y-ffl -y
La pression qui s'exerce à la surface du liquide du flacon Best égale à la pression H -}-<»'"->• +«""-T-du gaz dans le flacon C, augmentée de la colonne de mercure qui fait équilibre à la colonne a" du liquide C. Cette colonne de mercure est exprimée par tf'^f si rf" représente la densité par rapport à l'eau du liquide C. La force élastique de l'atmosphère du flacon B est donc exprimée par
Enflh, la force élastique du gaz dans le flacon A est égale à la force élastique du
d" O" âT d!"
flacon B, c'est-à-dire à H-f-o"-^-}- «"'•>- -|-a"'-T -+■«"' * . augmentée d'une colonne
de mercure qui fait équilibre à la colonne al du liquide B. Cette colonne de mercure
est exprimée par <i'-«- , (C étant la densité par rapport à l'eau du liquide B. La
force élastique du gaz dans le ballon A est donc exprimée par
11 4- a' > + tt" -y + "-y 4- fa -y •
Ainsi le dégagement du gaz ayant lieu librement à travers les liquides des flacons B, C, D et È, nous aurons pour les forces élastiques du gaz : Dans le flacon E II
» D 114-ft""V
Dans le ballon A 114-''' -^r^-ffa"— r-4-«'"-i: — l-fl""-T-'
Supposons, maintenant, que la production du gaz vienne ù s'arrêter dans le hal-
DEUfOXïDE D'AZOTE. 173
§ H 5. L'aiiîJyse du deutoxyde d'azote se fait par le potassium dniis une cloche courbe, de la même manière que celle du protoxyde
Ion A, pendant l'absence de l'opérateur, l'absorption du gaz continuant à avoir lieu par les liquides des (laçons B, C, D, E, le liquide du flacon B passera dans le ballon A, le liquide de C viendra dans B, celui de D ira en C ; enfin le liquide du flacon E passera dans le flacon D. Toute l'opération sera donc nianquée.
Si, au contraire, par suite des réactions chimiques, l'un quelconque des tubes de dég;iireinent bc, Vd, Vif, V'd", vient à se boucher, la force élastique du gaz
qui ;en ! le
iS à
l'appareil la disposition de la figure 195, c'est-à-dire si nous adaptons sur le ballon A un tube en S de sûreté, et si nous plaçons sur les flacons, dans la troisiémt» tubulure, des tubes droits de sûreté «', «*, k", «"", plongeant de petites quantités dans les liquides. Il est clair qu'il n'y aura plus de danger d'explosion ; car, si les gaz intérieurs prennent des forces élastiques considérables, ils projetteront les liquides hors des tubes de sûreté, et les gaz communiqueront ensuite librement avec l'atmosphère.
Il ne pourra pas y avoir non plus d' absorption ; car, si la force élastique dans l'un quelconque des flacons devient plus petite que celle de l'atmosphère extérieure, d'une quantité égale à celle qui lait équilibre à la petite colonne de liquide comprise entre le niveau du liquide dans le flacon à l'extrémité inférieure du tube de sûreté, l'air atmosphérique pénétrera dans le flacon par ce tube, et empêchera que la force élastique intérieure ne devienne plus faible. Les liquides ne pourront donc s'élever que de très-petites quantités dans les tubes de dégagement, et il ne pourra jamais y avoir absorption de liquide d'un flacon dans l'autre.
Les hauteurs A, A', A", A"' des liquides, soulevés dans les tubes de sûreté, sont faciles à calculer.
La colonne h"' du liquide, soulevée dans le tube de sûreté du flacon D, équivaut à
une colonnede mercure ayant pour hauteur /*'"->-; elle fait d'ailleurs équilibre à
d'azote. Après la décomposition, on troute <iue le volume du gaz s'est réduit à la moitié. Ainsi 1 volume dedeutoxyde renferme ~ volume d'azote.
En retranchant de la densité du deutoxyde. ==4,039
la demi-densité du gaz azote ^^ = 0,486
il reste 0,553
qui est à très-peu près la demi-densité Lî^M du gaz oxygène, i volume de deutoxyde d'azote renferme donc
A vol. d'azote 0,486
j » d'oxygène 0,552
sajis condensation, et sa composition en poids est
Azote 46,66
Oxygène ... 53,34
L'analyse de ce gaz peut se faire également par l'hydrogène dans
la force élastique du gaz dans le flacon D, qui a pour valeur H +<i""-^ , diminuée de la pression H de l'atmosphère extérieure, qui s'exerce également au som. met de la colonne h'" ; on a donc
rV^o-'-'V. d'où V"^(f"~' La colonne /t" du liquide, soulevé dans le tube de sûreté du flacon G, équivaut à une colonne de mercure qui a pour hauteur h"*. \ elle fait équilibre à la force élastique du gaz dans le flacon G, diminuée de la pression de l'atmosphère extérieure. On a donc
d'" d"" d'où ^"'^^^ dr^^'^'
On verrait, en suivant le même raisonnement, que la hauteur k' du liquide dans le tube de sûreté du flacon B est représentée par
Enfin, la hauteur k, qui exprime la différence du niveau du liquide dans les deux branches du tube en S monté sur le baUon Â, sera, en appelant d la densité, par rapport à l'eau, de la dissolution d'acide chlorhydrique,
11 est évident que les tubes de sûreté, disposés sur les flacons, devront être d'autant plus longs qu'ils seront plus rapprochés du ballon A dans lequel se développe le gaz.
ACIDE AZOTEUX. 175
reudiomètre ; on suit la méthode développée (§ ISi) pour le protoxyde d'azote.
Acide azoteux, AzO'.
§ 146. 11 est difficile d'obtenir Tacide azoteux à Tétat de pureté. On peut le préparer au moyen du composé suivant» Tacide hypoazotique, qui peut être considéré comme une combinaison de Tacide azotique avec Tacide azoteux, AzO*H-AzO'. On ajoute à de l'acide hypoazotique, refroidi dans un tube de verre, une quantité d'eau égale à celle qui formerait, avec Tacide azotique, Thydrate AzO*-|-4HO. Le liquide se sépare en deux couches : la couche inférieure, qui consiste en acide azoteux, est colorée en bleu foncé ; la couche supérieure est verte ; elle consiste en une dissolution d'acide azoteux dans le deuxième hydrate d'acide azotique AzO*4-4HO. L'acide azoteux est extrêmement volatil, car il bout vers 0®. Il est impossible, néanmoins, de le distiller sans altération; car il se change facilement en deutoxyde d'azote qui se dégage, et en acide hypoazotique qui reste. Si donc l'on chaufie doucement la couche inférieure d'acide azoteux dans une cornue, il se dégage beaucoup de deutoxyde d'azote, lequel entraîne un peu d'acide azoteux non décomposé que l'on peut condenser dans un récipient fortement refroidi; la température s'élève succ>essivement dans la cornue depuis 0® jusqu'à 28**. Le liquide qui reste alors dans la cornue est de l'acide hypoazotique pur.
On obtient également l'acide azoteux isolé, en faisant passer, à travers un tube en U, refroidi dans un mélange réfrigérant, un courant de gaz composé de 4 volumes de deutoxyde d'azote, et i volume d'oxygène, provenant de gazomètres convenablement réglés. Le mélange réfrigérant doit être fait avec de la glace concassée et du chlorure de calcium cristallisé ; il abaisse la température jusqu'à —40®. Un liquide bleu se condense dans le tube refroidi. Si l'oxygène se trouvait en plus grande proportion, il se formerait de l'acide hypoazotique ; mais, même avec les proportions des deux gaz que nous venons d'indiquer, il se produit toujours une proportion considérable de ce dernier composé.
L'acide azoteux se forme souvent aussi quand on fait réagir de l'acide azotique sur des matières organiques telles que l'amidon; mais, dans ce cas, on l'obtient toujours mélangé de beaucoup d'acide hypoazotique.
L'acide azoteux se mêle avec l'eau très-froide ; mais, aussitôt que la température s'élève un peu, il se décompose. Du deutoxyde d'azote se dégage et l'eau renferme de l'acide azotique.
L'acide azoteux peut être obtenu facilement en combinaison avec les bases. Lorsque Ton chauffe avec précaution de l'azotate de potasse dans une cornue de verre difficilement fusible, on reconnaît que, dans la première période de la décomposition, il ne se dégage que de Toxygène; c'est seulement plus tard, et à une température plus élevée, qu'il se dégage un mélange d oxygène et d'azote. Pendant la première période de la décomposition, l'azotate de potasse, KO.AzO'^, se change en azotite de potasse, KO.AzO'; de sorte que, si l'on arrête la décomposition au moment où le gaz qui se dégage renferme de l'azote, la matière restée dans la cornue consiste principalement en azotite de potasse. On traite cette matière par de l'alcool qui dissout l'azotite de potasse et laisse l'azotate non décomposé. En versant dans la dissolution de l'azotite de potasse une dissolution d'azotate d'argent, on obtient un précipité blanc d'azotite d'argent.
§ H 7. La composition de l'acide azoteux peut se déduire de l'analyse de l'azotite d'argent, qui a pour formule AgO.AzO*. On calcine 40 grammes d'azotite d'argent, il reste 78^,013 d'argent métalllique Or, 7 «'',043 d'argent correspondant à 7s»',532 d'oxyde d'argent qui existaient dans l'azotite, le poids de l'acide azoteux renfermé dans 40 grammes d'azotite d'argent est donc 2s'',468.
Dans une autre expérience, on décompose dans un tube de verre 40 grammes d'azotite d'argent par le cuivre métallique, en opérant exactement comme nous l'avons dit pour l'analyse de l'azotate de plomb (§ 408), et l'on recueille l'azote qui se dégage.
On conclut de cette expérience que 2g»',468 d'acide azoteux renferment :
Azote 0,940
par suite, 400 d'acide azoteux contiennent
Azote 36,84
Oxygène 63,46
c^la donne 4 volume d'azote 0,97 i 3
4f » d'oxygène... 4,6584
Car, si l'on pose la proportion
2,6297 : 0,9743 :: 400 : rc.
ACIDE HYPOAZOTIQUE. 477
on trouve, pour la Ijuantilé d'azote renfermée dans 100 parties d'acide azoteux
qui diffère très-peu de la quantité que nous avons trouvée par Texpérience directe.
Acide hypoazotiquey AzO*.
§ 118. Nous avons vu (§ 105) que, dans la préparation de Tacide azotique, il se manifeste des vapeurs rutilantes, abondantes, au commencement et à la fin de l'opération. Cette circx)nstance se présente surtout quand on fait réagir un équivalent d'acide sulfuriquo concentré sur un équivalent d'azotate de potasse; la moitié do l'acide azotique, qui ne se dégage alors qu'à une tempénature élevée, se décompose en acide hypoazotique et en oxygène; l'acide hypoazotique se dissout dans l'acide azotique monohydraté qui a distillé sans altération. 11 suffît de distiller avec précaution l'acide azotique obtenu dans ces circonstances, et de refroidir beaucoup le récipient, pour séparer une quantité notable d'acide hypoazotique.
On obtient aussi ce produit sous la forme de vapeurs rutilantes, en mélangeant ensemble du deutoxyde d'azote avec un excès d'oxygène.
Mais la meilleure manière de préparer l'acide hypoazotique consiste à chauffer dans une cornue de verre peu fusible (fig. 196), ou de verre ordinaire, recouvert extérieurement d'argile, de l'azotate de plomb préalablement bien desséché afin de le priver de son eau hygrométrique, car il ne renfenne pas d'eau combinée.
On met cette cornue
en communication ^ig, 496.
avec un récipient
convenablement refroidi, dans lequel l'acide hypoazotique se condense.
§ 119. L'acide hypoazotique est un liquide oranpjé, d'une densité
de 1,42. Il bout à + 28®, et se solidifie à — 1®, 5. Sa vapeur est d'un rouge intense; la densité de cette vapeur est 1,62.
L'acide hypoazotique n'est pas un acide particulier, car il ne produit pas d'hypoazotate en se combinant avec les bases; il se forme toujours, dans ce cas, un mélange d'azotate et d azotite ; il est donc plus convenable de considérer cette substance comme une combinaison de l'acide azotique avec l'acide azoteux. On a, en effet, 2AzO*=AzO* + AzO*.
On peut regarder l'acide hypoazotique comme correspondant à l'acide azotique monohydralé dans lequel l'acide azoteux remplace l'équivalent d'eau. Nous avons vu, en effet (§ 116), que l'eau décompose l'acide hypoazotique ; il se forme de l'acide azotique hydraté, et l'acide azoteux devient libre.
L'acide azoteux joue le rôle d'une base faible par rapport à plusieurs acides forts. 11 se combine avec l'acide sulfurique et donne une combinaison cristallisée AzO'.2SO^, que l'on obtient de la manière suivante. On mêle ensemble, dans un tube préalablement étiré, de l'acide sulfureux liquide et de l'acide hypoazotique, puis on ferme le tube à la lampe. Au bout de quelques jours, on peut ouvrir le tube, les deux substances se sont combinées, et l'on peut chauffer le produit solide jusqu'à 200®, ten^rature à laquelle il entre en fusion. A une température plus, élevée, il distille sans altération.
Dans cette expérience, l'acide hypoazotique, AzO^, abandonne une portion de son oxygène à l'acide sulfureux, SO*, qu'il change en acide sulfuriqu^, SO', en passant lui-même à l'état d acide azoteux, AzO' ; mais la moitié seulement de cet acide se combine avec l'acide sulfurique formé, et produit la combinaison AzO'.2SO' ; l'autre moitié de l'acide azoteux reste liquide. L'équation suivante représente la réaction :
2S0« + 2AzO*== AzO'.ÎSOs + AzO'.
Ce composé se dissout sans altération dans l'acide sulfurique concentré; mais il enlève de l'eau à l'acide sulfurique plus aqueux, et il se transforme alors en un hydrate qui se dépose souvent en cristaux. Ces cristaux se forment quelquefois dans la fabrication en grand de Facide sulfurique, ainsi que nous le verrons bientôt. Au cx)ntact de l'eau pure ou de l'acide sulfurique très-étendu , la combinaison se détruit et les acides sulfurique et azoteux deviennent libres.
La couleur de l'acide hypoazotique varie beaucoup avec la tempé-
ACIDE HYPOAZOTIQUE. 179
r.«ture ; il est d un rouge orangé à une température supérieure à 15" ; à 0® il est jaune et à — 20® il devient presque incolore.
L'acide hypoazolique se décompose au contact de Teau en acide azotique et en acide azoteux. Or nous avons vu que Tacide azoteux se dissolvait dans Tacide azotique en proportions variables suivant son état de concentration et qu'il donnait ainsi des liqueurs de couleurs très-diverses. Il en résulte que, si Ton décompose Tacide hypoazotique , en le mêlant à une petite quantité d'eau , il se forme de Tacide azotique monohydraté , AzO^ + HO, qui dissoirt beaucoup d'acide azoteux et donne au liquide une couleur brune ou jaune. Si l'on augmente la proportion d'eau, l'acide azotique devient plus étendu et dissout moins d'acide azoteux ; le liquide prend alors une couleur verte. Avec une quantité d'eau plus grande, la liquuer devient bleue. Enfin, en augmentant encore la proportion d'eau, la liqueur reste incolore. Dans tous les cas, il se dégage une quantité plus ou moins considérable de vapeurs rutilantes.
§ 120. Analyse de Vacide hypoazotique. — On place une certaine
la
vide, on le pèse de nouveau après y avoir introduit le liquide, et en avoir fermé les deux extrémités à la lampe; l'augmentation de poids représente le poids de la substance introduite. On adapte une des extrémités effilées dans un tube ab, rempli de cuivre métallique, dont on a étiré l'extrémité a, et on l'y fixe au moyen d'un caoutchouc. On engage dans l'autre extrémité ouverte b un bouchon, muni d'un tube recourbé qui permet de recueillir les gaz sur une petite cuve à mercure. On chasse complètement l'air renfermé dans le tube abf au moyen d'un courant d'acide carbonique venant d'un appareil (fig. 198), ajusté à l'extrémité effilée a du tube, avant que lampoule qui contient l'acide hypoazotique y soit adaptée. On chauffe alors au rouge le tube ab, et l'on détermine la rupture de la pointe effilée de l'ampoule, en l'appuyant à faux contre les-
parois du tube ab, l/acide distille immédiatement, sa vapeur se décompose au contact du cuivre chauffé, et il se dégage du gaz azote que Ton recueille dans la cloche C. Pour décomposer les dernières traces de la substance, et faire passer tout Tazote dans la cloche, on fait communiquer l'appareil à dégagement d'acide carbonique (fig. \ 98) à Tantre extrémité de Fampoule, au moyen d'un tube de caoutchouc; puis on casse celte extrémité. L'appareil se trouve ainsi traversé, dans toute son étendue, par un courant de gaz acide carbonique qui fait passer les dernières traces d'azote dans la clodie C. (]é gaz est mesuré avec les précautions que nous avons décrites pour l'analyse de lazotate de Fiîf. 198. plomb (§ 408).
On trouvera ainsi que l'acide hypoazotique est composé de
Azote 30,45
Oxygène 69,57
ou en volume J vol. d'azote 0,4856
4 » d'oxygène 4,4056
formant 1 volume d'acide hypoazotique ; car la densité de sa vapeur a été trouvée de 4,62 par l'expérience directe. Ce nombre est trèspeu supérieur à la somme que nous venons d'obtenir. De plus, si nous posons la proportion
nous avons, pour la quantité d'azote renfermée dans 400 parties d'acide hypoazotique,
iT =-39,54, qui diffère très-peu de celle que nous avons trouvée plus haut.
Récapitulation des combinaisons de Va%ote avec Voxygène.
§ 424. Arrêtons-nous maintenant quelques instants sur la composition des diverses combinaisons que l'azote forme avec l'oxygène.
Nous avons trouvé que ces combinaisons étaient composées de la manière suivante :
ËUUIVALEINT DE L'AZOTE. 181
1" Protoxyde d'awte, 1 volume de gaz azote combiné avec ^ volume de gaz oxygène, formant 1 volume de gaz protoxyde d'azote.
2^ Deuloxyde d'azote. 1 volume de gaz azote combiné avec 1 volume de gaz oxygène, formant 2 volumes de gaz deutoxyde d'azote.
3*" Acide azoteux, ... 1 volume de gaz azote combiné avec
1 g volume de gaz oxygène. Nous ne savons pas quel serait le volume de Tacide azoteux à Tétat gazeux, car on n'a .pu encore Tétudier, à cause de sa très-facile décomposition.
4* Acide hypoazotique, \ volume de gaz azote combiné avec 2 volumes de gaz oxygène, formant 2 volumes de gaz acide hypoazotique.
5* Acide azotique. . . 1 volume de gaz azote combiné avec
2 ^ volumes de gaz oxygène. On ne sait pas quel serait le volume de Tacide azotique gazeux produit, car cet acide se décompose trop facilement pour qu'on ait pu déterminer la densité de sa vapeur.
Une première circonstance doit nous frapper, c'est que, dans lous ces composés, Toxygène et Tazole sont combinés dans des rapports extrêmement simples; 1 volume d'azote prend j, 1, 1 {, 2 et 2 ^ volumes de gaz oxygène. De plus, les volumes des corps composés' gazeux, lorsqu'il est possible de les examiner à cet état, sont en rapports très-simples avec les volumes des gaz constituants. Nous trouvons donc ici une confirmation très-nette de la loi générale que nous avons énoncée plus haut (§ 85).
Dans le protoxyde d'azote, 1 volume d'azote, combiné avec un J volume d'oxygène, a produit 1 volume de protoxyde; ou, ce qui revient au même, 2 volumes d'azote et 1 volume d'oxygène ont produit 2 volumes de protoxyde; ainsi les 3 volumes des gaz composants se sont réduits à 2 volumes; il y a eu condensation de |.
De même dans l'acide hypoazotique : 1 volume d'azote et 2 volumes d'oxygène fournissent 2 volumes d'acide hypoazotique gazeux; la condensation est donc la même que pour le protoxyde d'azote.
Or nous avons vu (§ 84) que 2 volumes d'hydrogène se combinent avec 1 volume d'oxygène, et produisent 2 volumes de vapeur d'eau, c^est donc le même mode de condensation que dans les deux cas précédents.
T. :. il
Les chimistes ont été ainsi conduits, par analogie, à poser comme une loi que : lorsque 2 volumes d\m gaz simple se combinait avec \ volume d'un autre gaz simple, la combinaison gazeuse qui en résulte occupe 2 volumes. Nous ne regarderons pas cette loi comme démontrée, puisqu'elle n'est fondée que sur trois exemples ; mais nous aurons soin, lorsque Toccasion s'en présentera, d'indiquer les nouveaux exemples qui la confirment.
Dans le deutoxyde d'azote, 1 volume de gaz azote est combiné avec i volume de gaz oygène, et donne 2 volumes de gaz deutoxyde d'azote. Ainsi le volume du gaz foripé est ici égal à la sonmie des volumes des gaz composants, et il n'y a pas de condensation. Nous aurons occasion, par la suite, de rencontrer des combinaisons de gaz simples à volumes égaux sans condensation, de sorte que nous admettrons, encore par analogie, jusqu'à ce que des faits bien conslatés viennent nous démontrer que cette loi n'est pas générale, que : lorsque deux gaz simples se combinent à volumes égaux, la combinamn a lieu sans condensation, c^est-à-dire que le volume du composé gazeux est égal à la somme des volumes des gaz composants.
Si nous rapportons la composition des diverses combinaisons de l'azote avec l'oxygène, non pas à 1 volume de gaz azote, mais à 2 volumes de ce gaz, nous aurons :
1* Protoxyde d'azote. . . 2 vol. azote, 1 vol. oxygène formant 2 vol. protoxyde; 2' Deutoxyde d'azote. . 2 » 2 » 4 » bioxyde;
3» Acide azoteux 2 » 5 » » inconnu ;
4* Acidehypoazolique. 2 » 4 » 4 » gaz hypoaxotique;
5* Acide azotique 2 » 5 » » inconnu.
Les volumes d'oxygène qui se combinent avec 2" volumes d'azote suivent donc les rapports des nombres naturels 1:2:5:4:5, c'eslà-diré les rapports les plus simples possible. Prenons ces deux volumes d'azote pour unité, et appelons cette unité équivalent du gaz azote en volume; enfin, donnons à cet équivalent le caractère Az. Comme nous avons déjà appelé équivalent du gaz oxygène 1 volume de ce gaz, et que nous l'avons désigné par la lettre 0, il est clair que les cinq composés de l'azote avec l'oxygène prendront les formules suivantes :
1' Protoxyde d'azote. . AzO , équivalent 2 volumes; •2' Deutoxyde d'azote. AzO*, équivalent 4 volumes; §• Acide azoteux AzO^ équivalent en volume inconnu, ce
cx)rps n'ayant jamais été observé
à rétat gazeux; 4* Acide hypoazolique* AzO*> équivalent 4 volumes ;
