SECOND PROBLÈME

De V Analyse de V Air atmosphérique .

L’air atmosphérique est formé de 79 parties d’azote et de 2 j parties d’oxigène -, il contient en outre un atome d’acide carbonique et une quantité d’eau variable. On peut déterminer la quantité dé acide carbonique au moyen de l’eau de baryte, qui s’en empare et donne naissance à du carbonate insoluble -, il s’agit simplement d’agiter ce liquide avec l’air contenu dans un grand ballon , de faire le vide dans celuici lorsque tout l’acide carbonique s’est combiné avec la baryte , d’y faire arriver une nouvelle quantité d’air, de l’agiter de nouveau , et de répéter trente ou quarante fois cette opération : par ce moyen , l'acide se trouve assez abondant pour former avec la baryte une quantité de sous-carbonate susceptible d’être pesée : or , on sait par les analyses des sels quelle est la quantité d’acide carbonique et de baryte qui entre dans la composition du sous-carbonate de baryte ( voyez le Tableau des sous-carbonates , à la fin de ce vol.) ; par conséquent on connaît combien l’air analysé contient de cet acide. Suivant M. Thénard , bn aurait trouvé dans une expérience de ce genre que l’air renfermerait de son poids d’acide carbonique 5 mais , comme l’a remarqué ce savant professeur, cette quantité nous paraît trop faible.

On peut déterminer la quantité de vapeur aqueuse contenue dans l’air , en faisant passer une quantité connue de celui-ci à travers du chlorure de calcium parfaitement desséché qui en absorbe l’humidité*, la quantité dont son poids augmente indique le poids de l’eau renfermée dans le vo~

1)E ^ANALYSE DF. l’aIII ATMOSPHÉRIQUE.

lume d’air sur lequel on agit. Saussure a trouvé , dans une de ses expériences , que 34 .,277 décimètres cubes d’air contenaient, à la température de i8°>75, 5,oi décigrammes ou 10 grains d’eau.

On connaît plusieurs moyens de déterminer les proportions d'oxigène et d'azote qui constituent l’air. On donne improprement le nom d 'eudiomètres aux instrumens à l’aide desquels on peut apprécier la quantité d’oxigène qu’il renferme ; ceux qui sont le plus généralement employés sont le gaz hydrogène , le gaz deutoxide d'azote et le phosphore»

Analyse par le gaz hydrogène. On sait positivement , i°. que l’hydrogène et Ï oxigène gazeux se combinent à une température élevée et donnent naissance à de l’eau ; 2°. que toutes les fois que cette combinaison a lieu , elle se fait dans le rapport de 2 parties d’hydrogène et d’une d’oxigène en 'volume: ainsi, si l’on avait 63 pouces cubes d’un mélange gazeux susceptible de s’enflammer, et qui se transformât entièrement en eau après l’inflammation dans un instrument convenable , on pourrait affirmer que le méllange était formé de 4^ pouces cubes d’hydrogène et de !2i d’oxigène , ou , ce qui revient au même, de 2 d’hydrotgène et d’un d’oxigène en 'volume . Nous avons déjà établi (ce fait par une expérience directe , en donnant la description de l’eudiomètre de Yolta ( pag. 94 du icv vol.). L’anaelyse de l’air par le gaz hydrogène repose entièrement sur feces données. Supposons qu après avoir dépouillé 100 parüties d’air atmosphérique de tout l’acide carbonique qu’il crenferme , on desire connaître combien il contient d’oxi- *lgène , on l’introduira dans le tube TT de l’instrument ii[ fîg. 4[) 1 tom. icr ) , dans lequel on fera également arriver uoo parties de gaz hydrogène pur, en se conformant pour lies manœuvres aux préceptes indiqués pag. 95 ^ tom. 1e1 • pn fermera les robinets , et on enflammera le mélange à

l’aide de l’étiticelle électrique* il se formera une certaine

quantité d’eau aux dépens de tout l’oxigène de l’air et d’une portion de l’hydrogène employé, en sorte qu’il y aura un résidu gazeux composé de l’excès d’hydrogène et de l’azote qui entre dans la composition de l’air 5 on déterminera quelle est la quantité de ce résidu , en mettant dans le bas» sin B un tube de verre gradué , ouvert par une de ses extrémités, rempli d’eau et renversé : en effet, en ouvrant le robinet supérieur R , le gaz contenu dans le corps de l’instrument TT' passera dans le tube gradué, chassera une portion de l’eau qu’il contient , et on pourra aisément en apprécier la ^quantité : nous devons cependant prévenir que , pour la déterminer exactement, il faudra dévisser le tube gradué, l'enlever, boucher son extrémité ouverte , et le plonger perpendiculairement dans l’eau , afin de rétablir le niveau entre le liquide de l’intérieur du tube et celui de l’eau de la cuve dans lequel on l’introduit. Supposons qu’après l’expérience (1) le résidu gazeux se trouve être de i 3 7 ; voici comment on raisonnera : on a employé 100 parties d’air et 100 parties de gaz hydrogène 5 on obtient un résidu de i3^ parties : donc 63 parties de gaz ont disparu pour former de l’eau. Ce gaz ne peut être qu’un mélange d’oxigène et d’hydrogène , et , d’après ce que nous avons dit , il doit contenir 21 parties d’oxigène et ^2 parties d’hydrogène. Il est évident dès-lors que , dans les 100 parties d’air atmosphérique analysé, il n’y a que 21 parties d’oxigène 5 les 79 autres parties doivent être de l’azote. Pour s’assurer de la justesse de ce raisonnement , on recommencera l'expérience en employant 100 parties d’air atmosphérique et 42 parties d’hydrogène , et on trouvera à la fin que le résidu n’est que de 79 parties : or , si on retranche des 142

(1) Nous ferons connaître dans l’article suivant combien il est important , dans ces sortes de travaux, d’avoir égard à la température et à la pression de l’air.

UE l’analyse de l’air ATMOSPHERIQUE.

parties employées les 79 qui restent, où verra que (>3 parties ont servi à former de l’eau , et /Jue le gaz résidu est de l’azote pur.

M. Gay-Lussac , à qui la science «est déjà si redevable , i’a encore enrichie d’un eudiomètre plus simple que celui dont nous avons donné la description , et qui remplit mieux l'objet auquel cet instrument est destiné. On ne saurait opérer avec exactitude, dit M. Gay-Lussac, sans remplir les deux conditions suivantes : i°. l’eudiomètre doit être fermé au moment de l’explosion pour que le gaz sur lequel on agit ne se perde point 5 i°. il ne doit point se former de vide dans l’instrument, car alors l’air contenu dans l’eau se dégagerait et augmenterait le résidu gazeux. Voici la description de l’instrument proposé par ce savant. (For ez pl. 2 , fig. 6. )

<c o p est un tube de verre épais , fermé à sa partie supérieure par une virole a b de laiton ou de tout autre métal , portant une boule intérieure c opposée à une autre boule ci , entre lesquelles doit passer l’étincelle électrique* B La boule d est portée par un fil métallique e f en spirale , maintenu à frottement dans le tube de verre. Cette disposition permet de rapprocher ou d’écarter à volonté les deux boules c et cl , et elle est d’ailleurs extrêmement simple. L’extrémité inférieure de l’eudioraètre porte une virole g h , [destinée à donner de la solidité à l’instrument. A celte vi- Irole est fixée, par une vis <7, une plaque circulaire ik mobile autour de la vis qui lui sert d’axe; elle porte à son ticentre une ouverture conique , fermée par une soupape i qui , lors de son mouvement, est maintenue par la tige s vnn : la petite goupille n fixe l’étendue de l’ascension de fa soupape. Au moment de l’explosion , la soupape , pressée de haut en bas, reste évidemment fermée; mais aussi- 1 ôt qu’il se fait un vide dans l’eudiomètre, l’eau soulève :?a soupape et vient le remplir. Pour que la plaque i k ait

dû

498 quatrième partie.

plus de solidité , elle entre dans une petite échancrure fc, pratiquée dans le prolongement l de la virole g h . La main en métal M % dont nous ne représentons ici qu’une partie , est destinée à fixer l’instrument pendant que Ton opère j elle est terminée par une virole brisée que la vis /^presse contre l’eudiomètre. » ( Annales de Chimie , février 1 8 1 7. )

Avant de terminer tout ce qui est relatif à l’analyse de l’air par le gaz hydrogène , nous devons rappeler que celui-ci doit être excessivement pur , car s’il contenait du carbone , une portion de l’oxigène de l’air serait employée à transformer le carbone ea acide carbonique, et l’on ne pourrait plus compter sur les résultats, à moins d’absorber l’acide formé, et de déterminer quelle est la quantité d’oxigène qu’il renferme. M. Théodore de Saussure pense , en outre , qu’il se forme pendant la détonnation , aux dépens de l’oxigène et de l’azote de l’air , un peu d’acide nitrique , et même un peu d’ammoniaque aux dépens de l’hydrogène et de l’azote 5 mais ces produits sont en trop petite quantité pour pouvoir exercer quelqu’influence sur les résultats de l’analyse.

Analyse par le gaz deutoxide d’azote . Fontana est le premier qui ait employé le gaz nitreux comme eudiomètre; mais M. Gay-Lussac a tellement perfectionné ce moyen d’analyse , qu’il peut en être regardé comme l’inventeur. On sait que 100 parties de gaz nitreux en volume, placées sur l’eau avec 33,33 parties de gaz oxigène, les absorbent, et donnent naissance à de l’acide nitreux • tandis que le même nombre de parties de gaz nitreux, placées sur l’eau avec une beaucoup plus grande quantité de gaz oxigène, en absorbent 5o , et forment de l’acide nitrique : dans le premier cas , lorsqu’on ne met pas un excès d’oxigène , l’absorption de ce gaz est le tiers de celle du gaz nitreux employé ; dans le second cas , elle est de moitié. C’est d’après ces données que M. Gay-Lussac a construit un petit

DE L'ANALYSE DE LaIR ATMOSPHÉRIQUE. ^99

instrument très-ingénieux pour faire l’analyse de l’air. On introduit dans un gobelet plein d’eau et renversé sur la cuve , 100 parties d’air et ioo parties de gaz nitreux ; il se forme sur-le-champ , aux dépens de l’oxigène contenu dans les ioo parties d’air, du gaz acide nitreux rouge, qui ne tarde pas à se dissoudre dans l’eau; le résidu gazeux est composé d’azote et de l’excès de gaz nitreux employé; on le fait passer dans un tube gradué pour le mesurer : supposons qu’il y en ait 116 parties, il faudra conclure que 84. parties du mélange ont été employées à la formation de l’acide nitreux : or, cet acide est composé de 3 parties de gaz nitreux et d’une d’oxigène : donc les 84 parties résultent de 63 parties de gaz nitreux et de 21 d’oxigène ; et il est évident que les 116 parties de gaz qui restent à la fin de l’expérience se composent de 79 parties d’azote qui entrent dans la composition des 100 parties d’air , et des 3 y parties de gaz nitreux qui n’ont pas été employées.

Analyse par le phosphore . Le phosphore jouit de la propriété d’absorber l’oxigène de l’air à la température 01-

► dinaire , et mieux encore à une température élevée , de se \ transformer en acide phosphatique ou en acide phosphot rique, et de mettre l’azote à nu : il suffit donc , pour ana- [ lyser l’air par ce moyen, d’en mettre une quantité détert minée dans une cloche graduée placée sur le mercure ,

> dans laquelle on introduit un fragment de phosphore $ et un peu d’eau distillée , que l’on a préalablement fait I bouillir. Lorsque l’absorption du gaz oxigène a cessé , et | que le mercure ne remonte plus , on agite avec de l’eau le i| gaz azote qui reste , pour le débarrasser d’un peu de piiosq phore qu’il contient, et on le mesure. (Voyez Action du \t! phosphore sur T air } §92.) On pourrait encore employer II) un très-grand nombre de corps pour faire l’analyse de l’air ; tt! mais nous croyons avoir énuméré les principaux.

5oo quatrième partie.

Des Corrections relatives à la température et à la pression

de ï atmosphère.

L’analyse des gaz ne saurait être exacte si on n’avait pas égard à îa température et au degré de pression aucpiel ils sont soumis : en effet, lorsque dans une expérience on a obtenu un gaz quelconque , oh détermine son poids par son volume : on sait qu’un volume de gaz A pèse 2 grains • deux volumes du même gaz pèseront 4 grains , etc. : or, la température et la pression de l’atmosphère influent singulièrement sur le volume qu’occupe la même quantité de gaz.

Température. Il est évident que 100 parties de gaz , â la température de 4°° thermomètre centigrade, offriront un volume beaucoup plus considérable que lorsque la température ne sera que de 20°. Supposons maintenant que l’on desire connaître quel sera le volume de ces 100 parties à 20°. Nous avons établi (§ 21 ) que lorsqu’un gaz passe de o° à ioo° thermomètre centigrade , il se dilate de 0,87 5 de son volume ; nous avons dit encore que sa dilatation est uniforme , c’est-à-dire , qu’il se dilate autant de o° à io°, que de io° à 20° , de 3o° à 4o° , etc. 5 il est donc aisé de déterminer quelle sera sa dilatation pour chaque degré : en effet , elle sera de , ou , ce qui est la même chose , = 0,00875 , ou bien du volume qu’il occupe à o°.

Connaissant par ce moyen la quantité de sa dilatation pour chaque degré , il 11e sera pas plus difficile de la connaître lorsqu’il sera au-dessus de zéro. Supposons un gaz à 4o° + o° : s’il était à zéro , on connaîtrait sa dilatation pour chaque degré en divisant les 100 parties par 266 j ÿ maintenant on la déterminera en divisant les 100 parties par 266 | + 4° ? c’est-à-dire, par 3o6 § : or , 100 divisés par 3o6 1 donnent pour la dilatation de chaque degré 0,826.

DES CORRECTIONS RELATIVES A LA PRESSION, etc. OOl

Appliquons actuellement ces données au cas particulier dont il s’agit, savoir à la détermination du volume qu’occuperont, à 20°, ioo parties d’un gaz dont la température est de 4o°. Puisque la dilatation pour chaque degré est de 0,326 , onn’a qu’à multiplier cette quantité par 20, ce qui donnera 6,520* et retrancher ce produit des 100 parties : 011 aura alors 93,48 pour le volume que doivent occuper les 100 parties à 20°. On peut généraliser cette opération en disant : « On aura la dilatation du volume du gaz pour chaque degré en le divisant par 266 1 , plus le nombre d’unités dont la température du gaz est au-dessus de zéro* en prenant cette dilatation autant de fois qu’il y aura de degrés entre les deux températures , et en ajoutant la somme au volume, ou en l’en retranchant, suivant que ce volume devra être plus ou moins grand que le volume cherché. » ( M. Thénard. )

Pression. Cent parties de gaz (en volume) , à la pression atmosphérique de 76 centimètres, ne resteront pas les mêmes si la pression augmente ou diminue : dans le premier cas , elles se réduiront peut-être à 97 , 98 ou 99 , et , dans le second, elles pourront augmenter jusqu’à io3, io4,etc.r il s’agit donc de déterminer comment on peut reconnaître quel sera le volume de 100 parties de gaz à la pression de 74° 5 lorsque cette pression augmentera et qu’elle sera de 76, comme cela a lieu le plus ordinairement. On établira la proportion suivante : la pression de 76 est à la pression de 74 comme le volume 100 est au volume x que l’on cherche :

I On divisera 7400, ou le produit des deux termes moyens, j par 76 , et on aura pour quotient le quatrième terme de la ^ proportion 97,369 parties , ou le volume que les 100 pard tics de gaz occuperont à la pression de 76 centim. On voit

5o 2 QUATRIÈME PARTIE.

évidemment que ce calcul repose sur ce qui a été établi (tom. ier, pag. i43) ; savoir que les volumes des gaz sont en raison inverse de la pression à laquelle ils sont soumis.

De V Analyse du gaz provenant de la décomposition de

V ammoniaque par le feu.

Ce gaz est formé d’hydrogène et d’azote. On l’introduit dans l’eudiomètre avec un excès de gaz oxigène pur , et on J’enflamme 5 il se forme de l’eau aux dépens de l’hydrogène du gaz et de l’oxigène ajouté; le résidu est l’azote , plus h excès d’oxigène. Supposons que l’on ait agi sur 100 parties de gaz et sur 5o parties d’oxigène, et que l’on ait obtenu un résidu de 3 y ~ . il est évident qu’il y a eu 112 parties ~ employées à former de l’eau : or, dans cette quantité d’eau , il entre ^5 parties d’hydrogène -f- 3 7 -J- d’oxigène : donc les 100 parties de gaz analysé contiennent ^5 parties de gaz hydrogène ; d’où il suit qu’elles doivent renfermer 9,5 parties d’azote. Pour s’en assurer, on recommence l’expérience en prenant 100 parties de gaz provenant de la décomposition de l’ammoniaque, et en les enflammant seulement avec 3 7 parties j d’oxigène , on obtient 9,5 parties d’azote pour résidu ; le reste se trouve transformé en eau : on conclut que l’ammoniaque est formée de 3 parties d’hydrogène et d’une partie d’azote.

Analyse d'un mélange de gaz acide carbonique et de gaz acide sulfureux. Cluzel a prouvé que le premier de ces gaz n’est pas absorbé par le borax , tandis que l’autre l’est avec facilité : on devra donc employer ce moyen.

Gaz acide carbonique , et gaz acide hydro- sulfurique. L’acétate acide de plomb n’a point d’action sur le premier de ces gaz, tandis qu’il absorbe 1 autre avec rapidité,.

DE l’analyse DES GÀZ COMPOSÉS. 5o3

Gaz acide carbonique et azote. La potasse dissoute dans l'eau absorbe l’acide carbonique avec facilité , et n’agit point sur l’azote»

Nous pourrions multiplier ces exemples à l’infini ; mais nous nous contentons d’exposer ceux qu’il peut être plus utile de connaître : d’ailleurs , il sera toujours aisé , en se rappelant la manière dont les différons gaz se comportent avec les réactifs, de trouver les moyens de les séparer les uns des autres • il nous serait impossible de donner plus d’étendue à cet article sans dépasser les limites que flous nous sommes prescrites.

Tableau des Gaz qui agissent les uns sur les autres, et qui par conséquent ne peuvent pas se trouver ensemble.