CARBONE ET HYDROGENE.—I. LE GAZ DES MARAIS

Lorsqu'on fait subir la distillation à plusieurs substances organiques, composées de carbone, d'hydrogène et d'oxigène, on obtient un résidu de charbon, tandis quel'hydrogène et l'oxigène se combinententreeuxetavecunepartie de charbon. Les combinaisons ainsi obtenues sont à la température ordinaire, ou liquides ou gazeuses; les composés gazeux sont l'acide carbonique, l'oxide de carbone, et diverses combinaisons de carbone et d’hydrogene. Si l'on chauffe de l'alcool dans une petite cornue a (fig. 26), et qu'on fasse passer par un tube incandescent c la vapeur de l'alcool, composée d'un volume de vapeur de carbone; de 3 volumes de gaz hydrogène et de 1/2 volume de gaz oxigene, ce 1/2 volume

de gaz oxigène se combinera avec 1/2 volume de vapeur de carbone, pour former un volume de gaz oxide de carbone, et 1/2 volume de vapeur de carbone avec 2 volumes de gaz hydrogène pour former un volume de gaz hydrogène carbonné (le gaz. des marais) et un volume de gaz hydrogène se séparera. On a donné aussi le nom de gaz des houillieres à cette combinaison de carbone et d'hydrogène, parce qu’elle se forme dans les mines de houille. On obtient de l'hydrogène carboné beaucoup plus pur, lorsqu'on fait passer par un tube incandescent le gaz qui se forme par la distillation du charbon de terre. L’hydrogène et le carbone ne se combinent directement, ni à la température ordinaire, ni à une température élevée ; lors même qu’on fait arriver de l’eau sur des charbons ardens, on n'obtient qu'une très petite quantité de ce gaz mêlé avec l’oxide de carbone et l'hydrogène, qui se forment par la décomposition de l’eau.

Il est facile d'analyser des mélanges de ces gaz dans un tube gradue sur le mercure. Si on introduit de la potasse dans le mélange, l'acide carbonique sera absorbe ; sion retire le petit morceau de potasse et qu’on le remplace par le potassium , celui-ci decomposera l’oxide de carbone, il se formera de la potasse, le charbon sera séparé et ce qui restera sera un mélange de gaz hydrogène carboné et de gaz hydrogène. On peut calculer la composition du gaz hydrogène carboné et la quantité d'hydrogène qui s'y trouve mêlée par la quantité d’oxigene nécessaire pour sa combustion.

La décomposition de substances organiques dans les eaux stagnantes, à fond marécageux, fournit ce gaz dans sa plus grande pureté. Pour le recueillir on.rem-

plit un flacon d’eau, on le renverse sous l’eau en y adaptant un large entonnoir, on remue le fond avec un bäton et on place le flacon de manière à faire monter dans l'entonnoir et le flacon les bulles qui s’elevent. On depouille le gaz de l’acide carbonique avec lequel il est mêlé, en l’agitant avec de l’eau de chaux, qui forme avec l'acide du carbonate dechaux. La houille subit une décomposition semblable à celle des matières organiques dans la vase des marais; car elle dégage souvent même hors des mines, dans les magasins et les navires, ce gaz qui forme avec l'air atmosphérique un mélange détonnant. Dans quelques mines de houille il se développe quelquefois insensiblement en grande quantité, quelquefois aussi il s’y trouve condensé dans des cavités, dont il s’elance torrentueusement à l'approche des mineurs. Ce gaz se mêle dans les mines avec l'air atmosphérique et forme ce qu'on appelle le grisou. Lorsqu'il s’enflamme, sa détonation ést tellement forte, qu'il renverse et écrase les mineurs. En traitant de l’air atmosphérique, je parlerai de la lampe de sûreté, qui n’allume pas un mélange détonnant. C’est sans doute le même gaz qui, à Baku, et dans d’autres parties de la Perse, s’echappe de la terre, et qui a été adoré par les Perses; à Rheine sur [!’Ems il sort d'une manière semblable d’une mine abandonnée un courant de gaz analogue dont on se sert dans cet endroit pour le chauffage.

Un volume de gaz hydrogène carboné mêlé avec deux volumes d’oxigene et enflammé, dans un tube gradué, par l’etincelle électrique (ig. 22), produit un volume d'acide carbonique et de l’eau liquide (1). Un volume

(1) On peut se convaincre que ce volume de gaz ne contient que de

d’acide carboniqueest compose de 1,2 volume de carbone etd’un volumed’oxigene;l’autrevolumed’oxigeneestdone employé pour la combustion de l’hydrogène contenu dans l'hydrogène carboné, et celui-ci contient donc deux vol. d'hydrogène. Par conséquent, deux volumes d'hydrogène se trouvent combinés dans l'hydrogène carboné à un demi volume de carbone, et condensés en un seul volume. Lorsqu'on fait passer à plusieurs reprises l’étincelle électrique à travers l'hydrogène carboné, il se dé. posera du charbon et un volume du gaz produit 2 volumes d'hydrogène. Si l'on fait passer plusieurs fois ce gaz par un tube très incandescent, la même décomposition a lieu, il se dépose du charbon, et l'on obtient du gaz hydrogène. Ces décompositions nous mettent à même de déterminer la pesanteur spécifique du gaz : 2 volumes d’hydrogene=0,1376, 1/2 volume de carbone—0,4219; donc la densité de l'hydrogène carbone est 0,5595, d’après cela on peut facilement supputer de la même manière la composition de 100 parties de gaz.

Ce gaz n’a pas d'action deletere, puisque dans les houillieres d'Angleterre, les mineurs travaillent souvent, sans en être incommodés, dans un mélange gazeux dont les couches supérieures font détoner la lampe de sûreté.

Jusqu'à présent on n'a pas encore vu ce gaz se combiner ni avec les acides, ni avec les bases, ni enfin avec

d’autres substances.

l’acide carbonique pur , en y mettant un petit morceau de potasse caustique ; le gaz sera absorbé tout-à-fait ,et il se formera du carbonate de potasse ; de l’oxigène ajouté en excès ou de l'hydrogène carbone non décomposé ne seraient pas absorbés.

Il. LE GAZ OLÉFIANT.

Lorsqu'on mêle 4 parties en poids d'acide sulfurique avec une partie d'alcool anhydre, et qu'on échauffe le mélange jusqu’au-delà de 200°, une partie de l’alcool (= 3 vol. d'hydrogène x 1 vol. de carbone + 1/2 vol. d'oxigène) se décompose de manière qu’un volume d'hydrogène se combine avec 172 volume d’oxigene pour former de l’eau, et qu'un volume de carbone, en s’unissant avec 2 volumes d'hydrogène, produise une combinaison particulière , à laquelle on a donné le nom de gaz olefiant, parce qu'elle forme un corps oleagineux en se combinant avec le chlore; l’autre partie de l'alcool est aussi décomposéeen carbone; qui se dépose, et en hydrogène, qui se combine en partie avec l'oxigène de l'alcool, en partie avec une portion de l’oxigène de l'acide sulfurique, d'où il résulte de l’eau et de l'acide sulfureux. On peut étudier très bien la formation du gaz oléfiant, à l’aide d’un matras a (fig. 56), qu'on échauffe avec une lampe à esprit-de-vin. Pendant que l'hydrogène carboné se dégage, il se condense continuellement dans le récipient à de l'eau , au fond de laquelle se dépose un corps oleagineux, l’huile de vin, composé d'hydrogène carbone, d'acide sulfurique et d’eau , sur lequel je reviendrai tout-à-l'heure. On recueille le gaz dans le cylindre; ordinairement il est déjà privé de l'acide sulfureux après avoir passé par l'eau, qui peut dissoudre une grande quantité de cet acide. L'hydrogène carboné et l'eau se dégagent continuellement en même temps, tout comme dans la formation de l’ether; ce n'est pas non plus laffınite de l’acide sulfurique pour l’eau qui opère la décom-

position de l'alcool; mais c'est ici également par son contact que l'acide sulfurique contribue à la décomposition de l'alcool en hydrogène carboné et en eau. Le procédé qui vient d'être décrit suffit pour obtenir de petites quantités de ce gaz; lorsqu'on veut se procurer de plus grandes quantités de cette substance, il faut employer un fourneau et un gazomètre (r).

Enflammé à l'air, ce gaz brûle avec une lumière très vive. Si on l'a recueilli dans des cylindres de verre et qu'on l'ait enflamme, il est nécessaire de verser de l’eau dans ces cylindres, pour l'en faire sortir { fig. 57); on l'enflamme à la manière ordinaire devant le gazomètre. En traitant de l'air atmosphérique, je ferai voir en détail, que ce gaz se forme dans les combustions qui nous fournissent de la lumière, et que le pouvoir éclairant de la lumière qu'on appelle gazlight , dépend en grande partie de la quantité de ce gaz.

Lorsqu'on fait passer ce gaz par des tubes incandescens, il se décompose en charbon qui se dépose et en gaz hydrogène. On peut opérer la même décomposition par l'étincelle électrique. Un volume d’hydrogene carbone donne du charbon et 2 volumes : de gaz hydrogène. Lorsqu'après avoir mêlé 2 volumes de gaz chlore

(1) Outre l'hydrogène carboné et l'acide sulfureux, il se developpe en mème temps de l’éther, particulièrement lorsqu'on a employé une quantité d’alcool plus grande que celle que j'ai indiquée. Lorsqu'on a consommé l'hydrogène carboné , l’éther reste en grande partie dissout dans l’eau du gazomètre. Avant de se servir du même gazomètre pour des expériences avec l’oxigène, il est nécessaire de le rincer plusieurs fois avec de l’eau, car sans cette précaution, l’éther dissout se melerait avec l’oxigene, et produirait un mélange, dont la détonation pourrait devenir funeste,

avec un volume de gaz hydrogène carbone, on enflamme rapidement le mélange, le chlore et l'hydrogène se combinent , et le charbon se sépare sous forme d'une fumée épaisse. La combustion d'un mélange de 3 mesures de gaz oxigene avec une mesure de gaz oléfiant, fournit de l’eau liquide et 2 mesures d'acide carbonique. Cette expérience exige un appareil particulier, car, si le mélange se combine tout à la fois, l'explosion devient assez violente pour fracasser les vases les plus solides, dont on se sert ordinairement. Aussi, lorsqu'on veut faire détoner ce gaz, même dans les cas ordinaires, il faut envelopper d'un linge le cylindre dans lequel on enflamme le mélange. Pour le faire détoner avec l’air atmosphérique, on emploie un volume de gaz et 15 volumes d'air. Il résulte de ces décompositions que cet hydrogène car boné est composé d’un volume de vapeur de carbone, dont la densité est de 0,8438 et de 2 volumes d’hydrogene, d’une densité de 0,1376 (2 x 0,0688 ), condenses en un volume; sa pesanteur, spécifique est par conséquent de 0,9814. La pesée directe a donné 0,9852 pour cette pesanteur spécifique.

Ill. HUILE DE VIN ET ETHERINE.

Pendant la décomposition de l'alcool en eau et en hydrogène carboné, par l'acide sulfurique,un corps oléagineux se condense avec les vapeurs d'eau, c'est l'huile de vin, qu'on obtient le mieux, en mettant 2 1/2 volumes d'acide sulfurique sur un volume d'alcool anhydre. On la produit également en distillant des sulfovinates cristallisés et séchés autant que possible, par exemple, le sulfovinate de baryte ou de chaux. Pendant cette

operation il ne devrait se dégager que de l'alcool, cependant la moitié seulement de l’acıde sulfurique qui devient libre se combine avec la base, l’autre moitié agit sur l'alcool de la même manière, que dans un melange d'acide sulfurique anhydre et d'alcool. On lui enlève l’acide sulfureux, l'acide sulfurique, l'alcool et l'éther, en la lavant avec de l’eau: placée sous le récipient de la machine pneumatique à côté d'une tasse remplie d'acide sulfurique, elle se dépouille de l’eau et des dernièresimpuretés auxquelles elle adhère. Peu soluble dans l'eau , elle lest davantage dans l’alcool et l’éther, elle a une odeur particulière, sa saveur est analogue à cellede la menthe poivree. Sa pesanteur spécifique s'élève à 1,133; elle est composée de : |

Carbone 33.67 = 8 mesures,

Hydrogène 5368 =ır8 «

Oxigène 5,5o= 1: «

Acidesulfurig. 55,15— 4 « vapeur d'acide sulfu-

rique renfermant 6 mesures d’oxigene.

Comme, à la temperature ordinaire, on peut mettre du potassium en contact avec l'huile de vin épurée, sans que celle-ci se décompose, il est certain qu'elle ne contient plus d’eau à l'état de mélange. En ajoutant encore un volume d’oxigene et 2 volumes d'hydrogène à la substance qui se trouve combinée avec l'acide sulfurique, on obtient la composition de l’ether. Comme on ne peut pas isoler cette combinaison, ni l'obtenir unie à d’autres acides, il est encore difficile de se faire une idée juste de la composition de l'huile de vin; on l’a considérée comme un composé double de sulfate d’ether et de sulfate d'hydrogene carbone; les combinaisons d’ether avec d’autres acides, par exemple, l’ether acetique, et celles de

l'hydrogène carboné avec les hydracides, par exemple, l'éther hydrochlorique, viennent en effet à l'appui de cette opinion.

Soumise à la distillation elle se décompose, de manière qu’elle n’a été obtenue qu'à l’aide du gaz olefiant et de la vapeur d’eau. Elle ne doit se trouver qu’en très petite quantité dans le liquide duquel on la gagne, puisqu'on ne peut l'en séparer à l’état d'huile de vin ; cependant on obtient toujours un peu de sulfovinate de baryte, lors de la préparation de l’éther, soit dans le résidu qui reste quand on laisse évaporer l’ether distillé, soit dans l'acide sulfurique, qui a servi à transformer l'alcool en éther, si l’on a eu soin de saturer les liquides par la baryte; et ce sulfovinate de baryte provient de la décomposition de l'huile de vin, dont je parlerai tout-à-l'heure.

Arrosée d'eau, l’huile‘de vin se décompose, voire très rapidement, lorsqu'on élèvela température ‚en acide sulfovinique et en un liquide oléagineux, qui se réunit sur la surface de l’eau ; une base produit le même effet, avec cette difference qu'on obtient un sulfovinate. Le liquide oléagineux étant placé pendant quelques jours dans un endroit très froid, laisse déposer des cristaux. On verse alors la masse sur un filtre humide et on la lave; on met le filtre avec l’entonnoir dans un verre à bouchon. Dès que le filtre est sec, l’etherine liquide passera à travers, et les cristaux de l’etherine solide resteront ; après avoir distillé ceux-ci on les presse entre plusieurs doubles de papier jusqu'à ce qu'ils soient parfaitement secs. L’etherine solide est sans saveur, mais lorsqu'on l’echauffe, elle prend une odeur semblable à celle de l'huile de vin; elle fond à 110° et distille à 260 sans se décomposer. Insoluble dans l’eau , elle est assez soluble dans l’alcool,

mais elle l’est davantage dans l’éther, dont on l’obtient en beaux cristaux par l’évaporation; sa pesanteur spécifique est 0,980.

L’etherine liquide a une odeur aromatique particuliere, et sa pesanteur spécifique est 0,921 ; elle est transparente et incolore, se distille à 280° et se ‘solidifie à — 35e.

Ces deux substances contiennent sur 100 parties :

Carbone 85,71 = 1 volume.

Hydrogène 14,29=2 « leur composition est donc exactement la même que celle du gaz oléfiant, et d’autres substances, dont nous parlerons tout-à-l'heure.

On a cherché à découvrir un rapport simple entre l'alcool, l’ether, l'esprit acétique et d’autres comhinai- sons, comme celui qui existe entre les combinaisons du cyanogène et de la benzoile, et en effet, en comparant ensemble l'hydrogène carboné, l'alcool et l’ether, on trouve que |

1 m. de vap. de carb.

1 m. de v. de carb.| | m.deg.hydr.

1 m. d'alc.— < 3 m.de g.hydr.

1/2 m. de g. oxig. | 1 m.de vap. d’eau. J

2 m. de gaz hydrog.

1 m. de gaz hydrog.

[1/2 m. de gaz oxig.

2 m. de v. de carb.

2 m. de v. de carb, | „m.de gazhyd. c.À 4 m. deg. hydrog,

1m. v'éther=| 5 m. deg. hydr.

è ; ı m. deg. hydrog,

1/2 m. de gaz oxig.| 1 m.de vap. d’eau. .

1/2 m. de gaz oxig- On pourrait donc regarder ces substances comme des

combinaisons de l’eau avec l'hydrogène carboné. Cependant lorsqu’on compare avec elles d’autres composés de