VIII. — DISSOLUTION DES GAZ DANS LES LIQUIDES

819. Presque tous les liquides, mis au contact d'un gaz, en absorbent une quantité plus ou moins grande. Si, par exemple, dans une éprouvette pleine de gaz ammoniac et reposant sur le mercure, on introduit un peu d'eau, le gaz disparaît immédiatement et le mercure monte jusqu'à la partie supérieure de l'éprouvette. De l'eau, qui a séjourné quelque temps au contact de l'air, en a dissous de petites quantités qu'on voit se dégager quand on la chauffe. Un litre d'eau peut ainsi dissoudre 1000 litres de gaz ammoniac, mais seulement

iSTr de litre d'azote; la nature du gaz a donc la plus grande influence

sur le phénomène. La solubilité dépend aussi du liquide dans lequel se fkit la dissolution : ainsi, le gaz carbonique est deux fois plus soluble dans l'alcool que dans l'eau.

820. i-oi d'Henry. — Considérons, à une température déterminée, un liquide au contact d'une atmosphère gazeuse dont il a dissous une partie, et supposons qu'il y ait équilibre, c'est-à-dire que la dissolution n'absorbe plus ni ne dégage plus de gaz. Imaginons que le gaz dissous occupe seul le volume rempli par la dissolution; il y serait à une certaine pression que nous conviendrons d'appeler pression du gaz dissous et que nous désignerons par p^; soit, d'autre part, p^ la pression que l'atmosphère gazeuse exerce à la surfoce du liquide : à une température déterminée^ il y a un rapport constant entre p^ et p^; ce! rapport constant s'appelle coefficient de soluhilité.

Ainsi la pression p, devenant 2, 3, 4 fois plus grande, la pression du gaz dissous augmente dans le même rapport, et comme, en vertu de la loi de Mariotte, le poids d'un gaz renfermé dans un volume déterminé est proportionnel à la pression, on peut énoncer la loi précédente en disant que le poids du gaz dissous à une température

déterminée par un volutne donné de liquide est proportionnel à la pression que le gaz exerce au-dessus de la dissolution.

Le coefficient de solubilité d'un gaz dépend de la température et diminue quand elle s'élève. On a surtout étudié la solubilité des gaz dans Teau. Voici, pour ce liquide, les coefïicients de solubilité de quelques gaz à la température de 0^ :

Hydrogène

Ga2 carbonique

Azote

Gaz sulfureux

Oxygène

Gaz ammoniac

821. Loi de DmlioB. — Lorsque plusieurs gaz mélangés sont mis en présence dun même liquide^ chacun d^eux se dissout comme s'il était seul.

Proposons-nous, par exemple, de traiter le problème suivant : une masse gazeuse dont le volume est v sous la pression p, et une autre dont le volume est v.' sous la pression p', sont mélangées en vase clos en présence d'un liquide où elles ont respectivement des coefficients de solubilité p et |î'; quand l'équilibre est établi, la dissolution occupe un volume U, et ce qui reste de gaz non dissous, un volume V; on demande les pressions p^^ p/ des deux gaz dans la dissolution, ou leurs pressions p„ p/ dans le résidu non dissous.

En vertu de la loi de Dalton, on peut considérer chaque gaz comme s'il était seul. Le premier, par exemplei occupait d'abord un volume v sous la pression p; il est maintenant réparti dans le volume V sous la pression p, et dans la volume U où on peut le regarder comme étant à la pression p,; on a, par conséquent (536),

vp = Vpi + Upi ;

de même,

On a, d'autre part, par définition,

ei=fl et 2L„fl'; Pi ^ Pi ^

ce qui donne quatre équations entre les quatre inconnues.

Tous les autres problèmes relatifs & la solubilité des gaz dans les liquides se résoudront d'une manière analogue.

822. Dei^ré d'exactitude des leis préeédentesi — Les deux lois précédentes n^ont été vérifiées que dans des limites restreintes de pression. D'une manière générale, le poids du gat dissous croft notablement moins vite que la pression du gaz extérieur. D^un autre côté, le phénomène sie compliqué presque toujours d'actions chimiques; en effet, la chaleur dégagée par le phénomène de là dissolution est,

SECOND CHANGEMENT d'ÉTAT 743

en général, supérieure à la chaleur dégagée par la liquéfaction du gaz dissous et on est parvenu à retirer à basse température, de dissolutions aqueuses, des hydrates^ bien définis : c'est ce qui a lieu pour le gaz sulfureux, le gaz ammoniac, le gaz carbonique, etc. Pour quelques gaz, ces hydrates se forment nettement à la température ordinaire : c'est ce qui a lieu, par exemple, pour Tacide chlorhydrique ; aussi, pour ce gaz, les lois de la dissolution ne sont plus du tout applicables, même d'une manière approchée.

823. Snrsataratloii des dissolntloiis gazeuses. — Si une dissolution

a été saturée sous une pression et k une température déterminées, et qu'on élève la température ou qu'on abaisse la pression, l'excès de gaz se dégage, jusqu'à ce que le rapport de la pression du gaz dissous à la pression du gaz extérteur ait acquis la valeur qui convient à la nouvelle température; ce dégagement gazeux se fait sous forme de bulles et produit une appal'ence analogue à une ébullition.

Gomme pour Tébullition, le dégagement des bulles gazeuses est facilité par la présence dé bulles d'air préexistant contre les parois du vase, et, si l'on prend les mêmes pWicaations que p6ur sfurchauffer les liquides, on peut élever la température d'une, dissolution saturée ou diminuer la pression sans >^u'il y ait production de bulles; la dissolution est alors surscUut^ée ei le dégagement du gaz ne se fait que lentement et par diffusion à la surface. M. Gernëz a pu ainsi placer de l'eau die Seltz dans le' vidé sanfe qu'il se dégageât une seule bulle gazeuse. i :