SECOND PROBLÈME

De V Analyse de î Air atmosphérique.

L’air atmosphérique est forme de ^9 parties d’azote et de .%ï parties d’oxigène ; il contient en outre un atome d’acide carbonique et une quantité d’eau vaiiable. On peut déterminer la quantité diacide carbonique au moyen de l’eau de bar3rte , qui s’én 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 celui-ci 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 , ime quantité de souscarbonate susceptible d’ètre 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 - car-

DE l’aSALYSE de l’aiH ATMOsi^HÉEIQUÈ. 49^ bonâte de baryte ( voyez le Tableau des sous-carbonates , p. 53o de ce vol.) ; par conséquent on connaît combien l’àif analysé contient de cet acide. Suivant M. Thénard , on aurait trouvé dans une expérience de ce genre que l’air renfermerait — de son poids d’acide carbonique; 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 rhmnidité; la quantité dont son poids augmente indique le poids de l’eau renfermée dans le volume d’air sur lequel ôn agit. Saussure a trouvé, dans une de ses expériences, que 34,277 décimètres cubes d’air contenaient, à la température de 18^,75 , 5, 01 décigrammes, ou 10 grains d’eau.

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

.Analyse par le gaz hydrogène^ On sait positivement ,

que l’hydrogène et l’bxigène gazeux se combinent à une température élevée et donnent naissance à de l’eau ; 2° cpie 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 mélange était formé de 42 pouces cubes d’hydrogène et de 21 d’oxigène, ou, ce qui revient au même, de 2 dliy-

494 QUATRIÈME fARTlÈ.'

drogène et d’un d’oxigène en volume. Nous avons dqâ établi ce fait par une expérience directe , en donnant la description de l’eudiomèire de Volta (,pag. 65 du vol.). L’analyse de l’air par le gaz hydrogène repose entièrement sur ces données ; supposons qu’après avoir dépouillé loo parties d’air atmosphérique de tout l’acide carbonique qu’il renferme , on desire connaître combien il contient d’oxigène , on l’introduira dans le tube TT àe l’instrument (fig. 49? tom. i®*",) , dans lequel on fera également arriver lOO paities de gaz hydrogène pur , en se conformant pour les manoeuvres aux préceptes indiqués pag. 66, tom. on fermera les robinets , et on enflammera le mélange à l’aide de l’étincelle électrique; il se formera une cerr taine quantité d’eau aux dépens de fout 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; on déterminera quelle est la quantité de ce résidu , en mettant dans le bassin B un tube de verre gradué , ouvert par une de ses extrémités , rempli d’eau et renversé : en effet, en ouvrant le robinet supérieur J?, le gaz contenu dans le corps de i’insti'umènt TT passera dans le tube gradué , chassera ime 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 de celui de l’èau delà cuve dans lequel on l’introduit. Supposons qu’après l’expérience (i) le résidu gazeux se trouve être de iSj ;

(i) 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.

DE d’aSALTSE de l’air AtfMOSEHiRIQEE.

voici comment on raisonnera ; on a employé loo parties d’air et lOO parties de gaz hydrogène ; on obtient un résidu de iSy parties : donc 63 parties de gaz ont disparu pour former de l’eau 5 ce gaz ne peut être qu’un mélange d’oxîgène et d’hydrogène, et, d’après ce que nous avons dit, il doit contenir 21 parties d’oxigène et 4^ parties d’hydrogène. Il est évident dès-lors que dans læ 100 parties d’air atmosphérique analysé , il n’y a que 2 r parties d’oxigène : les yq autres parties doivent être de l’azote. Pour s’assurer de la jutesse de ce raisonnement , on recommencera l’expérience en employant 100 parties d’aîr atmosphérique et ^2. parties d’hydrogène, et on trouvera à la fin que le résidu n’est que de yp parties : or, si on retranche des 142 parties employées, les yg qui restent , on verra que 63 parties ont servi à former de l’eau , et que le gaz résidu est de l’azote pur.

M. Gay-Lussac , à qui la science est déjà si redevable, vient encore de l’enrichir 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 2° 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. Yoici la description de l’instrument proposé par ce savant. (Foy. pl. Il, fig. 6.)

« op 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 d , entre lesquelles doit passer l’étincelle électrique. La boule d est portée par un fil métallique ef en spirale , maintenu à frottement dans le tube de veiTe.

49^ QüAÏRI ÈTvt E PAÉTtÈ.

Cette disposition permet de rapprocher ou d’écarter à volonté les deux boules c et d, et elle est d’ailleurs trêmement simple. L’extrémité inférieure de l’eudiomètre porte une virole gh , destinée à donner de la solidité à l’instrument. A cette virole est fixée , par une vis une plaque circulaire i k mobile autour de la vis qui lui sert d’axe; elle porte à son centre une ouverture conique^ fermée par une soupape qui , lors de son mouvement , est maintenue par la tige mn : la petite goupille n fixe l’étendue de l’ascension de la soupape. Au moment de l’explosion , la soupape , pressée de haut en bas , reste évidemment fermée ; mais aussitôt qu’il se fait un vide dans l’eudiomètre , l’et^u soulève la soupape et vient le remplir. Pour que la plaque i k ait plus de solidité , elle entre dans ime petite é|?bancrure k ^ pratiquée dans le prolongement l de la virole g h. La main en métal M y dont nous ne représentons ici qu’üne partie , est destinée à fixer l’instrument pendant que l’on opère; elle est terminée par une virole brisée , que la vis /^presse contre l’eudiomètre. » {Annedes de Chimie, février 1817.)

Avant de terminer tout ce qui est relatif à l’analyse de l’air par le ga2 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 en 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’oxîgène et de l’azote de l’air, un peu d’acide fcitrique , et même un peu d’ammoniaque aux dépens de l’hydrogène et de l’azote ; mais ces produits sont en trop petite quantité pour pouvoir exercer queîqu’influence sur les résultats de l’analyse. -

DE L'AHAI-TSE DE L'aIK ATMOSPHÉEIQüE. 497

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 loo parties de gaz nitreux en volume, placées sur l’eàu avec 33,33 parties de gaz oxigène , les absorbent, et donnent naissance à de l’acide nitreux ; tandis que le même nonibre 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 im excès d’oxigène , l’absorption de ce gaz est le tiers de celle du gaz nitreux employé 5 dans le second cas , elle est de moitié. C’est d après ces données que M. Gay-Lussac a construit un petit 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 100 parties de gaz nitreux; il se forme sur-le-champ , aux dépens de l’oxi gène contenu dans les 100 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 laformation 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 1 16 parties de gaz qui restent à la fin de l’expérience se composent des 79 parties d’azote qui entrent dans la composition des 100 parties d’air, et des 3 7 parties de gaz nitreux qui n’ont pas été employées.

Analyse par le phosphore. Le phosphore jouit de k propriété d’absorber l’oxigène de l’air à la température ordinaire, et mieux encore à une température élevée , de s« n. 32

transformer en acide phosphatique ou en acide phospW tique , et de mettre l’azote à nu : il suffit donc , pour analyser l’air par ce moyen, d’en mettre une quantité déterminée dans ime 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 bouillir. Lorsque 1 absorption du gaz oxigène a cessé, et que le' mercure ne remonte plus , on agite avec de l’eau le gaz azote qui reste, pour le débarrasser d’im peu de phosphorequ’il contient , et on le mesure. ( Voyez Action du phore sur V air i § 71*) On pourrait encore employer un trèsgrand nombre de corps pour faire l’analyse de l’air 5 mais Uous croyons avoir énuméré les principaux.

Des Corrections relatives à la température et à la pression de F atmosphère.

L’analyse des gaz ue saurait être exacte si ôn n’avait ^as égard à leur température et au degré de pression au-^ quel ils sont soumis : en effet, lorsque dans une expérience on a obtenu un gaz quelconque ,; 0n déteimine son poids par son volume : on sait qü’un volume du gaz A pèse? 2 grains 5 deux volumes du même gaz pèseront 4 grains, etc. : or, la température et lit pression dp l’atmosphère influent singulièrement sur le volume qu’occupe la même quantité de gaZi -

Température est évident que 100 parties de gaz , à la température de 4®” thermomètre centigrade , offriront uU Volume beaucoup plus considérable que lorsque la température ne sera que de 20°. Supposons maintenant que l’on désiré connaître quel sera le volume de ces 100 parties à 20®. Nous avons établi (§11) que lorsqu’un gaz passe de O® à iqo® thermomètre centigrade, il se dilate de 0,3^5 de son volume -, nous avons dit, encore que sa dilatation est îuaiforme , c’est-à-dire , qu’il se dilate autant de o®à xo®,

EfiS CORRËÇTÎOÎÎS RELATIVES A LA PRESStOjr.

que de lo® à 20® , de 3o® à 40'’ 5 etc. j il est donc aisé de déterminer quelle sera sa dilatation pour chaque degré : en cHét , elle sera de , ou, ce qui est la même chose , == 0,003^5 , ou bien du volume qu’il occupe à o®.

Connaissant par ce moyen la quantité de sa dilatation pour chaque degré, il ne sera pas plus difficile de la connaitre lorsqu’il sera au-^dessus de zéro. Supposons un gaz à 40® + O® • s’il était à zéro , on connaîtrait sa dilatation pour chaque degré en divisant les 100 parties par 266 “: maintenant on la déterminera en divisant les 1 00 parties par 266 -3- -|- 4^5 c'est-à-dire, par 3o6f: or, 100 divisés par 3o6 1 donnent pour la dilatation de chaque degré 0,326.

Appliquons actuellement ces données au cas particulier qui nous occupe, savoir à la détermination du volume qü’oc* cuperont à 20®, 100 parties d’un gaz dont la température est de 40°* Puisque la dilatation pour chaque degré est de 0,326 , on n’a qu’à multiplier cette quantité par 20, ce qui donnera 6,520 , et retrancher ce produit des 100 parties: on 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’ühités dont la température du gaz estau-dessüs de zéro; en prenant cette dilatation autant de fois qu’il y aura de degrés entre les deux températures , et en ajoutant la somme aù 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 ÿ6 centimètres, ne resteront pas les mêmes si la pression augmente ou diminue : dans le premier cas, elles se réduiront peut-être à 9^ , 98 ou 99, et,* dans le second, elles pourront augmenter jusqu’à io3 , ïo4 > etc. : il s’agit donc de déterminer comment on peut

reconnaître quel sera le volume de loo parties de gaz à la pression de, 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 7 4' comme le volume 100 est au volump X que l’on cherche :

On divisera 7400 , ou le produit de deux termes moyens , par 76 , et on aura pour quotient le quatrième terme de la proportion 97,369 parties, ou le volume que les 100 parties de gaz occuperont à la pression de 26 centim., On voit évidemment que ce calcul repose sur ce qui a été établi (tome , pag. 98)5 savoir que les volumes des gaz sont en raison inverse de la pression à laquelle ils sont soumis.

De ï Analyse du gaz provenant de la décomposition de V ammoniaque par le jeu.

Ce gaz est formé d’hydrogène et d’azote. On l’introduit dans l’eudiomètre avec un excès de gaz oxigène pur , et on l’enflamme 5 il se forme de l’eau , aux ' dépens de l’hydrogène du gaz et de l’oxîgène ajouté 5 le résidu est l’azote, plus l’excès d’ oxigène. Supposons , que l’on ait agi sur iqo parties de gaz et sur 5o parties d’oxigène, et que l’on ait obtenu un résidu de. 877, il. est évident qu’il y a eu 1 12 parties^ employées à former de Teau : or, dans cette quantité d’eau, il entre yS parties d’hydrogène 87 1 d’oxigène : donc les 100 parties de gaz analysé contiennent 7 5 parties de gaz hydrogène 5 d’où il suit qu’elles doivent renfermer 25 parties d’azote. Pour s’en assurer, on recommence l’expérience en prenant 100 parties du gaz provenant de la décomposition de l’ammoniaque , et les

©E l’analyse des Gk% COMPOséS. Sot

enflanittianl seulement avec 87 parties i d’oxigêne , on obtient, aS 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 l’autre avec rapidité.

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 , eh se rappelant la manière dont les différens gaz se comportent avec les réactifs, de trouver les moyens de les séparer les uns des autres 5 il nous serait impossible de donner plus d’étendue à cet article sans dépasser les limites que nous nous sommes prescrites.

quatrième rROBLÈME.

De V Analyse des Gaz composés.

Il est de la plus haute importance que les chimistes connaissent les moyens de déterminer facilemeut les élémens d’un gaz composé de deux corps élémentaires M. Gay- Lussac , en découvrant que les corps supposés à V état de gaz se combinent toujours dans des rapports très-simples , a fait faire d’immenses progrès à ce genre d’analyse , comme nous allons le voir plus particulièrement en parlant de chacun d’eux.

Analyse de T acide hydro- sulfurique. Supposons que

5oa QUATiriÈME yÀTiXIE-

. l'on éèmande quelle est là quantité d’hydrogène et de soufré qiii entre dans la composition de loo grains de gaz acide hydro-sulfurique 5 il est aisé de répondre à cette question sans faire aucune expérience : en effet, on sait d’avance queie volumedugaz hydrogène contenu dans les lOO grains de gaz acide hÿdro-sulfürique est égal à celui de ce gaz 5 On connaît d’ailjeurs les pésapteurs spécifiques du gaz hydrogène ètdü gaz acide hydro-sulfurique : il s’agit donc d’établir là proportion suivante, si l’on veut connaître là quantité d’hydrogène qu’il renferme :

1,191a : 100 II OjOySai : x = quant, d’hydrog. dans le gaz-,

c’est-à-dire : la pesanteur spécifique du gaz acide hydrosulfurique, 1,1913 , est au poids de ce gaz, 100, comme là pesanteur spécifique de l’hydrogène, o,oy3ài. est au poids ^de l’hydrogène, x. En multipliant l’un par l’autre les termes moyens , et en divisant le produit par 1,1912 , on aura 6,145 d’hydrogène pour ce poids; donc lé gaz acide hydro4 sulfurique est formé, sur 100 parties, de-6,i45 d’hydrogène , et de 93,855 de soufre.

‘ Anafyse du gaz oxide de carbone. Supposons que l’o^ demande quelle est la quantité d’oxigène et de carbone qui entre, dans la composition de 100 grains de gaz oxide de carbone ; on sait que le volume du gaz oxigène contenu dans les 100 grains de gaz oxide de carbone est la moitié de celui qu’oifre ce gaz ^ on eonriaît d’ailleurs les pesanteurs spécifiques du gaz oxigène et du gaz oxide de carbone : il s’agit donc d’établir la proportion suivante si l’on veut connaître la quantité d’oxigène qu’il renferme :

0,9569 : J 00 0, 5519 : X = quantité d’oxigène dans le gaz.

c’est-à-dire : la pesanteur spécifique du gaz oxide de carbone, 0,9669, est au poids de ce gaz, loo grains, comme ia pesmiteur spécifique àb l’oxigène , divisée par 2,

DE l’aSALYSE des GAZ COMPOSÉS. 5oS

0,5519(1) J est au poids de i’oxigène , a?. Eu miiltipliant les termes moyens , et en divisant le produit par 0,9569, on aura 5^,4 grains d’oxigène pour ce poids : donc le gaz oxide de carbone est formé, pour 100 parties, dé 5^,4 d oxigène , et de 46,6 de carbone.

Analyse du gaz acide carboniquè. La pesanteur spéci^fique du gaz acide carbonique est de .1,5196 5 celle du gaz «xigène est de ijiodSp; or, dans un Yolunte d’acide carbonique , il y a un volume de gaz oxigèûe : il suffira donc d’opérer comme nous l’avons dit pour l’acide bydro-sulforique pour trouver que l’acide carbonique est formé dé 72,624 d’oxigène et de 27,37660 carbtme.

Analyse du gaz hydrogéné percarboné. La p^anteaç spécifique de ce gaz est de 0,9784 ; il contient deux fois son ioliune de gaz hydrogène; la pesanteur spécifique de

celui-^i est de 0,07321: ikuffira donc d’établir la proportion, suivante : 0,9784 : 100 : ; 0,14642 ; , ou à la quaEdité

d’hydrogène ; c’est-à-dire la pesanteur spécifique du gaz hydrogène percarboné, 0,9784 5 est au poids de ce^az,. loo* comme la pesanteur spécifique du gaz hydrogène , multipliée par 2 = 0,14642 , est au poids de l’hydrogène qui entre dans sa composition ; ce poids est ï459^’ ^

.drogène percarboné est donc formé de i4596 d’hydrogéné: et de 85,4 carbone.

Ces exemples nous paraissent suffisans pour donner unn idée de la méthode que l’on doit employer pour calculer aisément les proportions des élemens d’un gaz composé nous allons par conséquent nous borner h indiquer les, résultats des analyses faites jusqu a ce jour. Hydrogène

(i) On divise par 2 , parce que le gaz oxide de carbone nn contient que la moitié de son volume d’oxigène t or, la pesant leur spécifique du gaz oxigène est de

.5o4 ÇTJ A TRIÈME -FART-XE.

perpJiosphoré, une partie d’hydrogène et 12. parties de phosphore en poids. Gaz acide hjdriodique , lOb parties, d’iode et 0,849 d’hydrogène. Protoxide d'azote, 1 00 parties d’oxigène, et 175,63 d’azote en poids. Deutoxide d’azote , 100 parties d’oxigène , 87,815 d’azote en poids. Gaz acide nitreux, 8 d’oxigène, 100 d’azote en poids.

Tableau des Proportions en volume des élémens qui composent diÿérens gaz.