LA TRANSPIRATION

DE VOLUMES EGAUX

Oxvène

Chlorure d'éthyle

Oxyde de méthylène

Acide cyanhydrique

Élher

Bi'ome, ......••.

Anhydride sulfurique . . . .

Bisulfure de carhone ....

Chlorure de méthylène . . .

Quand on opère sur un mélange de volumes égaux de deux gaz, la traiispirabililé n'e^t pas toujours la moyenne de celle des deux gaz. Ainsi, en mélangeant de l'hydrogène et de l'oxygène à parties égales, la durée de la transpiration devient 0,9008, c'est-à-dire dépasse de beaucoup la moyenne 0,72. 11 faut observer que la composition d'un mélange gazeux n'est pas modifiée par la transpiration, t.indis que dans la diffusion et dans l'osmose, dont il va être question un peu plus bas, cette composition subit des changements remarquables en rapport avec la manière particulière dont se comporte chacun des gaz qui entrent dans le mélange.

Entre les vitesses de transpiration des divers gaz, on trouve des relations remarquables, dont nous citerons quelques-unes d'après Allen-Mi '1er.

1** Des poids égaux d'oxygène, d'azote, d'air et d'oxyde de carbone sont transpires dans des temps égaux.

2" Les vitesses de transpiration Je l'azote, du bioxyde d'azote et de l'oxyde de carbone sont égales.

0° La vitesse de l'hydrogène est double de celle de l'azote, de l'oxyde de carbone et du bioxyde d'azote.

kp Les vitesses de Lacide chlorhydrique, de l'acide carbonique anbydre et du protoxyde d'azote sont égales.

5" Les vitesses du chlore et de l'oxygène sont entre elles comme a est à 2,

6° Les vitesses de l'hydrogène et du gaz des marais sont comme 5 est à 4.

7" Les vitesses du gaz oléfiant, du cyanogène et du gaz ammoniac sont à peu près doubles de celle de l'oxygène.

8» Le temps de la transpiration de l'hydrogène est le même que celui de la vapeur d'éther, et le temps de l'hydrogène sulluré est le même que celui de la vapeur de bisulfure de carbone.

Ajoutons qu'il se trouve que les vitesses de transpiration de l'air atmosphérique, de l'oxygène, de l'azote et de l'oxyde de carbone sont proportionnelles à leur densité; mais ce n'est là très-probablement qu'une relation fortuite.

Dans les expériences de diffusion, les phénomènes de transpiration viennent, plus ou moins, troubler les résultats, d'autant plus qu'on opère sur des cloisons plus ou moins poreuses, offrant parfois des canalicules d'un diamètre suffisant pour donner lieu à la transpiration des gaz. Réciproquement, les phénomènes de transpiration sont fréquemment troublés par ceux de diffusion. Ces derniers sont, dans un certain nombre de cas, gênés même par les phénomènes d'osmose, dont nous allons nous occuper dans le chapitre suivant.

IV. Osmose des gaz. i° De même que pour les liquides, la diffusion gazeuse est fréquemment modifiée par la membrane interposée, surtout lorsqu'elle est humide et que le gaz est soluble dans le liquide qui mouille le diaphragme.

Ainsi, lorsqu'une vessie humide pleine d'oxygène est placée dans un récipient renfermant de l'acide carbonique, ce dernier gaz traverse rapidement la membrane et va se répandre dans l'intérieur de la vessie qu'il gonfle et fait même éclater dans certains cas; en revanche l'oxygène a traversé la vessie en sens inverse, avec beaucoup moins de capidité. Or, d'après la loi de la diffusion, le volume intérieur déviait au contraire diminuer. Cette dernière loi reprend le dessus dès que la vessie n'est plus imprégnée de liquide.

Un nouveau facteur est donc intervenu ici, c'est l'état d'humidité de la membrane et le degré de solubilité des gaz dans l'eau. Ainsi l'acide carbonique se dissout dans l'eau, qui imprègne la membrane, la traverse par adhésion, puis se dégage à l'intérieur ; l'oxygène, étant moins soluble que l'acide carbonique, traverse la membrane moins vite, d'où les effets décrits.

On peut rapprocher de cette expérience celle de Marianini, qui met les mêmes faits en évidence d'une manière fort élégante. Dans un grand vase plein d'acide carbonique gazeux, on laisse tomber une bulle de savon gonflée avec de l'air; cette bulle tout d'abord ne plonge qu'en partie dans le gaz et flotte près de sa surface. Mais l'acide carbonique se dissolvant à la surface extérieure de la bulle, la solution de ce gaz pénètre par diffusion à la face interne de la bulle, oii elle rencontre l'air et se comporte comme dans le vide ; le gaz carbonique se dégage et augmente la pression intérieure et par suite le volume de la bulle. Les mêmes phénomènes se reproduisant d'une manière continue, la bulle dm:t. enc. XXIX. 22

devient plus pesante et s'enfonce de plus en plus dans le gaz carbonique, mais, comme son volume s'accroît en même temps, la couche d'eau de savon s'amincit de plus en plus et finit par éclater.

Une intéressante expérience de Matteucci rentre dans le même ordre de faits. Le poumon d'un agneau récemment mis à mort est partiellement rempli d'oxvgène et introduit sous une cloche d'acide carbonique qui repose sur la cuve à ean; au bout de quelques instants, ce poumon gonlle de plus en plus et, si on fait l'analyse des gaz qu'il renferme, on constate que de l'oxygène s'est dégagé et a été remplacé par une plus grande quantité d'acide carbonique.

Rappelons encore les expériences plus anciennes de Mitchell, de Philadelphie, d'après lesquelles la vitesse de transmission des gaz à travers les membranes humides varie en intensité, non-seulement avec le degré de solubilité des gaz, mais encore avec la direction du courant relativement aux surfaces des membranes. Ainsi, l'anhydride carbonique, séparé de l'air atmosphérique par un fragment de peau humaine, passe plus vite lorsqu'il est en contact avec la face épidermique que s'il se trouve en rapport avec le chorion.

On voit par ces exemples quelle puissante influence l'état d'humidité des membranes exerce sur l'échange des gaz; on peut même dire qu'en présence de cette condition toutes les autres, telles que la porosité, etc., s'effacent, et poser en règle générale que la transmission d'un gaz à travers un diaphragme humide est proportionnelle à la solubilité du gaz dans ce liquide.

S'' Mais ce ne sont pas les liquides seuls qui jouissent de cette propriété d'absorber les gaz; certains corps solides, le caoutchouc, le charbon, les métaux, etc., peuvent également les absorber. Ainsi, par exemple, prenons deux jarres renfermant l'une de l'hydrogène, l'autre de l'air, fermées l'une et l'autre par une membrane de caoutchouc; on place la première sous une cloche pleine d'air, la seconde sous une cloche pleine d'hydrogène. Si on examine les appareils après 10 à 15 jours, on constate que la membrane de la jarre à hydrogène est devenue concave, tandis que celle de la jarre à air est devenue convexe: cela tient, dans les deux cas, au passage plus rapide de l'hydrogène à travers la membrane, dans le premier cas par exosmose, dans le deuxième par endosmose,

11 a été, en effet, démontré depuis longtemps par Mitchell que le caoutchouc jouit de la propriété de condenser les gaz, à l'instar du charbon, et d'en absorber de grandes quantités : ainsi, il absorbe en fortes proportions le gaz ammoniac, le proloxyde d'azote, l'anhydride sulfureux. Peu de substances sont exemptes de celte faculté d'absorption, et l'on conçoit que dans maintes circonstances les phénomènes d'osmose viennent compliquer ceux de diffusion.

Graham a cherché l'explication de ces faits d'absorption et il est arrivé à considérer cette dernière comme une sorte de dissolution. Ainsi, en parlant de l'absorption de l'acide carbonique par le caoutchouc, il dit : « La première absorplion du gaz doit avoir pour cause une certaine affinité entre le gaz et le caoutchouc, analogue à celle qu'on admet entre un corps soluble et son dissolvant, et qui produit une solution. L'acide carbonique étant soluble dans l'éther et dans les huiles volatiles, il n'est pas étonnant qu'il soit soluble aussi dans les hydrocarbin^es du caoutchouc. Une fois que le caoutchouc est mouillé par le gaz à l'état hquide, ce liquide s'évapore dans le vide et le gaz se reproduit de l'autre côté de la membrane. »

Dans ses expériences relatives au pouvoir absorbant du caoutchouc sur les

iOIFFUSION. 559

différents gaz, Graliam se servait d'un tube de diffusion de 2:2 millimètres de diamètre intérieur et d'un mèlre de long, ouvert dans le bas, fermé en haut par une mince plaque de stuc recouverte d'une membrane très-mince de caoutchouc solidement assujettie au verre. On formait dans ce tube le vide de Torricelli eu le remplissant de mercure, puis le renversant sur la cuve à mercure. On entourait l'extrémité supérieure du tube d'un sac en caoutchouc vulcanisé, où l'on faisait arriver les gaz. Ceux-ci passaient peu à peu dans le vide du tube et faisaient baisser le mercure dans son intérieur. On continuait l'expérience jusqu'à ce que la dépression de la colonne fût de 25 millimètres.

Graham est arrivé, en prenant pour unité le temps correspondant ù l'anhydride carbonique, aux résultats suivants :

Anhydryde carbonique. 1

Hydrogène :2,-470

Oxygèoe 5,516

Gaz des marais 6,o20

Air almospliériquc ll.S.iO

Oxyde de carbone 12,205

Azote 15,58o

Il n'y a pas entre ces chiffres et la solubilité des gaz dans l'eau de relation de proportionnalité.

L'élévation de la température favorise considérablement l'absorption des gaz par le caoutchouc, grâce au ramollissement qu'il fait subir à ce dernier. Graham a trouvé que l'air, à la température de 60 degrés, traverse le diaphragme 11 fois plus vite qu'à la température de 4 degrés, et cela malgré l'accroissement de force élastique communiquée à ce fluide par la chaleur.

Graham a cherché à obtenir une séparation au moins partielle de l'oxygène et de l'azote de l'air atmosphérique, en utilisant la grande différence entre les pouvoirs osmotiques de ces deux gaz. Il s'est servi, dans ce but, d'un appareil consistant essentiellement en un sac de soie serrée recouvert de caoutchouc, mis par un tube en verre en relation avec une pompe à air de Sprengel ; le fonctionnement régulier de cette dernière détermine l'introduction constante dans le sac, par osmose à travers l'enveloppe, d'une certaine quantité d'air, que la chute du mercure du tube de Sprengel entrahie dans une éprouvette renversée sur le mercure. Il a ainsi trouvé qu'un mètre carré de la soie, à 20 degrés, laisse passer 2,25 centimètres cubes d'air, contenant environ 41 ou 42 pour 100 d'oxygène; à la température de 4 degrés, on a obtenu jusqu'à 47 pour 100 d'oxygène.

Ce procédé d'analyse "de l'air est comparable à la dialyse.

On conçoit que, s'il était pratiquement possible de réduite de moitié la proportion d'azote de l'air, les applications de cette méthode de dialyse seraient fort nombreuses, en médecine entre autres.

5" Le charbon présente également la propriété d'absorber les gaz. Le charbon pulvérisé et le noir animal surtout la possèdent à un haut degré et elle est utilisée particulièrement pour faire disparaître les gaz odorants. Le charbon de coke se comporte comme le charbon de bois, mais à un moindre degré; il absorbe les gaz simples ou composés, surtout après avoir été plongé rouge dans un bain de mercure. De Saussure a fait un grand nombre d'expériences à ce sujet, et il est arrivé à ce résultat que le charbon de bois absorbe, des différents gaz, autant de fois son volume que l'indiquent les nombres suivants :

Gaz ammoniac 9C,00

Oxygène 9,25

Azote 7,50

Hydrogène 1,73

Acide carbonique 55,00

L'humidité diminue le pouvoir absorbant du charbon.

Les mélanges de gaz sont également absorbés; si, dans un gaz simple, on introduit un charbon déjà saturé d'un autre gaz, ce dernier est en partie déplacé par l'autre; mais la proportion totale de gaz absorbé est toujours plus grande, si l'on opère sur un mélange de gaz au lieu d'opérer sur des gaz simples.

4" Tel était l'état de la question quand Joulin est venu la reprendre.

Tout récemment, ce physicien a fait des expériences très-importantes sur l'absorption des gaz par les corps poreux et en particulier par le charbon; il avait pour but de rechercher si dans ces phénomènes d'absorption les gaz suivent des lois analogues à celles de Dalton et Henry, lois qui peuvent s'énoncer de la manière suivante : u Le poids des gaz dissous à saturation est proportionnel à la pression qu'exercent les gaz non dissous. Lorsque plusieurs gaz se trouvent en présence d'un même liquide, chacun d'eux est absorbé comme s'il était seul ».

Joulin se servait d'un réservoir manométrique en relation avec un récipient, tube ou ballon, où l'on place le corps à étudier. Pour la description détaillée et la manipulation de l'appareil, nous renvoyons au mémoire original {Annales de chim. et de phys., 5® sér., t. XXII, p. 598, 1881). Le charbon dont il seservait provenait du Rliamnus frangula (nerprun); il le faisait distiller en vase clos; vers 300 degrés, passer au feu de forge, le séchait au rouge sombre et l'épuisait de gaz par le vide vers 250 degrés dans le récipient de l'appareil que nous avons mentionné ci-dessus. Les expériences ont porté sur l'acide carbonique, l'oxygène, l'azote, l'hydrogène et l'ammoniaque, bien desséchés, et sur ces mêmes gaz, l'ammoniaque exceptée, mélangés deux à deux, trois à trois, sur les échanges entre des gaz condensés par le corps poreux et des atmosphères limitées, sur la manière dont se comporte dans les mêmes conditions un corps poreux saturé de liquides, etc.

Joulin a trouvé, pour les gaz éloignés de leur point de liquéfaction, qu'il y a presque proportiojinalité entre les quantités de gaz absorbés à l'état de saturation par le charbon et les pi^essions; en d'autres termes, la première loi de Dalton s'applique aux corps poreux comme aux liquides. Pour les gaz facilement liquéfiables les variations des quantités condensées par les corps poreux sont proportionnelles aux variations de pression à partir d'une certaine valeur de la pression. La relation entre les quantités absorbées à une pression donnée pour des températures successivement croissantes est exprimée, pour les corps poreux, par une fonction assez compliquée, pouvant être considérée comme linéaire, sur une portion de l'échelle des températures étudiées; dans ces limites, les quantités de gaz absorbées à une même pression sont liées aux températures par un binôme analogue à celui de la dilatation (cette même loi paraît être applicable aux liquides). Les relations précédentes sont intimement liées, comme on le voit, avec les lois de Mariette et de Gay- Lussac.

Quant au mélange des gaz, la deuxième loi de Dalton, établie pour les liquides, s'applique aux corps poreux, pourvu que les gaz soient difficilement liquéfiables; en d'autres termes, chaque gaz du mélange est absorbé comme s il était seul, à

la pression qu'il a dans l'atmosphère extérieure finale; seulement le temps de la saturation pour un mélange gazeux est beaucoup plus long que pour chacun des gaz qui entrent dans le mélange.

La loi trouvée par Joulin pour les échanges entre des gaz condensés par des corps poreux et des atmosphères limitées est une conséquence de la précédente : Véquillhre qui tend à s établir répond à la condensation, par le corps épuisé de gaz, d'un mélange gazeux formé des atmosphères intérieure et extérieure. Le temps nécessaire pour atteindre l'équilibre, inégal pour les différents gaz du mélange, est encore plus long que pour l'absorption des mélanges gazeux.

Pour les corps poreux imbibés de liquides, Joulin a constaté que le pouvoir absorbant est en partie conservé et varie avec la pression et la température suivant les lois indiquées ci-dessus. Le temps nécessaire pour obtenir la saturation et les échanges est très-augmenté.

Enfin, Joulin a expérimenté sur des liquides renfermés dans des membranes (caoutchouc) et placés dans des atmosphères gazeuses; les absorptions ici encore suivent les mêmes lois, mais se font plus lentement que pour les liquides à surface libre.

b° Le phénomène d'absorption des gaz est toujours accompagné d'un déffagement de chaleur, ce qui démontre bien que les gaz se condensent dans le corps poreux. Ils s'y trouvent probablement liquéfiés et, dans certains cas, paraissent même y occuper un volume moindre qu'ils n'exigeraient à l'état liquide, tel du moins que nous l'obtenons sous l'influence de la pression. L'absorption des gaz n'est pas proportionnelle au degré de porosité des diverses espèces de charbons; elle n'a plus lieu, si les pores deviennent ou trop grands ou trop petits; c'est ainsi que le charbon de liège, qui est très-léger, et que le graphite, dont les pores sont extrêmement petits, n'absorbent rien ; trop pulvérisé, le charbon n'absorbe plus les gaz.

L'absorption n'est pas non plus un simple effet physique de cette porosité, car d'autres substances également poreuses n'offrent pas la même faculté d'absorption. Il en résulte que le pouvoir absorbant d'un gaz par le charbon est une propriété spéciale, absolument comme la solubilité dans l'eau, l'alcool ou l'éther, la coercibilité, etc.

« La transmission d'un gaz absorbable, dit Odling en commentant Graham, à travers un septum de charbon compacte, tel que le charbon des noix de coco, employé par Hunter (de Belfast), charbon qui absorbe environ huit dixièmes de son volume de mercure et 111 fois son volume d'ammoniaque, se produirait de deux manières : une partie du gaz passerait à travers les pores délicats du charbon, comme gaz, par diffusion, avec une vitesse inversement proportionnelle à la racine carrée de son poids spécifique, tandis qu'une partie, se liquéfiant dans le charbon par la condensation capillaire, passerait à travers le charbon comme liquide et s'évaporerait de l'autre côté, de la même manière qu'un gaz liquéfié par solution dans une membrane humide. On peut concevoir que, dans certaines formes compactes de charbon, la transmission du gaz par diffusion pourrait être inappréciable, comparée à sa transmission par liquéfaction et par évaporation. »

6° Occlusion des gaz par les métaux. Henri Sainte-Claire Deville, le premier, a découvert que le fer et le platine, chauffés au rouge, sont perméables à l'hydrogène, tout comme le caoutchouc. Voici l'une de ses expériences, faite en commun avec M. Troost. Aux extrémités d'un tube en fer, d'une épaisseur de

o à 4 millimètres, sont soudés à l'argent deux tubes en cuivre d'un plus petit diamètre. Le tube de fer, entouré d'un tube de porcelaine, est cbauffé dans un fourneau où l'on alimente la combustion avec le vent d'un soufflet. On iait circuler dans le tube un courant d'hydrogène qui se dégage par un long tube abducteur plongeant dans le mercure. En arrêtant le dégagement d'hydrogène, le mercure remonte dans le tube vertical jusqu'à une hauteur de 74 centimètres, peu différente de la hauteur barométrique. Il faut en conclure que l'hydrogène traverse les parois du tube métallique, comme par une aspiration, pour se mélanger avec l'air atmosphérique.

L'appareil est disposé de façon à amener un courant d'azote dans le tube de porcelaine ; l'hydrogène du tube de fer va se diffuser par osmose dans le courant d'azote, et y déterminera encore un vide plus ou moins parfait. Si l'on fait au contraire arriver l'azote à l'intérieur du tube de fer et l'hydrogène dans le tube de porcelaine, ce dernier gaz pénètre dans le tube métallique et le manomètre accuse une élévation de pression qui peut aller jusqu'à deux atmosphères.

Nous ne pouvons passer sous silence ici les belles recherches de M. Cailletet sur le passage de l'hydrogène à travers le fer chauffé et les explications qu'il en a tirées de différents phénomènes métallurgiques. Nous les exposerons d'après l'intéressant article sur la Diffusion des gaz de M. de Luynes [Rev. des cours scientifiques, 18G8, n° 52).

M. Cailletet soumet au laminoir des portions de canons de fusil. Il obtient ainsi des cylindres plats dont les deux extrémités sont ensuite soudées, et qu'on peut comparer à deux rectangles formés de lames en contact et soudées sur les bords.

Ces cylindres plats étant soumis à la haute température d'une forge à réchauffer, les gaz du foyer pénétrant à travers le fer chauffé, les parties non soudées se séparent et le canon de fusil reprend sa forme cylindrique et son volume primitif.

C'est à cette pénétration du fer par les gaz que M. Cailletet attribue la formation des soufflures qui recouvrent souvent les pièces de forge de grandes dimensions, et surtout les pièces pour blindages, au moment où on les extrait des fours à souder.

Supposons en effet une pièce de fer fortement chauffée et renfermant dans sa masse des cavités plus ou moins grandes. Les gaz du foyer vont pénétrer dans les cavités à travers le fer et s'y accumuler comme dans le canon de fusil aplati ; la pression deviendra assez forte pour opérer la distension du métal ramolli et produire des soufflures ; si l'on perce une de ces soufflures en retirant la pièce du foyer, il se produit un jet de gaz combustibles.

Si, au lieu d'employer du fer renfermant dans sa masse des vides plus ou moins nombreux, on se sert de fer parfaitement doux et homogène, tel que celui qu'on obtient en chauffant à une température élevée de l'acier fondu, on remarque que ces lames de fer se transforment en acier sans qu'il se produise aucune ampoule à leur surface.

Ce sont donc bien les gaz renfermés dans les caisses à cémentation qui traversent le fer et qui, pénétrant dans les cavités du fer, s'y accumulent sous une pression qui opère la distension du métal et produit une soufflure.

M. Cailletet conclut de ces recherches que, pour transformer en acier des pièces de fer dont les surfaces ne doivent pas présenter d'ampoules, il faut

DlFFUSiOX. r.4ri

employer un procède' rapide de ce'mentation et se servir de fer aussi homogène que possible.

Pour reconnaître la nature du gaz ([ui passe à travers le métal, M. Cailletet prend un large tube de fer aplati, le soude à Tune de ses extrémités et adapte, à l'autre bout, au moyen d'une soudure à l'étain, un tube de cuivre embouti de très-petit diamètre. Ce système est placé dans un cylindre de terre non vernie et chauffé au rouge dans un fourneau alimente avec du charbon de bois. La soudure à 1 etain étant refroidie, il se produit par le tube de cuivre un courant continu d'un gaz qui est de l'hydrogène presque pur.

On peut, au moyen du même appareil, évaluer la pression sous laquelle l'hydrogène se condense dans le tube; pour cela il suffit d'adapter à l'extrémité chi tube à dégagement un manomètre à air libre. On a constaté ainsi qu'un tube de fer dont les parois ont 2 millimètres d'épaisseur gonflait sous une pression de 54 centimètres de mercure ; un tube de 24 millimètres d'épaisseur ne gonfle plus, et l'absorption de l'hydrogène cesse au rouge blanc sous une pression de 68 centimètres.

M. Cailletet a reconnu que cette perméabilité du fer pour l'hydrogène existe encore à la température ordinaire.

Eu soumettant au décapage dans l'acide sulfurique étendu des lames de fer parf.dtement planes, on les voit se recouvrir d'ampoules nombreuses pendant l'action du bain acide. En perçant ces ampoules sous l'eau, il est facile de reconn;iître que le gaz qui se dégage est de l'hydrogène.

En construisant une ampoule artificielle, formée par des lames de large surface, et en y adaptant un tube de cuivre de petit diamètre, il suffit de plonger le système dans l'acide sulfuri(|ue ou chlorhyiirique étendu pour que le tube de cuivre laisse échapper des bulles nombreuses d'hydrogène. Ce gaz se dégage même à travers le mercure et n'est pas arrêté par une pression de 55 centimètres de mercure.

lien est du platine comme du fer. Henri Sainte-Claire Deville et Troost opèrent sur un tube de platine très-homogène et sans soudure ; ils le placent dans un tnbe de porcelaine plus large et moins long et le fixent au moyen de deux bouchons de liège (|ui ferment exactement l'espace annulaire, qu'on a rempli préalablement de fragments de porcelaine. On fait passer dans le même espace animlaire un courant d'hydrogène sec, en même temps qu'un courant d'air parfaitement sec dans le tube de platine, de telle sorte que l'air et l'oxygène circulent dans deux espaces séparés par une cloison de platine de plus de 1 centimètre d'épaisseur. A la température ordinaire l'air recueilli à sa sortie du tube de platine présente sa composition normale; mais, si l'on élève graduellement la température des deux tubes placés dans un bon fourneau, l'air se dépouille peu à peu de son oxygène et l'on voit de l'eau se condenser à la sortie du gaz, à un tel point qu'à 11 00 degrés environ le tube de platine qui reçoit de l'air sec ne laisse plus dégager que de l'azote et de la vapeur d'eau, qu'on peut condenser. L'hydrogène qui se dégage de l'espace annulaire est toujours pur, mais de moins en moins abondant. Si à un moment donné ou interrompt l'arrivée de l'hydrogène, il se fait un vide à peu près complet dans l'espace annulaire, le platine continuant à absorber l'hydrogène.

Graham a fait voir que cette propriété absorbante se manifeste à un bien plus haut degré encore avec le palladium qu'avec le fer et le platine. Un tube de palladium forgé dans lequel on a fliit le vide le conserve parfaitement à la

chaleur rouge dans l'air atmosphérique. Si le milieu où il est plongé est de l'hydrogène, il reste encore vide à 100 degrés, puis laisse passer un peu de gaz à 240 degrés, mais à 265 degrés et dans le voisinage du rouge il y a un passage continu et abondant des gaz dans le tube où l'on fait le vide à l'aide de l'aspirateur de Sprengel.

Si le gaz qui entoure le tube est du gaz d'éclairage, l'hydrogène seul passe, de même qu'il passe seul à travers le platine porté à la chaleur blanche. Or on sait que la vitesse de diffusion de l'hydrogène comparativement au gaz des marais, qui se trouve dans le gaz d'éclairage en quantité presque égale à celle de l'hydrogène, est comme 580 : 154 ; si dans le cas qui nous occupe les phénomènes étaient dus à la diffusion, il devrait y avoir, pour chaque 580 volumes d'hydrogène transmis, 154 volumes de gaz des marais. Mais le gaz des marais n'est pas transmis du tout.

Pour expliquer ces phénomènes si différents de la diffusion et de la transpiration, Graham a fait voir que l'osmose du gaz est précédée d'une absorption ou d'une occlusion de ce gaz dans la substance même du métal, et à cette occasion a institué les expériences suivantes que nous relaterons d'après Odling, dans la rédaction de Moigno.

Du fil de platine, fait avec le métal fondu et solidifié, a été chauffé au rouge et on l'a laissé se refroidir lentement dans un courant d'hydrogène sec. Après le refroidissement, il a été exposé librement à l'air pendant quelque temps, puis placé dans un tube de porcelaine ou de verre dur, dans lequel on a alors fait le vide avec l'aspirateur de Sprengel. Lorsque le vide a été fait, on a chauffé le tube au rouge, et alors le platine contenu dans le tube commença et continua de donner dugaz hydrogèneque l'on recueillait aumoyen de l'aspirateur deSprengel. La quantité d'hydrogène, mesurée à froid, montait à 21 pour 100 du volume du fil de platine. On s'est assuré que l'absorption ne dépendait pas de la surface, en étirant le fil à quatre fois sa longueur primitive et en répétant l'expérience dans laquelle on a reconnu que l'absorption n'avait pas augmenté, mais qu'elle avait plutôt diminué, nuisqu'elle ne s'élevait qu'à 17 pour 100.

Pour reconnaître l'effet de la texture, on a fait une expérience semblable avec de l'éponge de platine ; on a trouvé qu'elle absorbait et qu'elle dégageait 148 pour 100 de son volume d'hydrogène. On a fait des expériences avec du platine forgé ordinaire, et, dans trois expériences successives, on a trouvé qu'un morceau de ce platine avait retenu par occlusion 555, 495 et 585 pour 100 de son volume d'hydrogène, mesuré à froid, ce qui fait en moyenne 476 pour 100. Ainsi la forme intermédiaire de platine, plus poreuse que celle du platine fondu, mais plus compacte que sa forme spongieuse, s'est trouvée la plus absorbante. En nombre rond, un volume de ce platine a absorbé environ cinq volumes d'hydrogène qui, à la température de l'expérience, monteraient à quinze volumes. Maintenant, pour réduire par la compression 15 centimètres cubes, par exemple, d'hydrogène à 1 centimètre cube, il faudrait une pression de 15 atmosphères. Or, dans cette expérience, les 15 centimètres cubes d'hydrogène étaient condensés, non pas simplement dans un espace libre de 1 centimètre cube, mais dans un espace de 1 centimètre cube qui paraissait entièrement occupé par du platine, mais qui, en réalité, ne l'était pas tout à fait. En supposant que les pores du platine forgé forment la millième partie de son volume, la condensation de l'hydrogène indiquée ci-dessuscorrespondrait à celle qui serait produite par une pression de 15000 atmosphères.

Pour faire voir la force avec laquelle l'hydrogène est retenu par le platine, on a chargé d'hydrogène, comme ci-dessus, un autre morceau de platine forgé, puis on l'a chauffé graduellement dans un tube où l'on avait fait le vide. Exposé pendant une heure à une température de 200 degrés, il n'a pas dégagé un atome de gaz- A une température peu inférieure à celle du rouge visible, le gaz ne s'est pas encore dégagé. A une température suffisante pour ramollir le verre (500 degrés), on a recueilli en dix minutes 1,72 centimètres cubes d'hydrogène; chauffé pendant une heure dans un fourneau à combustion, le platine a cédé encore 8,20 centimètres cubes d'hydrogène, ce qui fait en tout 9,92 centimètres cubes, ou 579 fois le volume du platine employé dans l'expérience. Le même morceau de platine, chargé d'hydrogène, a été conservé pendant deux mois dans un tube de verre scellé, qu'il remplissait presque entièrement. Au bout de ce temps, le tube ne contenait pas du tout d'hydrogène, ce qui prouve que le platine qui y était renfermé n'en avait point dégagé.

L'absorption de l'hydrogène par le platine a lieu à une température bien inférieure à celle qui est nécessaire pour que le gaz absorbé se dégage. Ainsi du platine en feuille a absorbé 76 pour 100 de son volume d'hydrogène à 100 degrés, et 145 pour 100 à 250 degrés.

Outre la faculté de condenser les gaz, le platine présente encore la propriété de déterminer la combinaison de certains mélanges gazeux. Ainsi, si l'on fait arriver, dans l'air, un jet d'hydrogène sur de la mousse de platine, l'hydrogène se combine avec l'oxygène de l'air et donne de l'eau ; la chaleur dégagée par cette action chimique est assez intense pour porter le platine au rouge. De même, si l'on introduit de la mousse de platine dans un mélange de deux parties d'hydrogène et une partie d'oxygène, la combinaison se fait instantanément avec détonation. Le platine en feuilles très-minces ou en fil assez fin peut produire les mêmes effets, et cela d'autant plus aisément que les surfaces de contact sont plus multipliées : ainsi une feuille de platine enroulée sur un tube de verre n'a aucune action sur le mélange détonant d'hydrogène et d'oxygène, tandis que cette action est instantanée, si l'on chiffonne cette feuille comme une bourre de fusil. Les autres métaux de la mine de platine ont la même action ; il en est de même des feuilles minces d'or et d'argent portées à environ 500 degrés.

Quant à la nature de cette action, elle paraît dépendre à la fois du phénomène de condensation des gaz, de l'étendue et de l'état de la surface des corps poreux; la chaleur qui se développe aux points oîi la condensation est la plus puissante active considérablement l'action chimique.

Le palladium paraît être un métal tout à fait spécial dans ses rapports avec l'hydrogène. Une feuille de palladium forgé, qui avait été maintenue à une température non supérieure à 245 degrés et qu'on avait laissée se refroidir lentement dans un courant d'hydrogène, n'a pas dégagé moins de 52 fois son volume de gaz en un quart d'heure, lorsqu'on la chauffa ensuite dans le vide. On a même trouvé que cette température, comparativement basse, était supérieurs à la température la plus favorable à l'absorption du gaz. Car, après qu'on l'eut maintenue pendant trois heures à une température comprise entre 90 et 97 degrés, et qu'on l'eiit laissée refroidir pendant une heure et demie, la feuille avait absorbé 645 fois son volume d'hydrogène, mesuré à froid. Même à la température ordinaire, le palladium absorbe 576 fois son volume, pourvu qu'il ait été porté depuis peu à la chaleur de l'ignition dans le vide. L'éponge de palladium, chauffée à 200 degrés dans un courant d'hydrogène, et que l'on a laissée se

o4G DIFFUSION.

refroidir lentement, a donné ensuite jusqu'à 686 fois son volume de gaz. Maintenant, si l'absorption, par le platine chaulfé au rouge, de 5 fois son volume d'hydrogène, est diflicile à comprendre, combien est-il plus difficile d'imaginer l'absorption de 5 à 600 fois son volume d'hydrogène par du palladium chauffé modérément ! Malgré la légèreté du gaz, cette absorption considérable de l'hydrogène parle palladium est suffisante pour augmenter d'une manière sensible le poids apparent du métal. Mais la rétention d'une pareille charge de gaz n'est pas complète, une partie de l'hydrogène condensé se dégage ou se volatilise lentement par l'exposition à l'air du palladium qui en est chargé. L'hydrogène condensé dans le palladium est capable d'exercer ces actions particulières de réduction qui, dans les circonstances ordinaires, ne sont produites que par le gaz à l'état naissant. Aussi le palladium hydrogéné réduit rapidement le permanganate de potasse, blanchit l'ioilure d'amidon, etc. Enfin, le pouvoir absorbant du palladium se manifeste à des degrés divers sur différents liquides. Ainsi, on a trouvé que 1000 volumes de palladium en feuilles absorbaient 1 volume d'eau, 5 volumes et demi d'alcool, et 1 et demi d'éther; résultats qui indiquent un rapport électif spécial du métal pour ces différents liquides.

L'absorption de l'hydrogène par le cuivre à la température de l'ignition, et sous la forme de fil, s'élève à 50 pour 100 ; à l'état d'épongé, à 60 pour 100. L'or, sous la forme de cornets d'épreuve, a été trouvé capable d'absorber 48 pour 100 d'hydrogène, 29 pour 100 d'oxyde de carbone, 16 pour 100 d'acide carbonique, et 20 pour 100 d'air; mais presque tout cet air absorbé était de l'azote. Avant de charger les cornets de ces gaz, il était nécessaire de les tenir pendant quelque temps à la chaleur de l'ignition, dans le vide, afin d'en expulser le gaz qu'ils avaient absorbé spontanément dans le moufle. Ce gaz, qu'on peut appeler le gaz naturel des cornets, montaità 212 pour 100 et se composait principalement d'hydrogène et d'oxyde de carbone. Vargent se distingue des métaux ci-dessus par sa préférence pour l'oxygène. Dans différentes expériences, les fils d'argent chauffés au rouge ont absorbé 74 pour 100 d'oxygène et près de 21 pour 100 d'hydrogène. De l'éponge d'argent a absorbé 722 pour 100 d'oxygène, 92 pour 100 d'hydrogène, 51 pour 1 00 d'acide carbonique et 15 pourlOl) d'oxyde de carbone. Une feuille d'argent exposée à l'air, à la chaleur rouge, a absorbé 157 pour 100 d'oxygène et 20 pour 100 d'azote; de sorte que, tandis que l'air atmosphérique contient 21 pour 100 d'oxygène et que l'air absorbé par l'or n'en contient que 5 pour 100 environ, l'air absorbé par l'argent ne contient pas moins de 85 pour 100 d'oxygène.

Le fer est spécialement caractérisé par la facilité avec laquelle il absorbe l'oxyde de carbone, quoiqu'il absorbe assez facilement l'hydrogène. Du fil de fer ordinaire, soigneusement décapé et chauffé dans le vide pour le débarrasser de son gaz naturel, puis chauffé dans dilférentes atmosphères, a absorbé 46 pour 100 de son volume d'hydrogène et 415 pour 100 d'oxyde de carbone. Le gaz naturel du fer forgé, tiré de la forge où il avait été chauffé, se composait principalement d'oxyde de carbone, et, dans différentes expériences, il s'est élevé de 700 à 1260 pour 100 ; de sorte que, pendant sa préparation, le fer paraît se charger par occlusion de plus de 7 fois son volume d'oxyde de carbone, qu'eusuite il conserve toujours. La découverte de cette propriété que possède le fer d'absorber l'oxyde de carbone est d'une grande importance pour la théorie de l'aciération. 11 paraît que l'oxyde de carbone (G-0-) est alors absorbé réellement par la substance du fer, puis décomposé à une température différente en carbone (C)

qui, se combinant avec le fer, le convertit en acier et en acide carbonique (CO^) qui, en se dégageant de la surface du fer, donne naissance à de petites boursouflures.

II y avait de l'intérêt à s'assurer si lefer sidéral, c'est-à-dire le fer des météorites, contenait naturellement du gaz, et, s'il en contenait, à déterminer la nature de ce gaz. En conséquence, M. Graham a fait chauffer dans le vide, pendant deux heures et demie, 45 grammes ou 6 centimètres cubes du fer météorique de Lenarto, et il en a extrait 16,5 centimètres cubes de gaz consistant principalement, non en oxyde de carbone, mais en hydrogène, dans la proportion de 85,5 pour 100 au moins de tout le gaz dégagé, le reste se composant surtout d'azote et d'oxyde de carbone. 11 §uit évidemment de là que la météorite, aune certaine époque, a été à l'étatd'ignition dans une atmosphère principalement formée d'hydrogène ; et, si l'on en juge parle volume du gaz dégagé, l'atmosphère d'hydrogène a dû être fortement condensée. Car, même sous la pression atmosphérique ordinaire, le fer tellurique absorbe à peine la moitié de son volume d'hydrogène, tandis que ce fer sidéral en a cédé plus de deux fois et demie son volume. On sait que le Père Secchi, dans la classification des étoiles d'après leurs spectres, en a distingué une classe ayant pour type a de la Lyre, dont le spectre est essentiellement celui de l'hydrogène.

CoNsmÉRATioiss THÉORIQUES, Commc on l'a vu dans ce qui précède, pour les gaz pas plus que pour les liquides il n'y a aucune relation entre les volumes de diffusion et le poids atomique ou l'équivalent chimique. Il n'y a guère que la densité relative des gaz qui intervient, et nous avons déjà indiqué plus haut qu'on a tenté d'expliquer les phénomènes de diffusion par l'inégalité de volume moléculaire des divers gaz.

Dalton regardait la diffusion des gaz comme une conséquence nécessaire de la force d'expansion qui les caractérise; dans cette manière de voir, chaque gaz se dilaterait jusqu'à ce que tout l'espace qui lui est abandonné soit rempli d'une atmosphère de ce gaz, d'une densité propoiflionnelle à sa quantité ; si l'espace en question renferme déjà un autre gaz, le premier ne s'y diffuse pas moins comme dans le vide, mais cette diffusion est mécaniquement retardée par la présence des molécules d'un gaz différent.

Graham objectait que, si l'explication de Dalton était vraie, on devrait observer une élévation de température du fait même du mélange des gaz. Mais Allen- Miller fait remarquer que les molécules des gaz glissent les unes sur les autres sans frottement et que dès lors la température ne peut s'élever. Dès lors aussi l'objection de Graham est sans fondement.

Dans la diffusion des liquides, il y a très-probablement attraction superficielle entre les molécules des deux liquides, et l'extension de cette hypothèse aux gaz permettrait peut-être de se rendre compte en partie des phénomènes qu'offrent leurs mélanges.

Quant aux phénomènes d'osmose, en considérant avec Deville que la chaleur dilate les pores intermoléculaires des métaux tels que l'argent, le platine, le fer, on conçoit que ceux-ci livrent passage aux gaz à partir d'un certain degré de température.

Reste à dire un mot de l'absorption des gaz par les solides ; il est probable qu'il ne s'agit pas là d'un fait purement physique, mais que les rapports de composition chimique y interviennent pour leur part. Quoi qu'il en soit, il faut

admettre que, de même qu'un gaz est liquide dans un liquide qui le tient en dissolution, il est solide quand il est dissous par un solide.

Déjà Faraday avait assimilé les gaz à des vap<;urs, les points de condensation aux points d'ébullition, et présagé la liquéfaction et la solidification de tous les gaz sous des pressions suffisantes. Du reste, dans les phénomènes d'occlusion des gaz parles métaux, ces gaz se trouvant réduits à un volume moindre que celui qu'ils occupent à la pression nécessaire pour les liquéfier et même pour les solidifier, il n'y a plus rien d'extraordinaire à admettre qu'ils s'y trouvent à fétat solide.

— En résumé, l'étude de la diffusion des liquides et des gaz, quoiijue offrant encore bien des obscurités et des lacunes, a déjà donné lieu, comme on a pu le voir, à de nombreuses applications, à la création de méthodes nouvelles d'analyse, à la dialyse entres autres, enfin a permis d'interpréter des faits tant d'ordre biologique que physique, dont l'explication, sans elle, eût été impossible.

§ m. Diffusion des solides- Dans cc chapitre additionnel, nous indiquerons brièvement des faits extrêmement intéressants et qui paraissent être du même ordre que les précédents.

Violle, en chauffant un creuset de porcelaine engafré dans un creuset de graphite à 1500 degrés, température à laquelle la porcelaine commence à se ramollir, constata après refroidissement que le creuset de porcelaine non-seulement était noirci à la surface de manière à ressembler absolument à un creuset de charbon, mais encore que la coloration noire avait pénétré dans la masse du creuset à une certaine profondeur. En n'élevant la température qu'à 1000 degrés, on observe le même phénomène, mais la coloration noire ne pénètre pas aussi profondément, à moins que l'action de la température ne soit très-prolongée.

Colson a fait des observations analogues. Ainsi il a constaté qu'en chauffant un fragment de fer-blanc dans du noir de fumée le fer s'imprègne peu à peu de charbon et se transforme d'abord en acier, puis en fonte, et qu'inversement le charbon est pénétré par du fer. Cette diffusion a lieu déjà au rouge, mais on peut l'observer même à la température de 250 degrés, à la condition de maintenir celle-ci pendant vingt-quatre heures. En multipliant les expériences, Colson arriva à ce résultat qu'à des températures élevées le courant de diffusion est plus actif du charbon vers le feu, comme on l'observe dans la fabrication de l'acier de cémentation, et à de basses températures du fer vers le charbon.

Avec le platine rien de pareil ne s'observe. On peut en conclure avec Colson que, pour la diffusion des solides comme pour la diffusion des liquides, le phénomène ne peut se produire qu'à la condition que les deux corps placés en contact aient de l'affinité l'un pour l'autre ou mieux puissent donner lieu à une réaction chimique. Ainsi de l'argent pur en présence du chlorure de sodium sec perd de son poids à une température inférieure au rouge, et dans la masse de sel marin on voit se produire une couche brune due à la diffusion du chlorure d'argent formé vers le chlorure de sodium. En chauffant une corde de piano en acier dans de la chaux pure placée dans un creuset de charbon entouré de noir de fumée, le fer gagne en poids par le calcium dont il est pénétré; l'analyse chimique du produit permet de s'en assurer aisément. Le fil, chauffé plusieurs fois dans les mêmes conditions, finit par devenir fragile. Du sulfure de fer bien poli chauffé sur une lame de cuivre cède de son soufre à ce dernier métal. Nous ne multiplierons pas davaii-