EAU, DE ‚ALCOOL

Gaz acıde sulfureux 4378,0

11577,0 » hydrogène sulfuré 253,0 606,0 » acide carbonique 106,0 67,9 186,0 | 15% » oxidule d’azote 76,0 29,0 153 150 » oxigene 6,5 16,25 ». hydrogène | 4,6 6,141 > » azote 4,2 4,2

Il résulte de ces expériences, que les quantités relatives des gaz absorbés par deux liquides ne sont, pas proportionnelles; l'alcool absorbe la mème quantité de gaz azote et deux fois autant de gaz oxigène que l'eau. Les dissolutions s'engazent moins que les liquides purs, tandis qu'une consistance plus ou moins molle et päteuse n'empêche pas un corps d’absorber autant qu'un autre doué d’une fluidité parfaite. La solubilité des gaz diminue avec la température. On s'est attache vainement jusqu'ici à découvrir une loi qui établit une relation entre la quantité de l'absorption et la composition chimique ou d’autres propriétés des liquides; en revanche on a trouvé qu’un liquide absorbe constamment le même volume d'un même gaz, quelque grande que soit la pression. Pour une pression supérieure à celle de l'atmosphère, cette loi se démontre au moyen de l'appareil que j'ai décrit précédemment (p. 191) en introduisant dans le tube a, d’abord le gaz et ensuite une quantité donnée d’eau , et opérant la pression de la manière’ prescrite dans le chapitre auquel je

renvoie le lecteur. Pour une pression moins forte on se sert egalement d’un appareil dont j’ai deja donne la description (p. 189), après avoir fait entrer le gaz et l'eau dans le tube 0; l’on diminue la pression, comme il a été dit alors, en retirant celui-ci du mercure.

Ainsi en triplant la pression on peut enchâsser dans un liquide une quantité de gaz dont le volume est le même, mais dont le poids est trois fois aussi grand que sous la pression ordinaire; le liquide étant enfermé dans un flacon, le gaz y restera, quelles que soient les vicissitudes de pression extérieure, jusqu’à ce qu’on vienne à déboucher leflacon. De cette manière l'acide carbonique, que développent par la fermentation le vin de Champagne, diverses sortes de bierre et d’autres boissons mousseuses dans des flacons déjà scellés, demeure dans ces liqueurs et ne s'en échappe avec effervescence qu'au moment où l’on ouvre les flacons. L’acide carbonique étant plus soluble à froid qu'à chaud, les eaux minérales mises en flacons à une basse température, ne développent de l'acide carbonique avec effervescence que lorsqu'on ouvre ces flacons à la température ordinaire.

Étant donné un mélange gazeux, il sera facile de calculer, d'après la loi précitée, la quantité de chaque gaz absorbée par un liquide en contact avec le mélange. Si l'air atmosphérique était, par exemple, un mélange de ?/, mesure de gaz azote et de :/, mesure de gaz oxigène, l'un et l’autre de ces gaz s’y trouvant dilatés de moitié, 100 mesures d’eau liquefieraient 3,25 mesures d’oxigene et 2,1 de gaz azote. Mais dans la réalité l'oxigène de l'air est raréfié de — et le gaz azote de = ; pat conséquent

100 mesures d’eau condensent 3,318 (= 4,2. 0,79, mesures de gaz azote et 1,365 (= 6,5. 0,21 ) mesures de gaz

Öxigene atmosphériques. D'après cela, la quantité d’air que l’ebullition chasse d’une eau pareille, qui a séjourné long-temps dans ce fluide, devrait s'élever à 4,685 mesures pour 100 mesures d'eau, et contenir 29,15 pour cent de gaz oxigène et 70,85 de gaz azote en volume ; l'analyse directe de ce mélange a fourni 31 à 32, 8 pour cent de gaz oxigene. C’est en vertu de cette teneur en oxigène que les animaux continuent de vivre dans l'eau ; un poisson meurt dans une eau privée d'air comme tout autre animal dans un mélange qui ne contient pas de gaz oxigene.

Lorsqu'un mélange gazeux arrive en contact avec un liquide dans un espace fermé, par exemple, sous une cloche, chaque gaz sera absorbé en telle quantité que, conformément à la loi précitée, il y ait un rapport détermine entre les gaz condenses et le résidu non dissous. Un liquide déjà saturé d'un gaz étant introduit dans un autre gaz, celui-ci expulsera une portion du premier, proportionneile à sa quantité et à son attraction pour le liquide. Un gaz peu soluble, par exemple dans l’eau, chassera une plus grande quantité d'un gaz très absorbable, et vice versa. 100 mesures d’eau contenant 106 mesures d'acide carbonique, exhalent 53 mesures de ce gaz lors de leur contact avec 55,1 mesures de gaz azote, et ne prennent que 2,1 mesures de gaz azote.

Les phénomènes que les liquides produisent avec les vapeurs doivent naturellement ressembler à ceux qu'ils développent avec les gaz, de sorte que les vapeurs de beaucoup de substances se condensent et se dissolvent dans le liquide avec lequel on les met en contact. C'est, par exemple, ce que l'on observe, ainsi que je l'ai déjà rapporté, quant aux vapeurs d’eau et plusieurs disso-

lutions salines. Parmi les liquides se distinguent particulierement sous ce rapport, l'acide sulfurique, l'acide nitrique et d'autres acides; en effet, ces corps attirent de l'air non-seulement l’eau avec laquelle ils se combinent chimiquement, mais encore la grande quantité de celle dont ils ont besoin pour se dissoudre. Si l'on place sous une cloche de l'acide sulfurique et d’autres dissolutions, l'acide s'emparera de la vapeur aqueuse de l'air, et les dissolutions rendront de l'eau à cet air, de sorte qu'on peut se servir très-bien ainsi de l'acide sulfurique pour l'évaporation des liqueurs aqueuses. A cet effet, après avoir versé de l'acide sulfurique dans un. bocal évasé à fond plan, on y place des verres à vin contenant les liqueurs (fig. 201 ); plus celles-ci se trouvent rapprochees de l'acide sulfurique, plus l'évaporation sera prompte.

Les liquides, en exhalant les gaz qui s’y étaient dissous, manifestent des phénomènes tout-à-fait semblables à ceux qui accompagnent la séparation des substances solides de leurs menstrues. Lorsqu'on jette dans un liquide saturé de quelque gaz, qui est sur le point de s’echapper, soit à cause d'une diminution de la pression supportée par le liquide, soit par suite d’une élévation de température, lorsque, dis-je, on jette dans un pareil fiquide un corps solide, alors surtout que ce corps est rude et pourvu d’angles et de pointes , une portion du gaz se dégage de la surface de ce corps; c'est ainsi qu'il se développe. de l'acide carbonique dans les boissons ‘ mousseuses ordinaires, qu on remue avec une baguette de verre, ou dans lesquelles on verse une substance pulvérisée. Le même phénomène a lieu lorsqu'on fait passer des bulles de gaz à travers une liqueur pareille, ou qu'on agite cette liqueur avec le même gaz qu'elle tient en

dissolution. C'est par cette raison qu'une eau gazeuse, chargée par la pression de beaucoup d'acide carbonique, perd, au moment où l’on ouvre le flacon, une quan- ‘ tité bien plus considérable de ce gaz, qu'une eau contenant seulement un peu plus d'acide carbonique qu'elle n'en peut absorber à la température et sous la pression ordinaires de l'air; car l'excès du gaz enchässe par la pression entraîne, en se dégageant avec impétuosité, une quantité tellement grande de celui qui, sans cette circonstance se serait échappé insensiblement, que, mise sur la langue, l'eau gazeuse ne développe plus que peu d’acide carbonique et ne tarde pas à donner une saveur fade. Le gaz se développe ordinairement au fond, mais il s'en forme aussi en même temps dans d'autres parties de la liqueur. Si le fond du vase présente un endroit saillant ou rugueux, c'est de là que se dégagera le gaz; les petites bulles qui surgissent du fond augmentent de volume en traversant la liqueur et produisent un effet semblable à celui qui résulterait de l’agitation de cette liqueur avec des gaz, de manière que la partie inférieure de la liqueur doit être considérée comme plus chargée d'acide carbonique que la partie supérieure.

Si l'on suspend au milieu d’un petit matras ( ig. 202) contenant de l’eau aeree, un fil de platine un peu entortillé et recuit préalablement pour augmenter et nettoyer sa surface, et qu'on échauffe graduellement le matras, l'air atmosphérique que l’eau ne peut plus tenir en dissolution, se dégagera en bulles du fil de platine, bren que celui-ci ne touche pas au fond. Une liqueur saturée de gaz se comporte donc comme une dissolution saturée d’un corps solide ; plusieurs autres substances solides, ainsi que je l’ai déjà fait voir (376 ) pos-

7 409 sedent la propriete de diminuer tellement le pouvoir dissolvant de cette derniere aux points ou elles la touchent, que le corps solide dissous ne peut que s’y deposer. Si l'on augmente la temperature du petit matras, de maniere à faire bouillir doucement la liqueur, les bulles de vapeur aqueuse ne se dégageront pas du fond, mais seulement du fil de platine. Cette belle expérience réussit beaucoup mieux quand on la fait avec de l'acide nitrique (d'une pesantenr spécifique de 1,42) ou de l’acide sulfurique; on peut maintenir l'ébullition de ces liquides pendant des heures entières, sans qu'aucune bulle se développe au fond. L'ébullition des liquides soumis à la même pression ne dépendant que de la température, il résulte de cette expérience que la température des vapeurs aqueuses qui se dégagent du fil de platine doit être plus basse que celle des vapeurs formées au sein même de la liqueur, que par conséquent l’ebullition des liqueurs dont il s’agit doit avoir lieu à une température moins élevée dans un verre contenant du platine que dans un autre qui en serait dépourvu ; la différence est de 1° environ pour l’eau et quelquefois de 4°, toujours de plus de 2° pour l'acide nitrique. Au lieu de suspendre le platine, ce que nous n'avons fait ici que pour ne pas donner à croire que la chaleur se transmit plus facilement au platine gisant au fond du vaisseau, on peut l'y placer d’une manière quelconque; plusieurs autres corps métalliques, en masse ou en poudre, par exemple, la limaille de fer, produisent également le même phénomène, Il va sans dire, d'après cela, que l'eau entre en ébullition à une température plus basse dans les vases métalliques, que dans ceux en verre où à surface vitreuse, comme la porcelaine; observation

importante pour la confection des thermometres.

Il suit de l'expérience avec le platine, que les vapeurs d'eau se développent sur ce métal à une temperature plus basse que: dans l’eau même; l’ébullition dans les vases de verre présente encore une autre particularité : une dissolution de sel de cuisine entre en ébullition à une temperature plus élevée que l'eau pure en vertu de la supériorité de l'attraction des molécules salines pour celles de l’eau sur l'attraction réciproque des molécules aqueuses les unes pour les autres; pour surmonter la première force il faut donc une température plus élevée que celle requise pour vaincre la seconde. De même que le sel de cuisine se comporte à l'égard de l’eau, de même aussise comporte à l'égard de la couche mince d’eau qui touche les parois des vaisseaux, la surface intérieure des vaisseaux en verre, qui, ainsi que je l'ai déjà démontré ci-dessus (p. 362), exerce sur les molécules aqueuses une attraction plus grande que celle de ces molécules entr'elles. La volatilisation de cette coucheretenueà la fois par l’attraction réciproque de ses molécules et par l’adhésion aux parois du verre, exige une température plus élevée que celle nécessaire pour gazeifier les autres parties de l'eau. Et comme ce sont les parois du vase qui échauffent l’eau bouillante, la vapeur aqueuse développée sur ces parois doit avoir une température plus élevée que celle formée au centre du liquide; lors donc que l’ebullition de l'eau est tellement rapide, que les bulles surgies du fond du vase n'ont pas le temps de communiquer leur température à l’eau ambiante, le centre de ces bulles peut être plus échauffé que l'eau ambiante, et il est possible qu'un thermomètre frappé sans interruption par ces bulles indique une tempéra-

ture un peu differente suivant la promptitude avec laquelle on pousse l’ebullition. Les autres liquides presentent les mêmes phénomènes que l'eau. L'ébullition se faisant à une température plus haute au fond du vase que dans le sein même du liquide, l'adhésion de l’eau sur le verre agissant conséquemment à l'instar d’une pression élevée, et cette force venant à cesser tout d'un coup lorsqu'une bulle se forme et se détache du fond, le développement de chaque bulle donne lieu à une pette explosion; on s'en aperçoit très bien dans l’ebullition de l'eau, mais dans les acides sulfurique et nitrique ces secousses ou soubresauts sont tellement violens, que maintefois pendant la distillation une grande partie du liquide est lancée hors de la retorte. L'introduction de quelques morceaux de platine fait cesser de suite ces explosions d'une manière surprenante, de sorte que la distillation s’achève tranquillement, car alorsles vapeurs se dégagent constamment du platine et la température du fond du vase ne peut s'élever assez pour que les vapeurs se forment à sa surface.

On ne peut observer la formation des bulles de gaz ou de vapeur que lorsqu'elles se développent lentement. Elles se produisent de la manière suivante : Le cofps solide exerçant une attraction prépondérante sur le gaz ou la vapeur, il s'y en dépose une petite bulle qui, en grossissant insensiblement, présente la forme globuleuse, parce que l'eau, sollicitée comme elle l'est par lattraction réciproque de ses molécules, l'entoure comme un sac; car de même qu’une masse d’eau abandonnée à elle-même forme une boule arrondie, une bulle d'air suspendue dans l'eau, prend aussi une figure sphérique en vertu de l'attraction que les molécules d’eau exer-

cent les unes sur les auires. La bulle ne se detache du corps solide qu'après avoir acquis assez de légèreté pour déchirer une portion de son enveloppe aqueuse. Cette rupture a ordinairement lieu très près du corps solide, en aa (fig. 203) ou l'enveloppe offre le moins de résistance, de sorte que la grandeur de la bulle ne dépend pas seulement de l'attraction du gaz pour le verre, mais encore de l'attraction réciproque des molécules d'eau les unes pour les autres et pour le corps solide. Peutêtre aussi se présente-t-il quelquefois le cas où des bulles gazeuses se déposent sur le corps solide sans qu'il y ait contact entre ce corps.et le gaz lui-même. L'attraction du corps solide sur la partie c (fig. 204) du gaz qui l'approche le plus, serait alors la cause de la formation de ce dépôt, et il se développerait un phénomène semblable à celui de l’adhérence des petits globules de mercure à une tige de verre, bien qu’une couche d'air sépare les deux corps.

CONNEXION ENTRE L’AFFINITE CHIMIQUE ET LA FORCE QUI PRODUIT L'ÉTAT GAZEUX, LIQUIDE ET SOLIDE DES CORPS.

Le sulfate de soude cristallise à la température ordinaire avec 55 pour cent d’eau combinée chimiquement; exposé à l’air il ne tarde pas à blanchir et à tomber en poudre en exhalant de l'eau. Ainsi la force avec laquelle l’eau s’evapore à la température ordinaire suffit pour lever cette affinité chimique, phénomène qui se répète dans tous les sels efflorescens. Cette force d’evaporation venant à s'agrandir peut évidemment surmonter des aflinités supérieures à celle de l'eau de cristallisation pour

EAU, 413 un sel. Dans la destruction des affinités chimiques par une température élevée à laquelle un des principes constituans de la combinaison chimique se dégage, cette force d'évaporation concourt avec la chaleur pour diminuer l'affinité réciproque des parties constituantes. Le sel de cuisine se cristallise à — 10° avec 38 pour cent d'eau; ramené à la température ordinaire il abandonne cette eau même au milieu de ce liquide. Le sulfate de soude qui se cristallise à une température de 33° d’une dissolution aqueuse est tout-à-fait anhydre; l'hydrate d’oxide de cuivre et d’autres hydrates (combinaisons de l’eau avec les oxides métalliques) perdent leur eau lorsqu'on les échauffe sous ce liquide. Lorsque ces substances se depouillent de leur eau par l'élévation de leur température dans l'air, cette décomposition ne doit pas être attribuée à une augmentation de la tendance de l'eau à s'évaporer ; lorsqu'au contraire le carbonate calcaire se décompose en exhalant son acide carbonique, ou se fond sans altération, suivant qu’on l’echauffe en vase ouvert ou clos, c'est la force avec laquelle l'acide carbonique prend la forme gazeuse qui cause la dé, composition, Plus la force avec laquelle un corps se gazéifie est grande, plus les affinités chimiques vaincues par cette force peuvent être énergiques, L’acide carbonique exige une pression de plus de 40 atmosphères pour rester. liquide à la température ordinaire; l’eau n'a au contraire besoin que d’une pression de 1/5, d’atmosphere pour conserver cet état. De là résulte évidemment pour nous la possibilité d'obtenir beaucoup de combinaisons de l'eau avec les bases, sans que nous soyons en état de produire des combinaisons correspondantes de l'acide carbonique. Quoique l'acide carbonique ait plus d'affinité

que l’eau pour les bases, on ne peut pas combiner cet acide avec l’oxide de fer, l'alumine et d’autres bases, tandis qu’on obtient la combinaison de ces substances avec l'eau , chaque fois qu’on les précipite de leurs dissolutions aqueuses par une base plus puissante.

La faculté dissolvante des liquides donne également lieu à des décompositions chimiques. Le sulfate acide de potasse, intermédiaire entre le sel neutre et lebisulfate , étant dissous dans une quantité d’eau chaude telle que la dissolution ne soit pas tout-à-fait concentrée, il se cristallisera de la dissolution du sulfate neutre de potasse et du bisel restera dans la liqueur. Une petite quantité d'eau décompose l’iodite de soude en iodate de soude et en iodure de sodium, pour la raison que la dernière combinaison est beaucoup plus soluble dans l'eau que la première; l’alcool , qui ne peut dissoudre liodate de soude, opère encore plus facilement cette décomposition. Le sulfate acide de potasse traité par l'alcool donne du sulfate neutre de la même base, l'acide sulfurique se dissolvant dans l'alcool qui ne peut se combiner avec ce sel.

De faibles affinités chimiques pouvant de cette manière être détruites en vertu de la volatilité ou de la solubilité d’un principe constituant, il est quelquefois difficile de decider , lorsqu'une liqueur ne cristallise pas, s'il faut la prendre pour une combinaison chimique ou pour une simple dissolution des parties constituantes ; c'est le cas, par exemple, pour l'alcool et l’eau. On peut considérer l’acide hydrochlorique et l’ammoniaque lquides comme des combinaisons chimiques, mais aussi comme des dissolutions ; plusieurs alliages métalliques appartiennent également à cette catégorie. L’affinite chi-

mique fut-elle aussi faible que celle de l’eau de cristallisation dans les sels, on observera toujours que les principes constituans se combinent dans des proportions determinees; c’est ainsi que dans le sulfate de soude l’oxigène de la base est à celui de l'eau comme 1 à 10. Lorsqu’au contraire il y a dissolution, la force augmente avec la masse, même l’eau pure, ainsi que je l'ai déjà démontré ( p. 373), exerce encore une attraction sur une dissolution étendue. Je reviendrai plus au long sur ce sujet en décrivant les substances qui présentent ces cas, par exemple, en traitant de la tenue de l'acide sulfurique à l'égard de l'eau. | La solidification d’une combinaison chimique liquide peut egalement occasioner une decomposition chimique; l'attraction moléculaire (la force de cohésion) de l'un des principes constituans pouvant s’accroitre suffisamment dans ce phénomène pour vaincre la faible affinité chimique de ce principe pour l’autre, avec lequel il était uni. Ce cas rare paraît se présenter dans la fonte grise et dans le granit; je développerai davantage ces phénomènes à propos de l’une et l’autre substance.