué, en 1826 (*), une méthode très simple, (lui est seule employée aujourd'hui dans les laboratoires : elle consiste à remplir de la vapeur que Ton veut étudier un ballon, d'une capacité connue, sous la pression de Tatmosphère et à une température quelconque, supérieure au point d'ébullition du corps.
En déterminant le poids de la substance renfermée dans le ballon et la capacité de celui-ci, on possède toutes les données nécessaires au calcul de la densité.
En effet, soit tz la tare du ballon ouvert et communiquant librement avec Tatmosphère ; appelons P le poids apparent (lu ballon plein de vapeur, Yq sa capacité à zéro, T la température du bain liquide, t la température ambiante, H la pression de Tatmosphère au moment de la fermeture du ballon, H' la pression au moment de la pesée, et E' Tétat hygrométrique, nous aurons la relation
JP(-.)=V,(.H-KT)M93.H^
(') Annales de Chimie et de Physique, 2*^série, XXX, p. ?37; 1826.
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dans laquelle x est la densité cherchée ; on fait généralement K = 0,0000235.
Le volume Vo se détermine par une pesée d'eau; si P' est le poids apparent du ballon plein d'eau à une température ô, et D, le poids spécifique du litre d'eau à cette température, son volume est donné par Téqualion
(2)F(,r)=zVo(i-hK6) ("dô- 1,298-'""'^^'^
760 1 -h aO
Ces deux formules sont rigoureusement exactes; nous n'avons négligé dans la formule (1) que la différence des poussées exercées par l'atmosphère sur le verre de l'enveloppe; or elle est toujours moindre que ï^iTô ^^ gramme, et le plus souvent elle est nulle. La formule (2) permet d'évaluer Vo à i"^ près.
On simplifie souvent cette opération en jaugeant dans une éprouvette graduée l'eau contenue dans le ballon à la température 0 : dans ce cas, le volume est connu au demi-centimètre cube près, et il devient inutile de faire la correction due à l'état hygrométrique; de plus, dans l'équation (i), on remplace Vo (i -h KT) par ¥« [i 4- K (T — 6)] et Vo (i -h KO par V». Cette manièi;*e de procéder donne des résultats exacts à deux unités du chiffre des centièmes.
Quelques auteurs proposent de mesurer sur la cuve à mercure le volume d'air qui, accidentellement, peut rester dans le ballon, et d'en calculer le poids : cette correction me paraît déplacée. Si ce volume est petit, la correction est négligeable; smon l'opération est manquée, et elle doit être recom- Wiencée.
Description,
Cette manipulation exige un matériel peu dispendieux, ^Dsisianl en une collection de ballons spéciaux en verre "^ince à pointe effilée, un bain-marie et un support annulaire destiné à maintenir le ballon sous l'eau (/«^..Sô).
La capacité du ballon peut varier de Soo*^'^ à 5oo*^^ ; sa pointe affilée doit avoir une longueur d'au moins iSo"'"'.
" • — Manip. 8
Il4 CBAF. TI. — GAZ KT TIPTOBS.
Le support est muni de douilles pour recevoir deux Uiermo mètres robustes, marquant le degré; on en fait des agitaleuis au cours de l'expérience.
Dans un grand nombre de cas, l'eau peut être employée comme bain liquide, car il suffît de dépasser le point d'ébol- Ution de ao*; l'eau est donc indiquée pour le chloroforme, l'élher et le sulfure de carbone; pour l'alcool, on se servirait d'une solution saturée de chlorure de calcium. L'acide sulfarique concenlré permet d'atteindre aoo% température suffî-
Fig. 36.
santé pour l'iode ; l'acide, chauffé dans un vase de verRi convient mieux que l'huile de pied de bœuf, qui donne des vapeurs incommodes et salit les appareils. Enfin l'atliags de d'Arcet (8Bi +5Pb + 3Sn) a été employé par M. Duin» pour déterminer la densité de la vapeur de mercure; enpl*" çani des fragments de cet alliage dans la bassine de fonteet en chauffant lentement jusqu'au point de fusion, inférieur» 100", on n'a pas à craindre de briser les ustensiles de verre- 1-a mince couche de métal dont le ballon reste couvert après refroidissement se détache aisément au couteau, et le nettoyage se termine au moyen du mercure, qui dissout les quelques parcelles demeurées adhérentes.
Le chloroforme, dont la densité de vapeur est considérable
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IIO
et le point d'ébullilion au-dessous de 65*>, offre de grandes facilités d'expérience qui Font fait choisir^ préférablement à tout autre liquide, pour habituer les élèves au maniement des appareils que nous venons de décrire ; sa vapeur forme un jet parfaitement visible au sortir de la pointe effilée du ballon, et le moment convenable pour la fermeture de la pointe est facile à saisir.
Manuel opératoire.
Fig. 37.
i** L'extérieur du ballon est lavé, essuyé et desséché ; puis on en casse la pointe et Ton fait la tare avec addition de 26'-.
2* On y introduit le liquide.
Ce remplissage se fait comme pour les thermomètres ; quand 'e liquide est peu dense, il suffit quelquefois de chauffer Tenveloppe entre ses mains, mais le plus souvent l'opérateur devra se servir ^'une lampe, et alors il aura une précaution à prendre. En effet, si le liquide volatil venait à toucher une portion de paroi chaude, la tension de sa tapeur arrêterait subitement 1,'ascen-
sion dans le tube. On n'exposera donc à la flamme que la partie A de la surface sphérique diamétralement opposée à la partie effdée et, en renversant 'c ballon sur le liquide, on veillera à cequ'il ne puisse atteindre aucun point chaud {fig. 37). Dès qu'on jugera que *e ballon renferme environ 10*^^ de la substance à essayer, on le retournera vivement.
3' Le ballon est placé dans le bain, ïa pointe en l'air, de manière que le jet de vapeur qui va s'eu échapper soit bien visible et que le tube puisse être com- «iodément fermé au chalumeau ; il est essentiel que tout le ballon soit immergé.
La température du bain doit s'élever assez vivement jusqu'à
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io<» OU 12^ au-dessous du point d'ébullition du liquide; m; à ce moment il faut modérer le feu pour que récoulem( de la vapeur ne soit point trop rapide. On porte ainsi pi gressivement la température jusqu'à 20** au-dessus du po d'ébullition sans permettre qu'elle vienne à baisser ni mèm rester stationnaire, si ce n'est lorsqu'on est parvenu au ten où l'on veut s'arrêter. Alors, l'équilibre étant établi et le . devenu invisible, on note aussitôt la température du ba ainsi que la pression barométrique et, d'un trait de cha meau, on ferme la pointe.
Dans certains cas, la pointe du ballon peut être obstruée | des dépôts solides ; il en est ainsi pour l'iode. Il suffit de pi mener un charbon autour du tube pour empêcher la crist lisation de se produire.
4** Après refroidissement complet et lavage du ballon, l'o] rateur procède à la pesée de la vapeur par différence. Ilreli en même temps la pression, la température et l'état hygron trique de l'air ambiant.
5° La pointe est cassée sous l'eau ; si cette eau est entiè ment purgée d'air et que d'autre part l'opération ait été b conduite, le liquide envahit brusquement toute la capacité l'enveloppe, et il ne reste à la partie supérieure qu'une h\ d'air de i^*= ou 2*^% dont on peut ne pas tenir compte.
6<» On prend enfin pour la dernière fois le poids de l'appa plein d'eau, à une température 6, qu'il faut noter en mê temps que les diverses conditions de l'air extérieur ; ou b on donne un trait de lime sur le col du ballon, à la naissa du cône, on casse le tube et l'on verse l'eau dans une épr vetle graduée, sans négliger la capacité de l'extrémité q\ été détachée.
Résultats.
Le procédé de M. Dumas ne peut être appliqué, seloi remarque de Buignet, qu'à des liquides chimiquement pu en effet, si l'on opère sur un mélange complexe, sa com silion est modifiée par le départ des portions les plus v< liles.
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Densité des vapeurs.
Densités. Températures.
A. cool absolu i,6i 78,4
Benzine 2,77 92,0
Chloroforme 4 j2o 60 , 8
Eau * **'^^
Élher ordinaire 2,59 35,5
Sulfure de carbone 2 , 64 48,2
Iode 8,72 175
Mercure 6 ,98 35o
XXX» MANIPULATION
