ELEMENS

OXIGENE.

Lorsqu'on chauffe peu à peu jusqu'au rouge au moyen d'une lampe à double courant d’air de l'oxide rouge de mercure contenu dans une cornue de verre a, dont le bec est adapte solidement avec un bouchon de liege à l’une des tubulures du récipient 5 (fig. 1), on voit des bulles sortir de l'extrémité du tube de verre c, adapté de même avec un bouchon de liége à l’autre tubulure du récipient. Ces bulles s'élèvent et chassent l’eau d’une éprouvette e, renversée sur une planche de la cuve g, qui est remplie d’eau jusqu'à la ligne ombrée. Les premières bulles sont de l'air atmosphérique dilaté dans la cornue par la chaleur employée; car une température élevée depuis zéro jusqu’à cent degrés dilate l'air atmosphérique de plus du tiers de son volume. La caléfaction change la couleur de l’oxide de mercure, de même que celle de plusieurs autres corps ; mais le refroidissement lui rend sa teinte primitive. La couleur rouge devient très foncée, presque noire; puis la partie intérieure du col de la cornue commence à se tapisser, des gouttelettes d'un métal liquide se forment et ruissèlent dans le récipient, en même temps le développement des bulles s’accroît et ces phénomènes continuent tant que la cornue renferme encore des traces du corps rouge.

Pour mesurer le volume du corps qui a déplacé l’eau et déterminer le poids du métal obtenu, on fait l'expérience avec une éprouvette graduée e (fig. 2), d’une capacité de 20 pouces cubes par exemple et divisée en 20 parties égales et par conséquent en pouces cubes, et l'on emploie un tube de verre c, dont l'extrémité s'élève dans l’eprouvette. Que l’on chauffe par exemple 100 grains d’oxide de mercure jusqu’à ce qu'il ne reste plus rien dans la cornue et qu'on laisse refroidir celle-ci, afin que l'air reprenne dans les vases la même température qu’avant la calcination , le tube de verre s’elevant au-dessus de l’eau, l'air rentrera de l'éprouvette dans l'appareil. composé de la cornue a, du récipient #, et du tube de verre c; l'appareil contiendra exactement le même volume d’air qu'auparavant , et on obtiendra dans l’éprouvette le volume exact du corps produit par la calcination de l’oxide de mercure. Le métal liquide obtenu de cette manière pèse 92 grains, et la quantité d’eau déplacée dans l’eprouvette s'élève à 18, 6 pouces cubes; Or, 18, 6 pouces cubes du corps qui a expulsé l'eau pèsent environ 8 grains (Voyez air atmosphérique). Ainsi l’oxide de mercure employé pèse autant que le métal liquide et le corps gazeux dans lesquels la chaleur l’a décomposé.

Le mercure, le seul métal, qui soit liquide à la température ordinaire de l’air est, comme tous les métaux, un corps simple, c'est-à-dire un corps que nous ne pouvons décomposer. L’autre corps que la calcination sépare du mercure, est pareillement un corps simple que l'on nomme oxigene, ou un gaz oxigene, parce qu à l’état de liberté il est toujours gazeux. La force qui produit la combinaison de l’oxigene avec le mercure s'appelle affi-

OXIGENE. 5

nite chimique. Les apparences extérieures n’etablissent aucunedifférence entre l’oxigène et l’air atmosphérique, l'acide carbonique et tous les autres gaz incolores ; une . allumette allumée s’enflamme et brûle énergiquement, quand pn l’introduit dans une éprouvette remplie d’oxigene; dans l’air atmosphérique elle continue de brüler, mais ne sienflamme pas. Une allumette enflammee brüle dans l’air atmosphérique; mais s'éteint instantanément dans une éprouvette pleine d'acide carbonique. L’amadou allumée continue de brûler dans l'air, s'éteint dans l’acide carbonique et s’enflamme dans le gaz oxigene. Tous les corps en combustion brülent beaucoup plus rapidement dans le gaz oxigène que dans l'air atmosphérique.

On remplit de mercure, et l’on renverse sur ce métal un tube de verre (fig. 3) d'environ un pouce de diamètre intérieur et huit pouces de hauteur et l’on y introduit un petit morceau de phosphore que sa légèreté fera monter à la partie supérieure du tube. Ensuite, après avoir rempli d’oxigene un petit flacon, on laisse monter ce gaz par petites bulles du flacon dans le cylindre. Cela posé, si l'on a préalablement fait fondre le phosphore au moyen de quelques charbons ardens contenus dans un petit panier en fil de fer, chaque bulle d’oxigene occasionera une combustion et disparaîtra completement après son contact avec le phosphore. Avec une quantité suffisante de phosphore , on peut de cette manière faire disparaître par la combustion une grande quantité de gaz oxigène ; si on laisse arriver assez d’oxigène pour qu'une nouvelle addition de ce gaz ne produise plus de combustion, le phosphore a également disparu, et s'est transformé en un corps, jouissant de propriétés toutes différentes de celles du phosphore

6 OXIGENE.

et de l'oxigène. Il résulte de cette experience, que ce corps, portant le nom d’acide phosphorique, provient de union des deux substances en question.

Si au lieu d’oxigene on emploie de l’air atmosphérique, iln’y a qu'environ le cinquième du volume du gaz qui disparaisse, tandis qu'il se forme pareillement de l'acide phosphorique; les corps en combustion s’eteignant alors dans le gaz qui reste on en doit conclure que l'air atmosphérique contient de l'oxigène ; cause des phénomènes ordinaires de combustion, et en outre encore un autre gaz. Cette conjecture sera démontrée lorsque nous traiterons de l'azote et de l'air atmospherique. ‘+

L’oxigene est de tous les corps le plus intéressant pour nous; car il entre dans la composition de l'air atmosphérique, c'est la substance qui produit la combustion, c'est un des principes constituans de la majeure partie des combinaisons dont nous avons à nous occuper. Pour pouvoir étudier les propriétés de ce corps important, nous devons nous le procurer en quantité plus grande, et par conséquent à l’aide d’un procédé plus économique que celui qui consiste dans l'emploi d’une substance aussi chère que l’oxide de mercure. On se sert à cet effet d'un minéral, que l'on trouve dans la nature et que l'on appelle peroxide de manganèse; ce corps pris à l’état de pureté est formé de 100 parties de manganèse, métal se rapprochant du fer par ses propriétés, et de 56, 22 parties d’oxigene. La calcination ne lui enlève pas la totalité de son oxigène comme à l’oxide de mercure, etil reste toujours une combinaison de manganèse moins riche en oxigene, ei dans laquelle 100 parties de métal sont unies à 37, 48 parties d’oxigene. Pour opérer

cette décomposition de la manière la plus avantageuse, on se sert d'une bouteille de fonte qui puisse contenir une livre de peroxide de manganèse. Au goulot de la bouteille (Ag. 4) s'adapte un canon de fusil #, qui y entre avecfrottement et qui la ferme hermétiquement à la faveur d’une couche de bouillie de plâtre (du gypse calciné et gâché avec de l'eau) dont on l’enduit; à l’autre ouverture du canon de fusil s'adapte un bouchon c, muni d’un tube de verre d, qui est réuni par un tube de caoutchouc e avec un autre tube de verre f. Celui-ci se rend dans un gazomètre.

Le gazomètre consiste en deux cylindres de cuivre fixés l’un sur l’autre avec cinq tiges du même métal. (Fig. 5.) Deux de ces tiges sont creuses et établissent la communication entre les deux vases cylindriques; le tube zz descend presque jusqu’au fond, et le tube n s'arrête à la base supérieure du cylindre inférieur. Les robinets dont ces tubes sont armés permettent d’interrompre toute communication entre les deux cylindres. En b se trouve pareillement un petit tuyau pourvu d’un robinet, et vers le fond en £ il y a une ouverture susceptible d’être fermée avec un bouchon à vis.

Pour remplir d'eau le grand cylindre, on ferme avec la vis la grande ouverture du fond, on ouvre les trois robinets et on verse de l’eau dans le cylindre supérieur. Cette eau passe par les tuyaux m et n dans le cylindre inférieur , et l'air, qui s'y trouve, s'échappe par le tuyau /; aussitôt que l’eau s’est élevée au point de sortir par cette ouverture, on ferme le tuyau en tournant le robinet, et le reste de l'air sort alors par le tuyau x. Tout le gazomètre étant plein d’eau, on ferme aussi les deux autres robinets.

8 OXIGENE,

Apres avoir place dans un fourneau quadrangulaire ou sur un foyer'entre des pierres à four la bouteille remplie de peroxide de manganèse et fermée par le tuyau de fer 5, on la couvre avec des charbons ardens.

Le peroxide de manganèse, tel qu'on le rencontre dans le commerce n’est pas pur : il contient de l'hydrate de manganèse (composé d’eau et d’une combinaison de manganèse avec l'oxigène) et en outre d’autres substances encore. Quand la cornue s’echauffe il s'échappe d’abord de l'eau provenant de la décomposition (fig. 6) de l’hydrate de manganèse. Aussitôt qu’une allumette allumée s’enflamme devant l'ouverture du tuyau de fer, on y adapte le tube de décharge f dont l'extrémité recourbée £ entre jusqu’à une certaine profondeur dans le gazomètre par l'ouverture : débouchée préalablement. Le gaz développé du peroxide de manganèse sort par l'ouverture t du tube de verre, et monte en bulles à travers l'eau. Le tube de verre g qui communique par ses deux extrémités avec l'espace intérieur du gazomètre, montre la quantité du gaz contenu dans le gazomètre, le niveau de l'eau étant le même dans le tube et dans le gazomètre. Un canon de fusil dont on a cloué la lumière, et auquel on adapte des tubes de verre analogues après l'avoir rempli à moitié de peroxide de manganese, peut pareïllement servir pour développer de petites quantités d’oxigene. Des flacons ordinaires peuvent être substitués au gazomètre pour la récolte du gaz. Trois livres de peroxide de manganèse donnent par la caleination un pied cube d’oxigene.

Le gaz oxigène obtenu du peroxide de manganèse contient de l'acide carbonique si ce minéral renfermait des carbonates. L’oxide de mercure ne donne pas non

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plus du gaz oxigene pur. Pour obtenir ce gaz à l'état de pureté parfaite, tel qu'on doit l!’employer dans des essais chimiques rigoureux, on se sert du chlorate de potasse, combinaison d’acide chlorique et de potasse.

L’acide chlorique est une combinaison chimique de chlore, corps simple, et d’oxigene; la potasse résulte de l'union d’un métal (d’un corps simplepar conséquent), savoir le potassium avec l’oxigene; la potasse et l'acide chlorique, en se combinant, donnent un selcristallisé, qui fond à une température élevée, et qui, chauffé davantage se décompose de telle sorte, qu'il reste une combinaison de chlore et de potassium, et que l'oxigene se dégage de la combinaison avec le chlore et le potassium. 100 parties en poids de ce sel, donnent 39 parties d’oxigene. On remplit un petit tube de verre a (fig. 7) d’une quantité de chlorate de potasse suffisante pour que le sel fondu en occupe: le tiers ; on le ferme hermetiquement avec un bouchon traversé par le tube de décharge, et on chauffe le sel. au-dessus d’une lampe à esprit de vin. L'eau emprisonnée mécaniquement s'échappe alors des cristaux, qui, chauffés plus fortement, se fondent d’abord et se décomposent ensuite. Il faut continuer la décomposition du chlorate de potasse assez long-temps pour expulser tout l'air atmosphérique contenu dans la cornue, ensuite on laisse refroidir l'appareil après avoir engagé la pointe à dans un bain de mercure. Le gaz dilaté par la chaleur se condense alors dans le tube b, et le mercure y monte jusqu'à une certaine hauteur. Enfin on retire la pointe c du mercure après l’avoir bouchée avec de la cire, et en conserve ainsi le tube en le suspendant quelque part. Veut-on employer du gaz oxigene pur, on retire la cire sous le mercure et on chauffe le tube ; le

développement du gaz oxigène commence aussitôt que le mercure se trouve expulsé du tube. Dès qu'on a obtenu assez de gaz on traite de rechef l'appareil comme nous venons de le dire. Une petite quantité de gaz oxigene pur, suffisant pour chaque essai, un tel appareil peut servir pour beaucoup d'expériences.

La manière d'extraire le gaz oxigène d’autres oxides, suroxides et sels,sera exposée quand nous traiterons de ces substances mêmes. Tous les corps simples, à l'exception d’un seul peut-être , savoir le fluor, stuntssent avec l'oxigène, quelques-uns directement, d'autres par décomposition. Le camphre, le phosphore, le carbone, l'hydrogène et beaucoup de métaux se combinent directement avec l'oxigène. Pour qu'une telle combinaison puisse avoir lieu, ces substances doivent être élevées à une température déterminée, qui est le rouge pour le fer et le carbone, tandis que le phosphore se combine déjà à la température ordinaire avec le gaz oxigène de l'atmosphère. Ces phénomènes particuliers seront décrits ensemble dans le chapitre de la combustion des corps dans l'air atmosphérique. Le gaz oxigène n’entrant que pour le cinquième dans la composition de l'air atmosphérique, les phénomènes de la combustion ont lieu d'une manière bien plus belle dans le gaz oxigène pur.

Si l'on place un petit fragment de phosphore dans une cuillère suspendue au milieu d’une cloche pleine d’oxigene (/g. 8), et qu'on allume ce corps avec un fil de fer chaud, toute la cloche se remplit d'une lumière dont l'éclat ressemble à celui du soleil. Du soufre enflamme et introduit de la même manière, brûle avec une belle flamme bleue. Un charbon ardent brûle dans le gaz OXIgène avec une lumière éclatante. Lorsqu'après avoir fixé

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un petit morceau d’amadou à l'extrémité d’un ressort de montre tourné en spirale on y porte le feu, et qu'on introduit ce ressort d’une manière semblable dans la cloche , l’amadou brûle avec flamme et allume le ressort de montre qui sera consumé entièrement, si la quantité de gaz oxigène y suffit. On remplit cette cloche à l’aide du gazomètre, en la renversant pleine d’eau au-dessus du tuyau z, sur le cylindre supérieur de cet appareil. Si alors on ouvre le robinet m (fig. 9), l'eau descend, et. comprime le gaz oxigène dans le cylindre inférieur ; on n'a donc plus qu’à ouvrir le robinet du tuyau z pour que le gaz oxigène monte à travers ce tuyau et chasse l'eau contenue dans la cloche.

Le gazomètre lui-même est d'un emploi très commode dans les expériences sur la combustion. Si on ouvre le robinet m (ig. 10) l’eau descend et comprime le gaz oxigène dans le gazomètre; et si l’on ouvre alors également le robinet /, le gaz oxigène s'échappe par cette ouverture, et un ressort de montre ou un fil de fer, en brülant dans ce courant, présente le phénomène le plus beau. On allume ce ressort de montre en dirigeant le courant de gaz oxigène à travers la flamme d'une lampe à esprit de vin que l'on retire ensuite. Le phosphore donne une flamme d'une lumière intense; le fer au contraire ne donne que des globules isolés, rouges blancs, en fusion, et ayant une température tellement élevée, que, si l'on brüle des ressorts de montre dans.une eprouvette à fond mince remplie de gaz oxigène, les globules qui tombent percent le verre; on utilise la haute température produite par la combinaison du gaz oxigène avec d'autres corps, pour fondre des corps autrement infusibles, On visse alors en / encore une pointe de lai-

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ton ou de platine a onverture etroite, et on fait passer le courant de gaz oxigene à travers la flamme d'une lampe à esprit de vin. La combinaison du gaz oxigène avec les principes combustibles de l'esprit de vin donne une température si haute, qu’un fil de platine fond instantanément quand on le tient dans la flamme en A.

La combinaison de l’oxigene avec les corps simples fournit un grand nombre de substances composées : d'autant plus que, selon les diverses circonstances dans lesquelles il s’unit avec les corps simples l’oxigene s'y combine dans plusieurs proportions. Le phosphore, par exemple, se combine avec une plus grande quantité d’oxigene quand il brûle après avoir été enflammé, que quand il luit dans l'air atmosphérique à la température ordinaire.Le fer qui, sousl'influencede l'acide sulfurique, soustrait de l’oxigene à l’eau, se combine avec un tiers d’oxigene de moins que quand il s’oxide par la décomposition de l'acide nitrique. Le manganèse s’unit dans cinq proportions diverses avec l’oxigène, et surpasse sous ce rapport tous les autres corps.

La manière dont les combinaisons de l'oxigène se comportent les unes à l’égard des autres les a fait diviser en diverses classes ; en effet quelques-unes de ces combinaisons s'unissent de nouveau entre elles; le sulfate d’oxide de cuivre, par exemple, est un corps composé de cette nature. L’acide sulfurique est formé d’oxigene et desoufre, l'oxidede cuivrede cuivre et d’oxigène; une telle combinaison de deux corps oxigénés se nomme sel. De même que l'acide sulfurique se combine avec l'oxide de cuivre, de même plusieurs autres composés oxigénés s’y combinent, par exemple, l'acide phosphorique, qui est formé de phosphore et d'oxigène, l'acide nitrique, com-

OXIGENE. 13 posé d’azote et d’oxigene, l’acide carbonique, qui resulte de l’union du carbone avec l'oxigène. Les composés qui, à l'instar de ceux-ci, se combinent avec l’oxide de cuivre, se nomment acides ; on nomme au contraire bases les combinaisons telles qne l’oxide de cuivre, l'oxide de plomb et d’autres oxides métalliques qui s’unissent aux acides. Si un même corps forme deux degrés d’oxidation capables de donner des sels en s’unissant avec les acides, celle de ces combinaisons qui est la plus riche en oxigene se nomme oxide, tandis que l'autre. porte lenom d’oxidule; ainsi le degré inférieur d’oxidation du fer, dans lequel 100 parties de fer sont unies à 29, 47 parties d’oxigene, se nomme oxidule de fer, et le degré supérieur résultant de 100 parties de fer et de 44,205 d’oxigene, porte le nom d’oxide.

On nomme sous-oxides les combinaisons oxigénées qui exigent une plus grande quantité d’oxigene pour pouvoir s’unir avec les acides. Ces combinaisons sont rarés.

On nomme sur ou peroxides les combinaisons oxigénées qui doivent abandonner de l’oxigène pour pouvoir s'unir avec les acides ; le peroxide de manganèse offre le meilleur exemple de cette classe de corps. Si l'on y verse de l'acide sulfurique, il n'y aura pas de combinaison, mais si on chauffe le mélange dans une cornue au-dessus d’une lampe à esprit de vin, il se développera un gaz, qu'on reconnaitra facilement pour de l'oxigene (fig. 1x), et, après avoir chauffé la masse aussi (he et qu'il se dégage de l’oxigène, il restera dans la cornue une combinaison d’oxidule de manganèse et d’acide sulfurique; le peroxide ou suroxide de manganèse formé de 100 parties de metal et 56, 22 parties d’oxigene ayant dû céder la moitié de son oxigene, pour former une

14 HYDROGENE.

base capable de se combiner avec l'acide sulfurique. Cet exemple fait voir qu'un même corps s’unit avec l'oxigène en diverses proportions et d'après une loi déterminée.

L’oxidule de manganèse est formé de 100 p. de métal etde 28, 211 p. d'oxig.

L’oxide de manganèse 100 42, 165 — Le suroxide de manganèse 100 — 56, M2 hr L’acide manganésique 100 84, 35 — L’acide surmanganésique 100 — 98, 385 —

Il résulte de cet exemple que les quantités ponderales

d’oxigene qui, dans ces cinq combinaisons , sont unies à A e [4 un même poids de metal sont entre elles comme les nombres 2, 3 6. n. Une semblable simplicité de rap- » 9 40,7 P

ports soobserve dans les combinaisons de l'oxigène avec les autres corps simples.

Le plomb comme corps connu peut nous fournir encore un bon exemple.

L’oxide de plomb consiste en 100 p. de métaleten 7, 725 p. d’oxig.

Le suroxide rouge — 100 — 11, 5875 —

Le suroxide brun — 100 — 1B NAS IVe HYDROGÈNE.

Une température élevée décompose l’oxide de mer-

cure en mercure et en oxigene. Toutes les combinaisons des métaux nobles avec l’oxigène sont susceptibles d'une pareille décomposition ; l’oxide de plomb au contraire n'est pas décomposé par la simple calcination. Pour séparer le plomb de l’oxigene, on doit y ajouter un corps doué de plus d’affinité pour l’oxigene que le plomb, par exemple, du carbone; alors le carbone se combine

HYDROGENE. 15

avec l'oxigène de l’oxide de plomb, et on obtient le plomb metallique. L’eau est dans le m&me cas. Une temperature élevée ne la décompose pas; mais si l’on y ajoute du potassium ou du sodium, il se forme une combinaison de potassium ou de sodium et d’oxigene, à savoir, de la potasse ou de la soude, et il se développe un corps gazeux, dont la combinaison avec l'oxigène constituait l'eau. Ce corps simple s'appelle hydrogène. Pour l'obtenir en plus grande quantité et d'une manière commode, on se sert du zinc. Le zinc arrosé d’eau ne décompose pas ce liquide; mais si on y ajoute de l'acide sulfurique, des bulles de gaz se développent du petit morceau de zinc, et le métal se dissout. Si l’on chauffe cette dissolution pour évaporer l’eau, il reste un sel résultant d’une combinaison d'acide sulfurique et d’oxide de zinc; car l’oxide de zinc se comporte comme une base vis-à-vis de l’acide sulfurique. Ni le zinc, ni le fer n'ont pour l’oxigene une assez grande affinité, pour enlever ce corps à l’eau à la température ordinaire ; mais si on y ajoute de l'acide sulfurique, l'affinité de cet acide pour l’oxide de zinc concourt à l’action, et l'eau se décompose. Pour préparer ainsi le gaz hydrogène on emploie un flacon avec un bouchon percé de deux trous; par l'un des trous passe un long tube de verre muni à sa partie supérieure d’un entonnoir à et descendant par son extrémité inférieure jusqu'en a dans le flacon (fig. 12); par l’autre trou passe un second tube /, qui n'entre qu'un peu jusqu'en e dans le flacon, et qu'un tube de caoutchouc réunit avec un troisième tube. L'autre extrémité de celui-ci s'engage sous un cylindre renversé sur la cuve pneumatique. Après avoir jeté dans le flacon de petits morceaux de zinc (des plaques de

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zinc réduites en morceaux ou bien du zinc fondu et versé dans l’eau), on ferme l'appareil avec le bouchon; on verse d'abord de l’eau par Pentonnoir, ensuite peu à peu de l'acide sulfurique. Le tube de verre ba descendant jusqu'au dessous du niveau du liquide, le gaz qui se développe ne peut s'échapper que par le tube /, il monte en bulles dans le cylindre et en expulse l'eau. Après avoir obtenu de cette manière 3 à 4 cylindres pleins de gaz, si on examine les suivans, on trouve que le gaz qui se développe est incolore comme l'air atmosphérique, mais qu'il est susceptible de s'enflammer etde brûler. Si on retire de la cuve le tube de verre, et qu'on allume à l'ouverture de ce tube le gaz qui se dégage, celui-ci brûle avec une flamme peu intense , et un cylindre sec se ternit aussitôt qu’on le tient au-dessus de la flamme : c'est que le gaz, qui se forme, se combine de nouveau en brûlant avec l’oxigene de l'air et produit de l'eau.

Quelque peu lumineuse que soit la flamme du gaz hydrogène, elle est cependant très chaude, car aucune combinaison chimique n'est capable de produire une température aussi élevée que la combustion de l'hydrogène. Si l'on fait passer un courant de gaz oxigène à travers la flamme de l'hydrogène, les substances les plus réfractaires, l'argile, la silice et le platine se fondent avec facilité à la pointe de la flamme. On peut faire cette expérience absolument comme celle de la lampe à esprit de vin placée devant le gazomètre, en donnant encore une courbure vers le haut au tube dont on se sert pour le développement de l'hydrogène (Ag. 13).

Si après avoir mêlé 2 mesures de gaz hydrogène avec > mesures d’air atmosphérique, on allume le mélange,