DISSOLUTION DES GAZ DANS L’EAU

.Te vais parler des gaz qui sont en dissolution dans l’eau. Les gaz se dissolvent dans l’eau quand ils n’ont pas une den-

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sité très grande , et cela paraît avoir lieu, en général , d’après des lois l'ort simples que je vais énoncer.

Si je mets de l’acide carbonique, par exemple , en contact avec de l’eau, l’eau finit par s’en saturer; elle prend son Volume de gaz acide carbonique. Si maintenant nous supposons que nous soyons dans une atmosphère qui ait une densité deux fois plus grande que la nôtre , le gaz acide carbonique sur lequel nous opérons se trouve aussi avoir une densité double; dans ce cas, l’eau prendra encore son volume. Si nous étions sous une atmosphère dix fois plus pesante, l’acide que nous considérons , et que nous aurions recueilli, aurait une densité dix fois plus grande, et l’eau en prendrait toujours son volume. Voilà la loi découverte par M. Henry de Manchester, et confirmée par Dalton. C’est-à-dire que, lorsque l’eau prend un gaz, elle en prend toujours le même volume, quelle que soit la pression ; ou bien on suppose, pour s’assurer du phénomène, qu’il y a toujours du gaz en excès, qu’il y en a qui ne soit pas dissous , et que le gaz qui ne soit pas dissous forme une atmosphère au-dessus de l’eau. La loi est que le rapport des densités du gaz dissous au gaz non dissous est constant, quelle que soit la pression.

Ainsi, prenons un flacon qui soit bouché ; nous y introduisons une certaine quantité d’eau, un litre, par exemple, et nous faisons arriver ensuite, au moyen d’un tube, du gaz acide carbonique, du gaz hydro-chlorique , du gaz sulfureux. Il reste au-dessus, du gaz qui est à la pression sous laquelle nous opérons; par hypothèse , il n’y a pas d’air atmosphérique. L’eau se saturera de gaz, et tant qu’elle ne sera pas saturée, elle prendra du gaz qui sera apporté. Après l’expérience, voici ce qui arrivera. Si nous avons pris du gaz sulfureux, on trouvera que l’eau contiendra, à très peu de chose près, 45 fois son volume de gaz. Vous concevez très bien que nous pouvons faire abstraction de l’eau, et nous représenter le gaz comme s’il était isolé. Dans l’eau il a une densité 45 fois plus grande que celle qu’a le gaz sulfureux libre. Il en résulte que le rapport de la densité du gaz sulfureux libre à la densité du gaz dissous serait Or, ce rapport est constant, c’est-à-dire que, sous quelque pression que vous opériez, vous aurez toujours jg- pour le rapport de la densité du gaz libre à la densité du gaz dissous.

On peut dire en général que, lorsqu’on a déterminé, pour une pression donnée, le volume d’un gaz qui est dissous dans un certain volume d’eau , si vous faites varier la pression, il faudra toujours prendre le même volume du gaz sous la nou-

velle pression que vous considérez. En un mol , sous une pression quelconque, l’eau prend toujours le même volume du gaz; ou, en d’autres termes, le rapport des densités du gaz formant atmosphère et du gaz dissous, ont un rapport constant. C’est la loi établie par MM. Henry et Dalton.

ïl s’agit de voir maintenant ce qui doit arriver à l’eau qui contient un gaz. Prenons d’abord le cas où l’eau serait dans le vide. Puisque l’eau prend toujours le même nombre de volumes de gaz sous la pression que l’on considère, si la prèssion est zéro, ce qui a lieu dans l’hypothèse où nous nous plaçons, elle doit prendre Zj5 fois son volume de gaz sulfureux sous la pression zéro, c’est-à-dire que le volume qui sera en dissolution dans l’eau sera zéro , c’est-à-dire enfin qu’il faudra que tout le gaz s’en aille. Ainsi, lorsque vous avez saturé de l’eau avec un gaz, il faudra, pour que la condition dont nous avons parlé soit remplie, que , lorsque vous réduirez la pression à une demi-atmosphère, il s’échappe la moitié du gaz en dissolution ; que, lorsque vous réduirez la pression au quart, il ne reste que le quart ; que, lorsque vous réduirez au centième, au millième, il ne reste qu’un centième ou un millième; qu’enfin, lorsque vous réduirez la pression à zéro, c’est-à-dire au vide absolu, il ne reste rien du tout. Cette loi est générale pour tous les gaz qui entrent en dissolution dans l’eau, pourvu toutefois qu’ils n’aient pas avec l’eau une très forte affinité.

Qu’est-ce qui arrive maintenant, quand, au lieu de mettre de l’eau saturée d’un gaz dans le vide, on la met dans l’air libre ? D’après le phénomène de la formation de la vapeur dans un espace où il y a de l’air, le gaz carbonique ou sulfureux, qui peut être considéré comme une vapeur, puisqu’il se dégage de l’eau , finira par s’en aller dans un espace indéfini où il y a de l’air, de la même manière que la vapeur. Seulement il faudra plus de temps à la vapeur carbonique ou à la vapeur sulfureuse pour passer à travers les molécules de l’air, qu’il ne leur en faudrait pour se répandre dans un espace vide.

Il se présente comme application particulière le cas où , au lieu d’un espace vide indéfini , nous opérons dans un espace vide limité ; et de même, relativement à Pair, lorsqu’au lieu d’opérer dans un espace rempli d’air indéfini, nous opérons dans un espace rempli d’air qui est limité. Mais les deux cas rentrent l’un dans l’autre, puisque l’air est absolument la même chose que le vide pour les gaz ou pour les vapeurs.

Prenonsencore l’acide sulfureuxpour exemple. Nousavons,

par exemple, fig. i , un litre d’eau qui contient 45 litres de gaz, représentant la densité du gaz libre par un, nous aurons par conséquent pour le gaz dissous , une densité qui sera exprimée par 45. Supposons maintenant un espace égal au premier, contenant aussi un litre , et que cet espace soit vide. Si nous mettons ces deux espaces en communication, il viendra une quantité de gaz pour remplir l’espace vide. Il est facile de déterminer ce qui devra rester de gaz dans l’eau et ce qui devra s’échapper, même pour un volume quelconque qu’on supposerait au-dessus de l’espace 45. Nous avons d’une part 45 volumes qui sont condensés, c’est comme si nous avions simplement une densité égale à 1 dans un volume qui serait représenté par 45; si vous aviez 45 litres d’eau prenant un volume de gaz, ce serait la même chose qu’un litre d’eau qui aurait pris 45 volumes. Ajoutant aux 45 litres que vous avez, un litre , vous avez 46 litres; la densité du gaz qu’on a diminuée dans le rapport de 45 à 46; au lieu de 45? vous n’aurez plus dans l’eau que les du gaz qu’elle renfermait primitivement. Si au lieu d’un litre vous prenez un volume quelconque , 5 litres, par exemple, la densité sera alors diminuée dans le rapport de 45— 5o, par conséquent il ne resterait plus dans l’eau que les de ce qu’elle contenait , et les A de ce qu’elle contenait se trouveront dans le nouvel espace.

La même chose aurait lieu pour l’air atmosphérique, puisque nous avons vu que les gaz et les vapeurs se conduisent absolument de la même manière dans l’air et dans le vide. Il résulte de là qu’on peut déterminer, dans un cas comme dans l’autre, la quantité de gaz qui doit s’échapper d’une eau qui est saturée , lorsqu’on connaît le nombre de volumes qu’elle renferme.

Les faits ont encore d’autres applications. Vous savez que l’eau dissout l’oxigène et l’azote, et par conséquent, l’air atmosphérique composé de ces deux gaz: l’eau dissout aussi du gaz hydrogène , mais en très petite quantité. La quantité d’air atmosphérique dissous par l’eau est du 3ooe de son volume. Je suppose qu’il s’agisse de recueillir sur l’eau du gaz oxigène pur, mais l’eau dont vous vous servez est saturée d’azote et d’oxigène, tels qu’ils sont dans l’air. Si vous mettiez cette eau dans le vide, tout le gaz s’en irait ; mais si vous la mettez dans l’air, l’air dont l’eau est saturée ne peut s’échapper, parce que les gaz n’abandonnent l’eau que lorsque cette eau est placée dans un gaz différent. Si vous mettez l’eau saturée d’air atmosphérique dans l’oxigène, cette atmo-

sphère d’oxigènie est comme un espace vide pour l’azote qui est en dissolution dans l’eau. Or l’azote dans le vide s’échapperait ; il doit, par conséquent, s’échapper dans un espace occupé par du gaz oxigène. Il en résulte que l’azote sortant de L’eau pour aller se mêler avec l’oxigène , ce dernier gaz se trouve altéré. C’est pour éviter cet inconvénient, qu’il faut recueillir le gaz oxigène sur de l’eau qui a bouilli.

Je vais terminer cet objet par quelques expériences sur de beau qui tient en dissolution du gaz acide carbonique etqu’on appelle de L'eau aérée. Cette eau ayant été chargée de gaz sous plusieurs pressions , mousse comme le vin de champagne , cela se conçoit facilement. Cette eau ayant été saturée sous une pression de 4 atmosphères , a pris quatre fois plus de gaz que sous la pression ordinaire. Par conséquent, aussitôt que nous détruisons cette pression énorme, à laquelle la saturation avait été faite, l’excédant du gaz s’échappe jusqu’à ce que l’eau ne se trouve saturée que comme elle doit l’être à la pression d’une atmosphère. x\insi il s’échappe violemment les trois quarts du gaz, et, de plus, si cette eau reste exposée à l’air sans être bouchée, le gaz finit par se répandre tout-à-fait dans l’air ; mais il faut, pour que la diffusion du gaz soit complète , un temps assez notable.

La même chose arrive pour tout ce qu’on appelle liquides mousseux : le vin de champagne , la bière , etc. Une fois qu’on a débouché la bouteille qui contient ces liquides , si la bouteille reste ouverte , le gaz acide carbonique s’échappe entièrement et le liquide devient plat , suivant l’expression consacrée pour exprimer cet état d’un liquide qui a perdu le gaz qu’il tenait en dissolution.

Si on expose à un vide partiel, par exemple, sous une pression deux fois plus petite, une eau qui est saturée d’acide carbonique à la pression atmosphérique , alors cette eau se trouve sur - saturée 9 relativement à la nouvelle pression à laquelle elle se trouve exposée ; et comme cette nouvelle pression n’est que moitié de la pression atmosphérique , il faudra que la moitié de l’acide carbonique s’en aille. C’est ainsi qu’un liquide qui n’était pas mousseux à la pression ordinaire, devient mousseux lorsqu’on le place sous le récipient de la machine pneumatique et qu’on donne quelques coups de piston. C’est une expérience analogue à celle que nous avons faite en débouchant la bouteille; car, dans ce dernier cas , nous avions fait le vide relativement à la pression que nous avions d’abord.