ANALYSE DES COMPOSÉS D'OXIGÈNE, D'HYDROGÈNE, D’AZOTE ET DE CARBONE

Les méthodes d'après lesquelles on a fait ces analyses sont très importantes, parce qu’elles nous ont fait connaître, non seulement la composition des substances qui, par leur combustion, nous fournissent de la chaleur et de la lumière, mais en général celle des combinaisons les plus intéressantes, qui se forment dans l'organisme animal et végétal; je me bornerai à indiquer plus tard les résultats de l'analyse de ces combinaisons.

Lorsqu'on fait brûler du bois ou de l'huile, ou toute autre substance composée d’oxigene, d'hydrogène et de carbone, nous voyons, ou qu'il n’y a pas de résidu du tout, ou qu'il reste seulement un peu de cendre; nous avons donc à examiner quelle est la nature des combinaisons qui se forment à cette occasion et qui échappent à nos regards. On a fait brûler les substances sous des cloches ou dans des vases fermés, et l’on a trouvé qu’il sé forme de l’eau et de l'acide carbonique; la composition de ces deux substances nous est assez bien connue. Lors donc qu’on peut déterminer, d'une manière exacte, la quantité d’eau et d'acide carbonique qu'on obtient par la combustion d’une substance, on calculera la quantité de carbone et d'hydrogène dont elle est composée ; quant à l’oxigène, on en déterminera la quantité en pesant la substance avant l'opération; l'excès de son poids sur celui du carbone et de l'hydrogène représente la teneur en oxigène. On peut trouver aussi par voie directe la quantité d’oxigene contenue dans une substance quelconque, en déterminant le volume de celui

qu'on emploie pour opérer la combustion. Un volume d’oxigene produit un volume de gaz acide carbonique ; le gaz qui a disparu par la combustion s’est donc combiné avec l'hydrogène de la substance employée. Lors donc qu'on détermine l'eau qui s’est formée par la combustion, qu'on en évalue l'oxigene et qu'on déduit de cet oxigene, celui qui a disparu du gaz employé pour la combustion, on obtient la quantité d'oxigène de la substance. La combustion complete et la récolte des substances produites, offrent de grandes difficultés lorsqu'on opère ayec le gaz oxigène. On a donc essayé de mêler des substances oxigénées avec les combinaisons combustibles, auxquelles elles cèdent leur oxigene à une température élevée, et de déterminer l’eau et l’acide carbonique produits par la calcination du mélange. On chauffe ve dans un tube

de verre. Autrefois on a employé comme substance oxi-

et on décompose doucement ce mélan

génante le chlorate de potasse; on le remplace actuellement par l’oxide de cuivre, qui donne les résultats les plus satisfaisans. Lorsqu'on emploie le chlorate de poge aussi de l'oxigène avec l'acide carbonique et l'eau; mais on ne peut pas dépouiller l’oxide de

tasse, il se déga

cuivre de son oxigene en le chauffant au rouge. L'oxide de cuivre ne cède de l’oxigène que pour former l'acide carbonique et l’eau. Lorsque la combinaison contient aussi de l’azote, ce corps se dégage à l'état de gaz, et peut être recueilli et déterminé comme tel. Le meilleur -moyen de préparer l'oxide de cuivre, consiste à dissoudre dans l'acide nitrique du cuivre purifié, a faire évaporer la dissolution dans un vase de porcelaine et à décomposer le sel desséché dans la capsule, à l’aide du bain de sable ; alors on'le fait rougir pendant une demi-

heure et au delà, dans un creuset de Hesse, sans néanmoins faire fondre l’oxide qui reste. On peut employer le même oxide de cuivre pour plusieurs expériences, en y versant chaque fois un peu d'acide nitrique; le metal s’oxide de nouveau, et l’oxide se rétablit dans toute sa pureté par la calcination.

Nous indiquerons deux méthodes pour faire ces analyses ; la première est intéressante, parce quelle a servi à examiner beaucoup de combinaisons avec assez d’exactitude pour rendre inutile toute recherche ultérieure; la dernière ne diffère de la première, qu’en ce qu’elle réunit tous les moyens, qu'on a inventés jusqu’à présent, pour obtenir de la manière la plus commode et la plus simple le plus haut degré de précision.

Lorsque la substance organique était un acide, on la combinait d’abord avec une base, ordinairementavec del’oxide de plomb, dont on déterminait la quantité. On commencait par dépouiller la substance à analyser de la plus grande quantité d’eau possible. A cet effet, on remplissait de sable une capsule, dont on portait la température à 1100, 120° ou au delà, selon que des expériences préalables avaient demontre que la substance pouvait supporter une température plus ou moins élevée sans se décomposer; après avoir enfoncé dans ce baïn un tube contenant la substance, et placé le tout sur la platine de la machine pneumatique, sous une cloche et à côté d’un vase contenant de l'acide sulfurique , on faisait promptement le vide sous la cloche; toute l'humidité de la substance à analyser s'évaporait et se dissolvait à mesure dans l'acide sulfurique, qui a pour l’eau une grande affinité. Cela fait, on pesait la substance et on la mélait rapidement dans une capsule chaude avec du chlorate

de potasse fondu et pulverise, auquel on ajoutait en quantité convenable du chlorure de sodium, pour le rendre moins fusible. On versait le mélange dans un tube de verre e ( fig. 91), scellé par un bout et tiré en bec à l'autre extrémité. On adaptait à ce bec, au moyen d’un tube de caoutchouc, une petite boule c, qu’on faisait communiquer avec un tube d, rempli de chlorure de calcium, et adapté à un autre tube recourbé g, qui sengagait sous la cloche f, contenant du mercure. On chauffait peu à peu le tube de verre de haut en bas, en l'entourant de charbons incandescens; l’obturateur en fer-blanc 5 empêchait la chaleur de se répandre trop rapidement. Pour prévenir le ramollissement et le boursouflement du tube on l’enveloppait de fer-blanc mince. Par la caléfaction , le carbone et l'hydrogène de la substance à explorer se combinent avec l'oxigene du chlorate de potasse et forment de l'acide carbonique et de l'eau. On recueillait l'eau dans la boule c, et le chlorure de calcium absorbait le peu de vapeur d'eau qui ne se condensait pas dans la boule. On pesait donc cette partie de l'appareil avant et après l'opération, l’augmentation du poids représentait l’eau formée. L’acide carbonique s’est rendu sous la cloche à l’état de gaz, et lorsqu'on y introduisait une petite boule de verre remplie de potasse humide, et dont l'ouverture un peu évasée était couverte de peau, qui s'oppose à l’entree du mercure mais non pas à celle des gaz, la potasse se combinait avec l'acide carbonique; l'augmentation du poids de la boule pesée avant et après l'opération, était due à lacide carbonique formé. k

L'autre méthode repose sur le même principe et ne diffère de la premiere que par quelques perfectionne-

mens, qui la rendent d'une exécution beaucoup plus facile et qui la placent au premier rang parmi les expériences les plus belles et les plus agréables de ce genre, par le caractère de sûreté et l'élégance qu'ils lui impriment, et par l'importance des résultats qu'elle donne. J'examinerai d’abord une combinaison volatile, liquide ou solide, ensuite je ferai voir comment on procède avec les combinaisons qui se décomposent à une température élevée, enfin je présenterai l'analyse des combinaisons azotées.

Pour la caléfaction on se sert d’un petit fourneau en ferblanc A (fig. 92) d’une longueur de 21 pouces, d'une hauteur de 3 pouces et d’une largeur en haut de {pouces1/2et en bas de 3 pouces ; ouvert par derrière, il est percé par devant d’un trou rond (ig. 93). Des entailles étroites pratiquées au fond donnent accès à l'air. On le placesur des briques et suivant qu'on veut augmenter le courant d'air on introduit des fils de fer de différente grosseur entre le fourneau et les briques. Deux crochets 52 sont fixés près des deux extrémités du fourneau sur deux courtes tiges en fer; ils supportent un canon de fusil épais, dans lequel on peut placer un tube de verre à travers une ouverture longitudinale pratiquée à la lime. On entoure en outre le canon de fusil c d'une plaque de

tôle d dont les rebords dépassent un peu ceux du ca-

non de fusil. Le canon de fusil distribue la chaleur d’une manière uniforme, et l'on peut placer partout des charbons ardens sur les rebords saillans, sans s'exposer à fondre le tube de verre, Onbrüle lesmatières dans un tube épaisen verreblanco, d'une longueur de 24 pouces jusqu’à la première courbure et d'un diamètre de demi pouce. L'une des extré-

mites du tube va en s'amincissant et setermine enfin par une pointe très fine; recourbee deux fois, cette extrémité présente la forme d’un cou de cygne. Avant d'y verser l'oxide de cuivre, on introduit dans le tube plusieurs parcelles de lame de cuivre, de manière à empêcher l'oxide de cuivre qu'on introduit par l'ouverture m (fig. 94) de passer dans le col recourbe du tube; après avoir placé le tube dans le canon de fusil on l’entoare d’une quantité de charbons ardens suffisante pour l'échauffer uniformément au rouge. A l'extrémité m on adapte, à l’aide d'un bouchon, un tube de verre z communiquant avec une pompe à main, dont j'ai déjà donné la description, et sur l'usage spécial de laquelle je reviendrai tantôt, et on fait passer un courant d’air à travers l’oxide de cuivre jusqu’à ce que les tubes cessent de se ternir par l'humidité. On retire alors le tube du fourneau et après en avoir fermé l'ouverture 72 avec un bouchon sec on le laisse refroidir.

Pour opérer la combustion d’une quantité determinée d'une substance liquide, volatile, on prend un tube thermométrique d'un verre épais, et on l’étire à un bout en pointe très déliée; on effile également l’autre extrémité, mais de manière à y laisser encore un petit bout du tube à l’aide duquel on l'adapte à la machine pneumatique (ig. 95). On souffle au milieu du tube une boule à parois très minces. On commence par faire passer un courant d'air au moyen de la machine pneumatique à travers la boule, en l’echauffant pour éliminer jusqu'à la moindre trace d'humidité que linsufflation peut avoir introduite; on détermine alors le poids du tube de verre et après l'avoir adapté de rechef à la machine pneumatique, on plonge la pointe déliée dans

le liquide à analyser. Au moyen de la machine pneumatique on fait monter le liquide avec précaution jusqu’à ce que la boule et la moitié du tube étroit supérieur soient remplies ‚et. après avoir scellé cette extrémité au chalumeau , et l'avoir plongée avec la boule dans de l’eau froide, on scelle aussi l’autre extrémité près du niveau de l’eau. De cette manière on peut remplir la boule d'une quantité suffisante de liquide pour que ï'excès de la dilatation de celui-ci sur celle du verre la fasse déjà éclater à une température de 30—40°, au milieu, là où elle résiste le moins. On détermine le poids de la boule et des deux pointes retranchées; en defalquant de ce poids celui du tube de verre trouvé précédemment, on obtiendra celui du liquide contenu dans la boule. Aussitôt que le tube contenant l'oxide de cuivre est refroidi, on enfonce la boule dans l’oxide de cuivre jusqu'à une distance d'un peu plus de 4 pouces de l’extrémité du tube qu'on scelle à la lampe à environ un pouce et demi de cette extrémité, afin d'empêcher la flamme de se porter dans le tube et d'y introduire de l'eau. On étire en pointe légère l'extrémité scellée du tube. Gela fait, on l'ajuste dans le canon de fusil. Pour déterminer l'eau formée, on met le tube en communication avec un autre tube rempli de chlorure de calcium et pesé d'avance. L’une des extrémités de ce tube se termine par une boule (ou par deux boules ) à laquelle est soudé un tube (Ag. 96 ) d’un diamètre extérieur égal à celui de l'extrémité / du tube dans lequel la combustion s'opère; on lui donne une longueur telle que la pointe mince et effilée du tube / entre au milieu de la boule dans les fragmens de chlorure de calcium (fig. 97). A l'aide d’un tube de caoutchouc on opérera

| ATMOSPHÉRIQUE. 213 facilement ainsi une réunion parfaitement hermétique. Après avoir adapté à l'autre extrémité du tube à. chlorure de calcium un bouchon traversé par un tube de verre, on fait couler de la cire d'Espagne autour de ce bouchon afin que cette extrémité soit aussi fermée hermétiquement.

A l’aide d'un tube de caoutchouc on adapte au tube rempli de chlorure de calcium le vase qui contient la dissolution de potasse. On fait ce vase en soufflant trois boules au milieu d'un tube de verre assez fort et deux boules (ig. 98) à une petite distance, l'une à droite et l’autre à gauche des premières, courbant l’appareil et le disposant ( ’ ig. 92 ) de manière que, si l’on y introduit une quantité suffisante d’un liquide et qu'on y fasse passer un courant d'air, le liquide s'élève un peu dans la boule postérieure, les bulles de gaz passent ensuite d'une boule à l’autre et se mettent en contact multiplié avec le liquide. On prépare la dissolution de potasse, qu'on emploie pour fixer l'acide carbonique, en dissolvant une partie d’hydrate de potasse fondu dans deux parties d’eau ; sa pesanteur spécifique est alors de 1,3.

L'appareil à potasse est adapté moyennant un tube de caoutchouc à un tube a, qui s'engage sous un cylindre à gradue et renversé sur le mercure (fig. 99).

Avant de mettrele tube à en communication avec l’appareil à potasse, on fait plonger le cylindre assez profondément dans lemercure pour que l’extrémité idutube, qui s'élève de un pouce et demi au dessus du mercure, touche le eylindre. Après avoir adapté l'appareil à potasse au tube 4 moyennant un tube de caoutchouc, on fait monter le cylindre, en plaçant plus haut le bois qui le déprime, au point que le mercure s'élève dans le cy-

lindre de un pouce et demi au dessus deson niveau exterieur et effleure par conséquent l'extrémité i du tube. Il en résulte dans tout l'appareil un vide tel que s'il presentait quelque part une fuite, l’abaissement. du mercure dans le cylindre 5 l'annoncerait aussitôt, Lorsque durant cette chute les bulles d'air montent continuellement à travers la dissolution de potasse, la fuite se trouve entre l'appareil i et le tube 2, ou entre celui-ci et le tube /; dans le cas contraire le défaut réside entre le tube a et l'appareil £.

On entoure de braise la moitié antérieure du tube /, et lorsque l’oxide de cuivre est rouge de feu, on approche de temps en temps un charbon ardent de l’endroit où se trouve la boule, afin d’elever insensiblement la température du verre; la boule crève alors au milieu, et l’oxide de cuivre absorbe le liquide. Celui-ci prend l'état gazeux à mesure que la chaleur avance peu à peu vers le bout postérieur du tube contenant les matières ; une partie passe à travers l’oxide de cuivre incandescent, la majeure partie se condense néanmoins dans l'extrémité du tube qui est froide. L’oxide de cuivre qui doit être entassé dans le tube de manière à ne livrer passage qu'aux gaz, cède son oxigène pour former de l'acide carbonique et de la vapeur d’eau. Celle-ci se condense dans le tube / et passe dans la boule pour être absorbée par le chlorure de calcium. Ün écran g placé devant le fourneau prévient l'altération du tube de caoutchouc en / par la chaleur; si un peu d'humidité venait à se déposer devant l'écran dans le tube, on pourrait facilement la chasser plus loin par l'approche d'un charbon ardent. Il n'y a que fort peu de corps volatils qu'on ne puisse pas introduire de cette manière dans le

4 — ae EE —

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tube /; seulement quelques corps solides peuvent être peses dans un petit tube de verre ouvert, qu’on enfonce ensuite, sans le sceller préalablement, dans. l’oxide de cuivre.

L’acide carbonique qui s'élève à travers la dissolution de potasse est d'abord mêlé d'air ; ensuite il est tellement pur que de long-temps seulement il se forme dans la dernière boule une bulle insoluble. A mesure que de l'air entre et que le mercure s’abaisse dans le cylindre 2, on élève ce dernier de manière que le développement des gaz n'occasione aucune pression contre les parois intérieures de l'appareil. Cette précaution, en prévenant le gonflement du tube permet d'employer une température d'autant plus élevée que les parois arrondies du tube de verre opposent la résistance d'une voûte à la faible pression de l'air extérieur. Quand l'opération est en train depuis quelque temps, l'état du mercure reste pour ainsi dire stationnaire. Une fuite survenue durant le cours de l'expérience se déclarerait incontinent ; dans ce cas on peut souvent réparer l'appareil et continuer l'opération , attendu que rien ne se perd et qu’il n'entre que de l'air.

On conduit l'expérience d'après la vitesse avec laquelle les bulles de gaz acide carbonique se développent. Pour prévenir la propagation trop rapide de la chaleur, on se sert d'un écran (ig. 100) qu'on recule à mesure qu'on veut faire faire des progrès à la combustion ; lorsqu'elle avance trop vite, on peut refroidir le canon de fusil avec un linge mouillé et l'extrémité du tube / par le souffle de la bouche. Lorsqu’après que tout le tube a été echauffe il ne se développe plus que peu de bulles, on entoure le tube de braise afin de le faire rougir dans.

216 ALR

toute sa longueur. Le développement ayant entièrement cessé on enlève les charbons de la partie postérieure du fourneau, afin de remettre à découvertla petite pointe du tube decombustion qu’on brise aussitôt queleliquidecontenu dans la boule antérieure de l'appareil © commence à s'élever. Après la combustion de la substance tout l’appareil est rempli d'acide carbonique et de vapeur d'eau, que l'accès de l'air pousse dans les parties antérieures de l'appareil. Pour régler l'entrée de l'air on soulève lentement le cylindre à mesure que les bulles traversent l’appareil ë, et on continue de le retirer du mercure jusqu'à ce qu'il soit entré une quantité d’air double de celle que peut contenir tout l'appareil.

On intercepte d’abord la communication entre le cylindre et l'appareil i, en enfoncant l’extrémité i du tube a jusqu’au-dessous de la surface du mercure. On determine alors la température du cylindre, l'état du baromètre et le volume de l’air; on y introduit un petit morceau d'hydrate de potasse mouillé, qu'on ylaisse quelque temps, et l’on observe après si la potasse a absorbé un peu de gaz, eu égard à la température et à la pression baroméirique. On peut se convaincre de cette manière qu'en général la dissolution de potasse absorbe tout l’acide carbonique; si une petite quantité s'était échappée il faudrait la faire entrer en ligne de compte.

Ce dont s'est accru le poids de l'appareil i est l'acide carbonique, qui renferme 27,675 pour cent de carbone (p. 86).

Pour déterminer exactement la quantité d'eau, après avoir coupe le tube Z immédiatement au-dessus du tube de caoutchouc, à l’aide du crayon de Berzelius, on retire le tube de caoutchouc sans que la pointe sorte de 14

ATMOSPHÉRIQUE. | 217 boule; on pèse l'appareil avec la pointe, on lave celle-ci et on la pèse à part; l'excès de la première pesée sur la dernière est de l'eau, contenant 11,09 p. c. d'hydrogène.

Ce dont le corps employé surpasse en poids le carbone et l'hydrogène, pris ensemble, représente la quantité d’oxigène. |

En pesant le tube z et l'appareil i, il est commode d’öter un des plateaux de la balance, de le remplacer par un fil de platine qu'on attache au fléau et d'y suspendre ces objets.

Nous prendrons pour exemple l’analyse dela benzine, substance, dont, au moment de la mise sous presse de l’article sur les combinaisons de la benzoïle, on ignorait les éclaircissemens qu'elle pouvait offrir sur la composition de ces substances. |

Si l'on distille une partie d'acide benzoïque cristallise, contenant une proportion d’eau d’après les indications antérieures, avec 3 parties d'hydrate de chaux ou de baryte , il se dégagera un liquide ethere, et il restera du carbonate de baryte;il ne se formera pas d'autre produit que de l'acide carbonique, et ce liquide, qui, pouvant être distillé sans altération sur le potassium, donne la preuve qu'il ne contient pas d’oxigene.

Acide benzoique cristallisé—14 m. de v. de c.+-12 m. de g. hy.-+4m.deg.ox.

— Acide carbonique a « +4 «

Le nouveau liquide —12 m.dev.dec.-tı2 m. deg. hy. Maintenant qu'on exainine le liquide éthéré, que nous nommerons benzine :

La boule de verre pesait

1,5965 gr.

La boule remplie de benzine 2 Mr mOn en.

La benzine pèse donc

HR 0,3095 gr.

L'appareil à potasse pesait MSG Dre

Leme&meappareilavecl’acidecarb. absorbe= 38,368 « L’acide carbonique pèse donc —Wrjo2a5 or.

Le tube à chlorure de calcium

avec la pointe et l'eau pesait —23,188 gr.

La ponte . =: 0)694 “« Letubeconten.lechlor.decalciumavecl’eau= 22,534 « Le chlorure de calcium avant l'opération = 22,320 «

L'eau pèse donc — 0,214 gr.