QU

Combien cette ammoniaque, étant convertie en acide azotique sous

influence de la mousse de platine et d’un courant d’oxygène, donne d’acide azotique? ’

Combien cet acide azotique donnera d’azotate de potasse?

(Concours général de 1860, Mathématiques spéciales.)

16 On demande quel est, à 0° et sous la pression de 0“,76, le volume de cyanogène que l’on peut extraire de 100 grammes de cyanure de mer-

On demande, en outre, quel est le poids de chlorate de potasse nui pourrait, en se décomposant complètement, fournir assez d’oxygène pour transformer en acide carbonique tout le charbon de ce cyano-

On sait que la densité du cyanogène est 1,80. On sait que l’équivalent de l’hydrogène étant 1, celui de l’azote est U, celui du carbLe 6 ceîu

pl—ar - -luTÏu'

(Concours général de 1861, Mathématiques spéciales.)

demande quel est le poids de carbone qui peut convertir en

1d ^ f de peroxyde de fer pur et sec ; quel

3S e ^o urne d air à 100° et sous la pression de 0“,77, qu’il faudrait

.mp o}er pour convertir cet oxyde de carbone en acide carbonique à 10°,

:3t sous la pression de 0“,76, l’équivalent de l’hydrogène étant 1, celui

l u er > , celui de 1 oxygène 8, celui du carbone G. Un litre d’air ii 0° et

•ous a pression de 0“, 76, pèse 1^,203, la densité de l’oxvde de car-

bone est 9,867, celle de l’acide carbonique 1,529, celle de l’oxygène 1 ,105. (Concours général de 1805, Seconde scienlifique. )

18» On a produit de l’hydrogène au moyen de 10 grammes de zinc pu e?on s’en ëi servi pour réduire A l’étal métallique 1 gramme de bëxyde de cuivre; on demande combien les 10 grammes de zinc dm-

SLir S.. k,»r.g4.e .■ .olun.. c. 4

à la pression de 0", 765, et à la température de 11 , la tension de la vapeur d’eau étant de 9““,165. On demande de plus combien il est reL de ce même gaz en volume après la réduction de oxyde e eu vre, le gaz mesuré sur l’eau, sous la pression de 0 lempé

rature de 26% la tension de la vapeur d eau étant de -- ,

(Concours général de Mathématiques spéciales.)

19'’ A un litre de chlore gazeux et sec, à la pression de /60 “ et à la

impWiire (H 0-, on ajouti une aolnlioa concenWe de polasee ; )1 le

ellorne. de poB.»"- .> ■«»'»« f f»‘““ j, “ '

quel est le poids de chlore qui entre dans ces deux composés. La de

sité du chlore est 2,44. (Concours générai de 1862, Seconde scientifique.)

20» On demande quel est le volume d’oxygène qu’il faudrait ajo”‘e^ 100 litres d’air, ces gaz étant à 15» et à 750”” de pression pour que le rapport des poids de l’azote et de l’oxygène soit égal à celui quotfren ces mêmes éléments dans l’acide nitrique anhydre.

21» Les équivalents du lithium, du sodium, du potassium,^ du uib. dium et du thallium, étant respectivement i, 23, 39, 8o, 1-4, -0 , demande combien 100 grammes de chacun de ces métaux fournisse d’hydrogène sec à 0» et à 0”,76 par la décomposition de 1 eau.

(Concours général de 18G3, Mathématiques spéciales.)

22° Un gramme d’une matière organique non azotée donne à 1 analyse 16 467 d’acide carbonique et 0%600 d’eau , on demande que e es sa composition et si ces données suffisent pour indiquer la formule

exacte. (Concours général de 1863, Seconde scientifique.)

NOTE I

sm LE PASSAGE DES GAZ A TRAVERS LES CORPS POREUX ET LES METAUX

Éco:dcmenl des gaz à travers un orifice en mince paroi.-

bord le cas très-simple où un gaz raverse un l dos

Les vitesses d'écoulement sont alors en raison inverse des racines

x\OTE I.

densités des gaz, ou autrement les carrés des durées d’écoulement d’un même volume de deux gaz'difîérents sont proportionnels aux densités des deux gaz, la pression sous laquelle ils s’écoulent étant la môme.

d fè

C’est ce qu’exprime la relation dans laquelle d et d' expriment les densités des deux gaz dont les durées d’écoulement sont t et i'. Dans le cas où l’air est l’un des gaz, d' par exemple étant égal à l’unité, la formule précédente de-

viendra .

Celte loi est assez approchée pour qu’on puisse l’utiliser dans la détermination des densités des gaz dont on ne possède qu’un petit volume, ou dont on veut obtenir rapidement le poids spécifique, comme dans le cas du gaz de l’éclairage. On peut concevoir divers appareils propres à atteindre ce but; nous n’indiquerons ici que celui qui a été employé par M. Bunsen dans ses recherches sur les Méthodes gazomé biques.

Son appareil se compose d’une petite cloche de verre allongée dont le col, qui porte un robinet, est fermé par une plaque de platine très-mince percée d’un trou extrêmement petit. On remplit la cloche de mercure, et, après avoir fermé le robinet supérieur, on y introduit le gaz sur lequel on veut expérimenter. Un flotteur placé dans cette cloche repose sur la surface intérieure du mercure, et sa hauteur est telle que, si l’on enfonce la cloche dans le mercure jusqu’à un trait de repère X, l’extrémité supérieure du flotteur est au-dessous du niveau du mercure dans la cuve. En opérant sur une cuve à mercure ayant une des parois en verre, il est facile de viser avec une lunette le niveau du mercure et le trait de repère x. On ouvre le robinet de la cloche, le gaz intérieur pressé par le mercure s’écoule, et bientôt l'extrémité supérieure du flotteur I arrive dans le champ de la lunette. On a marqué un trait de repère a un peu au-dessous de l’extrémité supérieure, et on note, au moyen d’un chronomètre, l’instant où ce trait coïncide avec le niveau du mercure. Le flotteur continue de i s’élever, et l’on note l’instant où un second trait de repère marqué à la partie î inférieure du flotteur affleure avec le niveau extérieur. L’intervalle qui sépare les deux instants donne la durée de l’écoulement d’un volume déterminé, sou- ! mis, il est vrai, à des pressions variables, mais qui sont identiques pour les divers gaz dans toutes les expériences. On peut donc leur appliquer la loi cii dessus.

I Voici le résultat de plusieurs expériences dans lesquelles M. Bunsen a com- : paré plusieurs gaz à l’air:

( Hydrogène t = 29,3

(Air r = 105,G

j Oxygène t = 108,5

j Acide carbonique, t =112,7 I Air i’ = 102,7

Ces nombres, comme on le voit, sont suffisamment approchés lorsqu’il s’agit d’applications techniques.

NOTE I

Endosmose des gaz, — Deux gaz séparés par une membrane ou par un diaphragme poreux se mélangent avec une assez grande rapidité. Nous en avons cité des exemples au chapitre de l’Hydrogène. Si Ion maintient une piession constante de chaque côté du diaphragme ou de la membiane, on trouve que les volumes de gaz qui l’ont traversé dans le môme temps ne sont pas égaux, et par conséquent, la vitesse avec laquelle un gaz traverse un diaphiagme dépend de sa nature. D’après M. Graham, à qui l’on doit la découverte importante de ce phénomène, le rapport des vitesses de diffusion de deux gaz (c’est-à-dire le rapport des vitesses avec lesquelles deux gaz traversent une membrane ou un diaphragme), est sensiblement égal au rapport inverse des racines carrées des densités du gaz. Si cette loi était exacte, il faudrait admettre qu’un gaz se répand dans un autre de nature différente, dont il est sépaié pai un corps poreux, comme il le ferait dans le vide s’il traversait un orifice en mince paroi. Or, si une membrane peut à la rigueur être envisagée comme un assemblage d’orifices très-petits en mince paroi, il n’en est plus de même des diaphragmes d’une certaine épaisseur. 11 faut nécessairement considerei ces corps comme des assemblages de tubes capillaires dans lesquels l’écoulement ne suit plus les mêmes lois que pour les ouvertures en mince paroi. C’est ce qui résulte d’expériences de M. R. Bunsen sur les diaphragmes en plâtre séché de 0“,04 à 0“,05 d’épaisseur. Le rapport des vitesses avec lesquelles 1 hydrogène et l’oxygène ont traversé ces diaphragmes, au lieu d’être égal au nombre 4, comme l’indique la loi de Graham, s’est trouvé dans plusieurs expériences égal à 3,3 environ. La vitesse d’écoulement de chaque gaz se trouve en outie plus petite que pour tes orifices en mince paroi ; ce qui lient à ce qu il se produit un flottement dans les tubes capillaires qui diminue d’une manière variable la. vitesse des différents gaz.'D’après les expériences précédentes, le plâtre ralentirait beaucoup plus la vitesse de l’hydrogène que celle de 1 oxygène.

Si nous ne savons que fort peu de chose sur les lois qui régissent les phénomènes de diffusion ou d’endosmose des gaz, nous connaissons au contraiie un certain nombre d’expériences remarquables sur ce sujet, et qui nous conduisent à des conséquences pratiques très-importantes.

M. IL Sainte-Claire Deville a appelé le premier l’attention des chimistes sur les phénomènes d’endosmose présentés par les tubes de terre poreux dont on se sert très-souvent dans les laboratoires. Pour montrer la facilité avec laquelle les gaz traversent les pores de ces tubes, il a fait une série d expériences que nous résumons rapidement.

1° Un tube en terre est traversé par un courant rapide d’hydrogène qui va se dégager sur une cuve à eau par un long tube abducteur dont l’extrémité plonge dans ce liquide. Si l’on arrête brusquement le dégagement de gaz (en fermant le robinet de l’appareil à hydrogène), on voit l’eau mouler rapidement dans le tube abducteur à 0‘",60 ou 0*",70 au-dessus du niveau de la cuve, comme si l’hydrogène était aspiré dans l’intérieur du tube. L’eau redescend ensuite av ec lenteur? Le premier effet est dû à la rapidité avec laquelle l’hydrogène se diU fuse dans l’atmosphère extérieure au tube en traversant les parois de celui-ci. Le second tient à la rentrée plus lente de l’air extérieur dans l’inlcrieur du

tube.

NOTE I

Si l’on remplace l’hydrogène par le gaz de l’éclairage, l’aspiration est beaucoup moindre, avec Tacide carbonique elle est nulle.

2° Si l’on fait arriver de l’hydrogène dans l’intérieur du tube avec une certaine lenteur, on ne recueille sur la cuve à eau que de Tair pur.

En portant le tube de terre à la température du rouge et en faisant passer un courant d’hydrogène, on ne recueille qiTun mélange d’acide carbonique et d’azote, ou plus généralement que le mélange des gaz de la combustion dont le tube est entouré. Il est remarquable de voir l’expérience réussir encore lorsqu’on soumet le gaz intérieur, l’hydrogène, à une pression de 0“,07 à 0"",08. On voit donc dans ces expériences l’hydrogène traverser le tube avec une rapidité surprenante, tandis que les gaz extérieurs sont attirés vers l’intérieur du tube, lors même qu’il contient du gaz à une pression notablement supérieure à celle de l’atmosphère, comme ils le seraient par le vide.

L expérience suivante montre d’une manière saisissante la facilité avec laquelle se fait l’échange des gaz intérieur et extérieur lorsque l’un de ces gaz est 1 hydrogène. On entoure un tube de terre d’un tube de verre plus large. On fait arriver de l’acide carbonique dans l’espace annulaire compris entre les deux tubes, et de l’hydrogène dans le tube de terre. Les gaz sortent par deux tubes abducteurs communiquant directement l’un avec l’espace annulaire,

1 autre avec le tube poreux. On constate alors que celui qui communique avec 1 espace annulaire laisse dégager un gaz inflammable; l’autre laisse dégager principalement de Tacide carbonique; les deux gaz ont changé presque instantanément d enveloppe en traversant les pores du tube de terre, i Les expériences précédentes démontrent la nécessité de ne se servir que de I tubes vernissés dans les opérations de chimie à l’exclusion de tout tube poreux; j elles montrent aussi la supériorité des cornues de fonte sur les cornues de terre j dans la préparation du gaz de l’éclairage, si Ton songe surtout que dans la pluj part des cas il est nécessaire d’aspirer le gaz dans les cornues pour le faire passer dans les épurateurs chimiques, ce qui facilite encore l’introduction desgaz du foyer, pour peu que les cornues soient poreuses.

Plus récemment, MM. IL Sainte-Claire Deville et Troost ont démontré que les métaux eux-mémes étaient poreux, du moins pour Thydrogène, à une température suffisamment élevée. On prend un tube de platine très-homogène et sans soudure. On 1 introduit dans un autre tube de porcelaine plus large et moins long, et on 1 y maintient au moyen de deux bouchons de liège qui ferment exactement 1 espace annulaire. Cet espace est rempli de fragments de porcelaine, et on y fait circuler un courant d’hydrogène sec. Dans le tube en platine, on lait passer un courant d’air parfaitement desséché, de telle façon que 1 air et Thydrogène circulent dans deux espaces séparés par une cloison de platine dont l’épaisseur est considérable (plus de 0“,01). A la température ordinaire, Tair recueilli à la sortie du tube de platine possède la composition normale; mais si Ton élève graduellement la température des deux tubes en ! chauffant le système dans un bon fourneau, Tair perd peu à peu de son oxygène, et Ton voit de Teau se condenser dans le tube de sortie du gaz. A la Itempérature de 1100° (environ), le tube de platine qui reçoit de Tair sec ne (fournit plus que de l’azote et de la vapeur d’eau que Ton condense dans un

NOTE I

tube desséchant. L'hydrogène qui sort de l’espace annulaire est toujours pur mais il sort moins vite à mesure que la température s élève. En , ferme le robinet de l’appareil à hydrogène, il se fait un vide a Peu Pie» c mplet dans l’espace annulaire, l’hyd.ogène traversant encore le tube de platine.

En remplaçant l’air par de l’acide carbonique sec, on recueille en même temps que ce dernier gaz, de l’oxyde de carbone, de l’hydrogène et de la vapeur

te’expérieuces montrent la facilité avec laquelle l’hydrogène “spiré dans les pores des tubes de platine qui sont cependant imperméables pour 1 azote,

Il résulte des faits précédents, que la mesure des températuies éleve au moyen de pyromèlres à air, à boule de platine, employés à ce usage Pa\ divers physiciens! ne peut donner que des résultats erronés, car l en quantité plus ou moins grande dans les gaz du foyer, est sol ici p P rosité du métal à pénétrer dans l’intérieur de la boule du pyromèlre, lors num que la pression intérieure est supérieure à la pression extérieure.

Le fer se comporte comme le platine à une haute température, ce qui montre bien que ces propriétés ne tiennent pas à la nature spéciale du plaüne qui le rend plus propre que tout autre métal a condenser les gaz. MM. De i Trltont prLn tuLen ter d’une épaisseur de3 à 4 mill mètres, aux extrémités duquel ils ont soudé à l’argent deux tubes en cuivre d un plus pelU diamètre. Le tube de fer, ayant été entouré d’un tube de porcelaine fut chauffe dans un fourneau où l’on pouvait alimenter la combustion avec le vent du soufflet. Un courant d’hydrogène circulait dans le tube et se dégageai par un long tube abducteur plongeant dans le mercure. L’appareil étant porte a une température élevée, on a arrêté le dégagement dliydiogtne et ermc a a lampe le tube qui l’amenait; le mercure est alors remonté dans le tube vertica jusqu’à une hauteur de 0",74, peu différente de la hauteur baiome rique. es parois du fer font donc l’effet d’une pompe parfaite qui aspirerait 1 hydrogène dans le tube pour le mettre au contact de l’atmosphère exléiieme.

M. L. Cailleteta démontré de son côté la perméabilité du fei poui ly lo gène par l’expé.i'ience suivante. On prend un tube de fer aplati, dont les ont une épaisseur de 2 millimètres, on en soude les extrémités. Ce tube, dans un feu de charbon de bois, mais séparé du combustible par un tube de

terre non vernissé, reprend sa forme primitive.

En ouvrant un de ces tubes, sous un liquide, on constate qu’il est rempli d’hydrogène. Pour mesurer la pression sous laquelle l’hydrogène se concense dans l’intérieur du tube en le gonflant, M. Cailletet a modifié son expérience e la manière suivante : on prend un large tube de fer aplati dont une extrémité est fermée, à l’autre extrémité on soude un tube de cuivre d’un petit diauiètie, le tube de cuivre est placé dans un cylindre de terre non verni, cliauffé au charbon de bois. On refroidit la soudure et le tube de cuivre. Pendant toute la durée de la chauffe on voit qu’il sort du tube de cuivre un courant rapide d fiijdronène pur. En adaptant à l’extrémité du tube à dégagement un manomètre a air libre, on peut accumuler le gaz sous pression dans le tube de fer, qui gonfle^ reprend sa forme primitive. On a constaté ainsi qu’un tube de fer dont les

NOTE II

parois avaient 2 millimètres d’épaisseur, gonflait sous une pression de 0“’,34 de mercure. En employant un autre tube de 24 millimètres d’épaisseur, le gonflement n’a plus lieu, et l’absorption de l’hydrogène cesse au rouge blanc sous une pression de 0“,63.

A 210®, l’hydrogène ne traverse pas une lame de fer de de millimètre d’épaisseur; on peut donc considérer ce métal comme imperméable à froid sous une épaisseur quelconque.

Les expériences de M. Cailletet rendent compte d’un phénomène très-fréquent, mais encore inexpliqué jusqu’ici, qui se produit souvent dans le travail des métaux ; je veux parler des bulles qui se manifestent à la surface des métaux laminés ou frappés lorsqu’on les recuit, surtout à une température élevée. Les bulles proviennent évidemment de ce que le métal présentait des cavités ou soufflures qui se sont aplaties pendant le travail. Si l'épaisseur de la paroi extérieure de ces cavités est suffisamment mince, l’hydrogène du foyer où l’on recuit le métal, pénètre à travers cette paroi dans la cavité et la gonfle en produisant une bulle à la surface.

NOTE II