DISSOLUTION DES GAZ
tv^rsqu'un gaz est en présence d'un liquide, il se répand Jimi5i son intérieur de manière à occuper son volume; le gaz se Jillluse diins le liquide; mais ici la nature chimique du gaz, jttusi que colle du liquide, intervient dans le phénomène, de >v>4io qu'il s*iniroduit une constante dépendant de cette nature s^uwiquo»
,^*t7mV/v loi. - Supposons, en présence d'un liquide, une jfc^^uv5i|^hort* indélinie de gaz sans action chimique sur lui; le ^« xo dissoudra peu à peu, et la dissolution sera facilitée par i-j^tution ou le développement de la surface. A une même l^nmvrrtturo et à une même pression, l'unité de volume du
*^ HlM^i^i^» ftriatioH des expériences, etc., t. If, p. 363.
»^ lUaH.TKT. J**Hrm*tl tie Ptirsique, t. IX, p. 19a; 1880.
• ^ VM«K^*t l*hêti^of»kical Magaziney 1876-77.
*> |.«^ KUt dt U »li»«olution des gai ont été énoncées pour la première tibkU imr H^w^y (/**«/*»♦• Transact,, i8o3, Part I, p. 39) et Dalton {Memoirs of k»^^J „ih/^i7*»*. Si*c. of Manchester, a* série, t. I, p. a8/| ; t. V, p. an.
DISSOLUTION DES GAZ. aag
liquide dissout une quantité constante de gaz, de sorte que le volume du gaz dissous ramené à la pression extérieure est proportionnel au volume V du liquide : V = /i V. C'est ce rapport n, quand le liquide est à o*, ainsi que le gaz, que Ton nomme coeffic^nide solubilité ûm gaz dans le liquide.
Considérons le gaz dissous; son volume est V% son poids spécifique est d\ Y'd' est son poids. Si on le ramène à la pression extérieure, son volume est n\',d est son poids spécifique, nY'd est son poids ; on peut donc écrire
ou
d'-nd.
La première de ces relations nous apprend que le poids du gaz dissous dans une quantité donnée de liquide est proportionnel à la densité ou à la pression du gaz extérieur, et à une const.'inte qui est le coefficient de solubilité. Si //' est la pression du gaz dissous ramené au volume du liquide et h la pression extérieure, on peut, d'après la loi de Mariette, écrire la seconde relation
Donc la pression du gaz dissous, ramené au volume du liquide, est proportionnelle à la pression extérieure. En d'autres termes, le coefficient de solubilité n est indopendant de la pression et le volume de gaz dissous par Tunité de volume du liquide, ramené à la pression extérieure, est constant.
Il n'est pas nécessaire que Tatmosphère du gaz qui se dissout soit indéfinie; le gaz peut avoir un volume limité; alors, il est vrai, la pression décroîtra à mesure que la dissolution se fera, mais on arrivera toujours à un état d'équilibre tel, que la
relation
h' = nh sera vérifiée.
Partant de là, M. Bunsen ( * ) a pu déterminer facilement le coefficient de solubilité. Il prend une éprouvette AB [fig. 1 16)
(*} BcMSE5, Gasometrische Methoden, Braunschweig, 1837; traduit en françtis par M. Ch. Schneider.
placée sur la cuve à mercure. La partie supérieure de Téprouvelie est entourée d'un manchon E qu'on peut remplir d'eau à une température connue, afin de conserver une température constante et déterminée. On fait passer dans la cloche un volume V de gaz sec à la pression H et un volume V de liquide ; une portion du gaz est absorbée, et, lorsque la hauteur ne varie plus, on en conclut que l'équilibre est rétabli. On estime alors le volume V du gaz restant, sa pression 11", en mesurant la somme des hauteurs CA du mercure et DC du liquide, que Ton réduit en hauteur de mercure ; on peut alors calculer n. En effet, le poids du gaz sec est, en appelant d sa densité sous la pression
^ VJH , . , y'dW . , . , ..
•760"»", —^ ; celui du gaz restant est -vv > et celui du gaz dis-
sous, d'après la loi énoncée, V -^r- w H"; on aura donc, en supprimant le facteur commun —^'i
VlIr^V'lF-l-V'/lIF.
Fig. 116.
De cette équation, qui est la même que celle du mélange des
gaz, on peut déduire /i, toutes les autres quantités qui y entrent étant données par l'observation.
Il reste à savoir entre quelles limites la première loi de la dissolution des gaz est applicable. L'expérience prouve qu'elle peut être considérée comme exacte pour les gaz très-peu solubles et jusqu'à 3'*", pression au delà de laquelle on n'a guère opéré. Même dans cet intervalle la loi ne s'applique pas aux gaz très solubles, l'ammoniaque, l'acide chlorhydrique (*), l'acide sulfureux (2). Elle n'est pas même rigoureuse pour l'acide carbonique, car, d'après les recherches de MM. Khanikoff et Louguinine (^j, quand la pression varie de 697"'»", 71 à
(') D*ttprèt MM. Roftcoë et Dittmar {Ann, de Chim. et de Ph)s,, 3* série, t. LVni, p. /|93).
(•) D'après M. Simms, Jnnalm der Ckemie und Pharmacie^ l. CXVIH, p. 34o. (•) De KBAJiiKorr et Loc<.ci3iixe, Jnn, de Chim, et de Phjs., 4' série, t. IX,
DISSOLUTION DES 6ÀZ. a3i
809"*, o3 et à 3io9"*y5oy les poids de gaz dissous croissent comme les nombres 1,1, a3o7 et 4 » 767 1 , au lieu de varier dans le rapport i, 1,1595 et 49 445^7 des trois pressions.
Seeande loi. — Il existe une dernière loi qui a rapport à la dissolution d*un mélange de plusieurs gaz. Lorsqu'un liquide est en présence d'une atmosphère formée par le mélange de plusieurs gaz, chaque gaz se dissout comme s'il était seul, en tenant compte de la pression exercée par chacun d'eux. En d'autres termes, ici comme dans le mélange de% gaz, la pression de l'un des gaz n'a aucune influence sur le gaz voisin. Ainsi, par exemple, lorsque l'air se dissout dans Feau, l'oxygène et l'azote se dissolvent séparément avec leur coefficient de solubilité propre; seulement il faut observer que l'oxygène est, dans le mélange, à la pression de •= H, tandis que l'azote
est à la pression de^H. Quand on fait le calcul, on trouve que
l'air dissous dans Feau contient 33 pour 100 d'oxygène, ce qui s'accorde avec Texpénence.
La seconde loi de la solubilité des gaz peut être considérée comme exacte dans les mêmes limites que la première.
A Taide de la méthode décrite précédemment, M. Bunsen a déterminé comment varie le coefficient de solubilité n d'un gaz avec la température : il diminue lorsque la température s*élè%'e. On peut, en général, le représenter par une formule à trois termes
n = a — bê -h et-,
les constantes a, b, c étant déterminées par Fcxpérience.
Coefficients de solubilité de quelques gaz dans l'eau
d'après M. Bunsen.
KATUME DC GAZ.
Oxygène
Azote
Acide carbonique
Oxyde de carbone
Gaz des marais
Gaz oléflant
Hydrogène (•)
Protoxyde d'azote
Acide sulfhydriquo. . . .
Acide sulfureux
o,o4ii6 o,oao35
i,3o5ai
o,ooo8i63a
o,oo9i363i
o,ooooaa6 0,000011 t56 0, 0016434 o,ooooi64ai 0,000010278 0,000188108
// 0,0006483 o,ooo5ai3 0,03935
(*) Le coefRcient de solubilité de l'hydrogène dans l'eau paraît indépen* dant de la température entre o* et ao*. Pour l'ammoniaque, M. Bunsen a employé la formule à quatre termes
— ^>Mi
