CHAPITRE lY
Il faut admettre que l’action de la chaleur communique aux molécules certaine mobilité; supposition très-admissible, puisque cette mobilité se trouve dans les molécules de quelques sels, comme le sulfate de zinc en est un exemple à une température de-|- S2“; elles perdent leur position naturelle d’équilibre, ce qui ne peut avoir lieu qu’autant que leurs molécules sont aptes à effectuer certains mouvements. Ainsi , rien ne s’oppose à ce que l’on admette ce mouvement moléculaire à de basses températures dans certains corps, à des températures élevées dans d’autres. Telles sont les données les plus rationnelles qui peuvent servir à la cémentation, en s’appuyant sur l'action des forces électriques.
Des chlorures et doubles chlorures métalliques.
Le procédé que nous allons décrire peut servir non-seulement à obtenir quelques chlorures métalliques, mais encore d’autres composés.
On sait que lorsque l’on met en contact une lame d’argent avec de l'acide hydroehlorique hors du contact de l’air , le métal n’est pas sensiblement attaqué. Maintenant , si l'on met en contact avec la lame d’argent un morceau de charbon ordinaire, traité préalablement par un acide , afin d’enlever l’alcali qui peut s’y trouver , ou un morceau d’anthracite qui est conducteur de l’électricité comme le charbon ou la plombagine, les choses changent ; quand le contact s’établit entre l’argent et le charbon, la très-faible action que l’acide exerce sur l’argent donne naissance à un courant, dont l'action est telle que la lame d’argent est le pèle positif et le charbon le pôle négatif. Il résulte de là que l'action du courant augmente celle que l’acide exerce sur l’argent. Par conséquent, le chlore se porte sur l’argent par cette double action, et l’hydrogène sur le charbon. Le chlorure d’argent, au fur et à mesure qu’il se forme, cristallise en octaèdres, attendu que rien ne s’oppose au groupement régulier des molécules. L'hydrogène étant à l’etat naissant, se combine avec le carbone qui , en raison de son état électrique, est également à l’état naissant. Si le tube est fermé, la tension du gaz devient bientôt suffisante pour le briser. Les cristaux de chlorure d’argent augmentent peu à peu ; au bout d’un an ou deux , ils ont plusieurs millimètres de côté. Si l’on substitue une lame de cuivre à la lame d'argent , la réaction chimique faible résultant du contact de l’acide avec le cuivre produit des effets électriques qui augmentent également l’énergie des affinités ; au bout de quelque temps, la lame sc recouvre de cristaux de protochlorure de cuivre
373 ÉLÉMENTS D’ÉLECTBO-CHIMIE.
très-brillants, possédant une grande réfrangibilité. En continuant l’expérience hors du contact de l’air , la liqueur change de couleur ; elle devient brun foncé , et les cristaux ne sont plus visibles. Le carbone est alors attaqué , et il en résulte une combinaison qui n’a pas encore été examinée.
Avant de continuer l’exposé des combinaisons simples, nous sommes obligé de faire connaître les procédés à l’aide desquels on peut obtenir les doubles combinaisons , que la chimie n’a pas toujours la faculté de produire , parce qu’elle peut rarement faire réagir lentement les éléments les uns sur les autres dans les conditions voulues. Un tube recourbé en U, est rempli dans sa partie inférieure d’argile préparée comme à l’ordinaire ; dans une des branches on met une solution de nitrate de cuivre , dans l’autre une solution de chlorure de sodium , puis l'on plonge dans chacune d’elles le bout d’une lame de cuivre ; on bouche les deux ouvertures. Par suite de la réaction des deux solutions l'une sur l’autre, et de la solution du chlorure sur le cuivre , il en résulte un double courant électrique dont la direction est telle , que le bout qui plonge dans la solution de nitrate est le pôle négatif de l’appareil. L’action du courant est suffisante pour décomposer le nitrate de cuivre; du cuivre se dépose sur l’extrémité négative; et comme l'action est très-lente, le métal eristallise. L’acide nitrique et l’oxygène transportés dans l’autre branche donnent une nouvelle énergie à l’une des réactions chimiques eu vertu des<iuelles le courant est produit. Le bout cuivre qui se trouve dans la solution de chlorure tend avant tout à décomposer ce sel ; il se forme du protoehlorure de cuivre qui se combine avec le chlorure de sodium. Peu à peu celte combinaison cristallise sur la lame positive en tétraèdres. Si l’on veut avoir des cristaux de deux à trois millimètres de côté, il faut laisser fonctionner l’appareil pendant longtemps; le succès de l’expérience dépend de l’obstacle que l’on oppose au mélange des liquides contenus dans les deux branches du tube; l’acide nitrique contribue à ces réactions en aidant à la décomposition du sel marin , puisque l’on retrouve du nitrate de soude. L’oxygène transporté dans la branche positive oxyde le sodium pour former de la soude et non le cuivre. La production du double chlorure cristallisé de cuivre et de sodium, ne s’opère que dans les circonstances que nous venons d’indiquer ; car avec un courant d’une certaine intensité, les deux sels étant décomposés, la cristallisation ne saurait s’effectuer.
Les chlorures d’ammoniaque , de calcium , de potassium , de
CHAPITBB V.
b{)riutn , de strontium, donnent avec le cuivre des produits analogues qui cristallisent en tétraèdres réguliers. Tous ces chlorures, il est vrai, ont la même composition atomique, c'est-à-dire qu’ils sont formés d’un atome de base et de deux atomes de chlore ; par conséquent , ils doivent donner naissance à des composés isomorphes ; ces doubles composés sont formés d’un atome de chacun des deux chlorures. Des lames d’argent et de plomb donnent également des combinaisons isomorphes avec les chlorures alcalins et terreux précédemment cités; quant aux autres métaux , tous ne donnent pas des produits semblables , attendu que la composition atomique n’est pas la même. Tel est le double chlorure de potassium et d'étain , qui cristallise en aiguilles prismatiques. Nous devons faire remarquer une circonstance importante qui a dû se reproduire pendant la cristallisation d’un grand nombre des substances minérales qui se trouvent dans les filons : pendant les premiers temps de la formation , les cristaux sont entiers; mais peu à peu, à mesure que la solution devient moins concentrée, il se forme des troncatures sur les angles. Autre méthode pour former les chlorures : au fond d’un tube on met du protochlorure de mercure, puis au-dessus de l'eau, et on plonge dedans une lame de cuivre qui ne tarde pas à s’amalgamer; il se forme en même temps du proto-chlorure de cuivre, qui cristallise en tétraèdres.
Des sulfures et doubles sulfures.
Les tubes en U, précédemment décrits, vont encore nous servir; mais, au lieu d’en employer un , on en réunira plusieurs pour en former une pile ; à cet effet on fait communiquer le bout cuivre de la solution saline d’un tube , avec le bout cuivre de la solution de nitrate de cuivre de l’autre. Cette disposition est précisément celle d’une pile. Maintenant dans une des branches d’un tube , ou met une solution de protosulfure de potassium; dans l'autre, une solution de nitrate de cuivre; puis on dispose les appareils comme il vient d'être dit, en plongeant dans la première solution une lame d’argent, et dans l'autre une lame de cuivre; en augmentant suffisamment le nombre des tubes et humectant l’argile avec la solution de nitrate de cuivre pour faciliter le passage du courant, celui-ci acquiert uue telle intensité, qu’on est obligé souvent de diminuer le nombre des couples, si l’on ne veut pas que toutes les combinaisons soient détruites. Avec un appareil composé d’une douzaine de tubes, au bout de cinq à six heures , on aperçoit des cristaux de cuivre sur les lames de cuivre, et sur la lame d'argent des cristaux octaèdres de sulfure d'argent.
274 ' ÉLÉMENTS d’ÉLECTB'O-CHIMIE.
L’appareil ayant fonctionne pendant quinze jours sans interruptfbn , les lames d’argent ont été entièrement transformées en sulfure d’argent sans changer de forme; seulement leur volume était augmenté; et les distaux de sulfure étaient absolument semblables à ceux que nous présentent quelquefois les pièces d’argent qui ont séjourné dans des fosses d’aisance.
On peut obtenir les mêmes effets avec un seul couple ; seulement, il faut plus de temps. Rien n’est plus simple que d’analyser ces effets : réaction des deux liquides l’un sur l’autre; réaction du protosulfuie de potassium sur l’argent ; deux actions chimiques donnant naissance à deux courants électriques, dirigés dans un sens tel que le cuivre est le pôle négatif. Le nitrate est décomposé ; il y a précipitation de cuivre, transport d’oxygène et d’acide nitrique sur l'argent dans le protosulfure de potassium; l’oxygène oxyde le potassium, et l’acide nitrique se combine avec la potasse formée, tandis que le soufre SC porte sur l’argent , se combine avec lui , forme du sulfure qui cristallise en raison des actions lentes. Une fois que la surface d’argent est recouverte de cristaux , qui sont microscopiques , le soufre qui est- transporté par le courant pénètre dans les interstices des premiers cristaux formés, et atteint l’argent qui est au-dessous, jusqu’à ce que toute la lame soit décomposé* , d’où résulte une véritable pseudomorphosc. La réunion de tous ces dépôts successifs forme une masse cristalline homogène et assez compacte. Voilà donc une véritable cémentation , et il est probable que celles qui ont lieu dans la nature s’opèrent de la même manière.
' On conçoit effectivement que lorsque les courants circulent dans les corps, s’ils transportent avec eux des éléments dont les dimensions leur permettent de traverser les interstices moléculaires, rien ne s’oppose alors à ce que ces mêmes éléments réagissent sur les parties constituantes des corps.
Passons aux altérations qu’éprouvent quelquefois les pièces d’argent dans les fosses d’aisance , et qui viennent d’être mentionnées précédemment.
Lorsque l’argent se trouve dans une fosse d’aisance, les sulfures ammoniacaux ou autres, qui se trouvent dans les matières fécales, réagissent sur l’argent, qui ne tarde pas à sc changer en sulfure.
Mais que faut-il pour que les effets électriques, décrits précédemment,'se reproduisent ? Il suffit tout simplement que l’argent se trouve en contact avec une matière carbonacée, provenant d’un corps organisé quelconque qui a été décomposé, pour constituer un couple vol-
CHAPITBE V.
taïque, d’nnc part , avec l’argent, de l'antre avec les sulfures, sur lesquels réagit l’oxygène de l’air, de sorte que ce gaz remplace celui qui provient de la réduction de l’oxyde de cuivre dans l’expérience précitée.
Dans cette expérience, ainsi que dans toutes les expériences électro-chimiques, en général, dans lesquelles on a pour but de former des composés naturels , on réunit les circonstances les plus favorables pour former ces composés , circonstances que le hasard ne réunit pas toujours.
Dans les appareils précédemment décrits , on a substitué le cuivre à l’argent pour avoir le sulfure du dernier métal ; mais comme les effets varient suivant qu’on opère avec le protosulfnre de potassium ou le deutosulfure , on doit décrire ce qui se passe dans ces deux dernier cas.
Avec le persulfure, on aperçoit, au bout de quelques jours, sur les parois du tube, de longues et belles aiguilles blanches, légèrement satinées, radiées, qui ne sont autres qu'un double sulfure insoluble de cuivre et de potassium. Ce composé n’éprouve aucune altération au contact de l’air; traité par l’acide nitrique, il donne du sulfate de potasse et du sulfate de cuivre, avec dégagement de gaz nitreux, et même du nitrate de ces deux bases. Quelquefois il arrive aussi que la lame de cuivre se recouvre de petits tubercules de cette substance. Si on laisse continuer l’action , l’oxygène et l’acide nitrique arrivant continuellement dans la branche positive, décomposent le double sulfure, et les belles aiguilles disparaissent peu à peu. Outre les sels de potasse qui restent en dissolution , on obtient encore de petits cristaux de sulfure de cuivre irisés, mêlés de soufre en aiguilles.
On peut dire qu’en général , dans la formation des composés électro-chimiques , un composé est remplacé par un autre, et cela plusieurs fois de suite, de manière qu’il arrive que dans une opération on voit se produire trois ou quatre composés différents, qui ne se ressemblent ni par la composition , ni par la cristallisation.
Cette formation successive de produits directs est le caractère le plus saillant et le plus original de la méthode électro-chimique, pour produire des composés analogues à ceux de la nature.
Avec le protosulfure de potassium , le cuivre et une prolongation d’action, les réactions sont les mêmes que lorsqu’on a opéré avec l’argent, c’est-à-dire, décomposition du double sulfure , formation d’un sulfure de cuivre cristallisé, d'un aspect gris métallique, dont la fbrme est difficile à établir en raison de la petitesse des cristaux.
270 ÉLÉMENTS d’ÉLECTBO-CHIMIE.
On peut egalement obtenir , avec le persulfure de potassium , le sulfure simple ; il apparaît quelquefois immédiatement quand le courant n’a pas une grande force décomposante, ou bien à la suite de la décomposition du double sulfure. Dans ce dernier cas , le sulfure de potassium étant enlevé, si l’action est très-lente, et que la quantité d’oxygène et d’acide nitrique ne soit que suffisante pour réagir sur le sulfure de potassium , le sulfure de cuivre devient libre et cristallise.
En substituant dans les appareils le plomb au cuivre , et opérant avec le protosulfure de potassium , on obtient des effets semblables à ceux produits avec l’argent. Le sulfure de plomb est dans les premiers moments à l’état pulvérulent, mais au fur et à mesure que la solution devient moins concentrée, il se dépose sur la lame de plomb des masses tuberculeuses cristallines de sulfure de plomb , qui pos-sèdent toutes les propriétés de la galène proprement dite. Il arrive aussi quelquefois que l’on obtient le double sulfure de potassium et de plomb en aiguilles blanches. En général , tous ces produits ont le même aspect que les composés analogues à ceux de la nature.
Autre méthode. On prend un tube fermé par un bout , de 5 à 6 millim. de diamètre, et on y introduit du sulfure de mercure noir, sur une hauteur d’environ 2 ou 3 centimètres. On verse dessus une dissolution de chlorure de magnésium , on plonge dedans jusqu’au fond une lame de plomb, et l’on ferme hermétiquement. Le tout est abandonné ensuite aux actions spontanée , électro-chimique et autres.
Un mois ou quarante jours après, on commence à apercevoir sur la paroi du tube, au-dessus du sulfure , une couche très-mince douée de l’éclat métallique, qui s’en détache aisément, et se recouvre du côté de la lame de petits cristaux octaédriques ou dérivant du cube, ayant l’aspect de la galène. En ouvrant le tube , il s’en dégage une oleur propre aux combinaisons du soufre avec l’hydrogène ou le chlore. La liqueur dégage en outre de l’acide sulfureux et la partie inférieure de la lame est devenue cassante par suite de la combinaison du plomb avec le mercure. Certainement ces effets sont complexes , et cependant l’électricité est intervenue pour les produire, (.uniment discerner la part des forces électriques dans tous ces effets divers ?
On sait que lorsque le plomb est mis en contact avec une solution de chlorure alcalin ou terreux , il y a formation de double chlorure , l’alcali ou la terre est mis à nu. Par suite de cette réaction le métal est négatif et le liquide positif. Si ces deux substances étaient seules dans le tube , il n’y aurait point de courant électrique. Mais la circu*
CHAPITaE V.
lation du fluide électrique peut s’opérer d’une part par l’intermédiaire du sulfure de mercure, et de l’autre au moyen de la couche infiniment mince du liquide qui adhère à la paroi du tube, couche dont la densité n’est pas la même que celle du liquide environuant. De sorte que la paroi du tube se comporte comme le troisième tube qui est nécessaire pour établir la circulation du courant électrique.
D’un autre côté, le sulfure de mercure est sensiblement attaqué par l’eau salée ; le mercure s’amalgame avec le plomb, et le soufre, devenu libre, est transporté dans la partie supérieure de la lame de plomb, où il rencontre du chlorure de plomb qu’il décompose en formant du sulfure de plomb ; et comme cette action se fait très-lentement, les molécules de ce sulfure peuvent se grouper suivant les lois de la cristallisation.
Voyons maintenant comment peut intervenir la paroi du tube. Puisque le plomb est attaqué , que le sulfure de mercure sc dissout peu à peu et que la couche de la solution de chlorure adhérente à la paroi n’a pas la même densité (|ue celle du liquide environnant, il s’ensuit que la paroi peut être considérée comme le pôle négatif; dès lors elle doit tendre sans cesse à attirer le plomb et à chasser le chlore vers la lame de plomb; ce métal peut se combiner avec le soufre du sulfure de mercure tenu en dissolution ; d’un autre côté , il peut se faire aussi que le sulfure de mercure ne puisse pas agir directement sur le chlorure de plomb.
Avant de terminer ce que l’on a à dire sur les sulfures, nous devons faire connaître encore un procédé très-simple pour obtenir cristallisé en octaèdres, le sulfure d’argent. Les cristaux sont des octaèdres parfaits doués du brillant métallique et rivalisant avec ce que la nature a produit de plus parfait en ce genre.
On prend un tube en U préparé comme il a été dit; dans l’une des branches on met une solution de nitrate d’argent; dans l’autre, une solution saturée d’hyposuiflte de potasse provenant de la décomposition à l’air du protosulfure de potassium; on établit la communication entre les deux branches , au moyen d’une lame d’argent. L’hyposulfite réagit sur l’argent, et de là résultent les effets électrochimiques précédemment décrits. Il se forme dans la branche positive du nitrate et du sulfate de potasse , attendu que l’oxygène et l’acide nitrique exercent d’abord leur action sur l’hyposulfite de potasse. Que devient après cela l’hyposulfite d’argent ? Lorsque la branche communique avec l’air, la solution s’évapore peu à peu, et il se dépose en même temps , soit dans l’argile , soit sur la lame
ST8 ÉLÉMENTS b’ÉLECTHO-CHlMIB.
d’argent, de jolis octaèdres de sulfure d’argent. Mais comment se fait-il que dans cette circonstance ou obtienne du sulfure d’argent au lieu de l’hyposulfite î Quand une action électro-chimique est trèsfaible, comme cela arrive à la fin des opérations, rien ne s’oppose alors à ce que l’action du pôle positif se borne à enlever l’oxygène , d’une part à l’oxyde d’argent, de l’autre à i’acide hyposulfureux ; il se produit alors un sulfure d’argent. Dans ce cas , le pôle positif joue simplement le rôle de désoxydant à l’égard des corps avec lesquels il est en contact.
Le sulfure de fer, du moins le protosulfure, est difficile à former en raison de la promptitude avec laquelle s’oxydent les éléments dont U est formé ; neanmoins on est parvenu à l’obtenir avec l’hyposulfite alcalin, en très-petits cristaux jaunes, doués de l’éclat métallique , mais qui ont été promptement décomposés à l’air.
Les pyrites se forment très-fréquemment dans les tourbières, ainsi que dans les tuyaux de conduite de certaines eaux minérales.
Le protosulfure de fer est formé d’un atome de fer et d’un atome de soufre ; c’est-à-dire que ces deux éléments s’y trouvent dans 1<t même proportion que dans le protosulfate de fer. Si ce sel est en contact avec des corps très-avides d’oxygène, et qui puissent désoxyder lentement, en même temps, l’acide sulfurique et le protoxyde de fer , il se formera un protosulfure. M. Fournet a trouvé des cristaux de ce sulfure sur un morceau de fer provenant de l’arbre tournant d'une roue hydraulique, où il servait à fixer le tourillon ; on enduisait l’axe de matières grasses purifiées par l’acide sulfurique; ainsi la réaction de ces matières sur l’acide sulfurique qu’elles ont réduit, ont mis à nu le soufre, qui, trouvant le fer dans un grand état de division au milieu des matières grasses, a déterminé la formation des pyrites. Quelques années ont suffi pour leur production. La cristallisation ne peut être attribuée qu’à une formation très-lente des pyrites. On doit rapporter à une cause semblable la formation de pyrites sur uu outil de mineur trouvé au milieu de décombres dans une ancienne galerie de raine abandonnée depuis les Romains, dit-on, à Pont-Gibaud. Le fer en contact avec les matières carbouacécs provenant de la décomposition des matières organiques , a du former des couples voltaïques, qui ont agi comme on l’a dit précédemment. Nous sommes parvenu à former des pyrites de persulfure de fer, ayant la forme de dodécaèdres à face pentagonale , en abandonnant aux actions spontanées un mélange de sulfate de fer, de sulfate de chaux et d'huile, dans des proportions que nous ne pourrions indiquer',
CUAPITUE V.
attendu que dans l'origine nous n'uviuns pas l'intention de produire cette substance. L'opération a duré quatre ou cinq ans. Quelques cristaux avaient deux millimétrés d'étendue.
Des iodures et doubles iodures.
Mais’ pour bien montrer la fécondité de la méthode des doubles décompositions , qui joue un si grand rôle dans la nature , ou va encore parler du double iodure et de l'iodure simple de plomb.
L'es iodures métalliques étant soumis à la même loi de composition que les sulfures, on doit obtenir sans difticulté, en opérant comme nous l'avons fait, des produits analogues.
Dans l’appareil en U, substituons au sulfure de potassium , do l’iodure de potassium , puis servons-nous d'un couple plomb et cuivre, le cuivre plongeant daus le nitrate de cuivre et le plomb dans l'iodure de potassium. Par suite des actions électro-chimiques faciles à interpréter d'après ce qui a été dit précédemment, il se forme dans la branche positive de longues aiguilles blanches , soyeuses , trèsiiues, qui remplissent toute cette branche, et qui ne sout autres que le double iodure de potassium et de plomb; ce dernier y est à l'état de protoiodure. Voilà ce qui se passe tant qu’il y a de l'iodure simple de potassium à décomposer et qu’il y a dans l'autre branche un grand excès de nitrate de cuivre. Mais il arrive un point où tous ces jolis cristaux blancs disparaissent peu à peu , à commencer par le bas, et sont remplacés par de beaux cristaux jaunes octaédriques de deutoiodure de plomb. Interprétons ces effets :
L’acide nitrique et l’o.vygène débouchent dans la double solution; celle-ci est décomposée; il y a formation de nitrate de potasse. L’iode mis à nu se porte sur le protoiodure devenu libre , et il se forme un deutoiodure de plomb cristallisé , identique avec celui connu des chimistes. Le cuivre soumis au même mode d’action donne d’abord un double iodure eu aiguilles blanches cristallines, puis on obtient après la décomposition de jolis cristaux octaèdres. L’iodure d’argent s’obtient aussi facilement.
Il est probable que les autres métaux dont les iodures sont insolubles, avec des précautions convenables , donneraient des résultats semblables. Les bromures, les séleniures insolubles peuvent être obtenus de la même manière sans aucun doute.
Ces exemples montrent l’emploi de la méthode des doubles coiubinaisons pour arriver aux combinaisons simples. Nous répétons qu’en
3S0 ÉLÉMENTS d’ÉLECTHO-CHIHIB.
électro-chimie , lorsque l’on veut former une combinaison insoluble et l’obtenir cristallisée, il faut la faire entrer en combinaison avec une autre, et enlever celle-ci au moyen de l’action électro-cbimique.
Exposé d'une méthode générale pour obtenir cristallisés divers
produits, le soufre, le sulfate et le carbonate de baryte, de
plomb, etc.
L’appareil le plus simple que l’on emploie pour former simultanément des sels métalliques, terreux, insolubles, est d’une construction très - simple. II se compose de deux bocaux réunis par un tube recourbé , rempli d’argile humide. Dans l’un , on verse une solution de sulfate de cuivre, dans l’autre de l’alcool, et l’on humecte l’argile avec une solution saturée de nitrate de potasse ; dans l’alcool plonge une lame de plomb, et dans la solution de cuivre une lame de cuivre : ces deux lames sont mises en communication. L’alcool est à 33°. Voici les effets produits : le sulfate de cuivre ne tarde pas à être décomposé par suite des effets électriques résultant de la réaction des deux liquides l’un sur l’autre et de l’alcool sur le plomb. Le cuivre est réduit sur la lame de même métal; l’oxygène et l’acide sulfurique se transportent du côté où se trouve la lame de plomb; mais au lieu d'obtenir du sulfate de plomb, il se forme en peu de jours une grande quantité de cristaux octaèdres de nitrite de plomb, et quelquefois, suivant l’intensité du courant, des cristaux de nitrate de plomb. Ces résultats prouvent que l’acide sulfurique en traversant l’argile décompose le nitrate de potasse , se combine avec la potasse, en vertu d’une plus forte affinité , tandis que l’acide nitrique devenu libre se transporte sur le plomb.
L’expérience suivante montre le parti que l’on peut tirer du mode d’expérimentation que nous venons d’employer pour former divers composés. On substitue à l’alcool une dissolution alcoolique de sulfocarbonate de potasse, sans rien changer au dispositif indiqué. Voici ce qui se passe. Le sulfocarbonate de potasse , dont la solution se décompose peu à peu à l’air, se trouve dans des circonstances favorables pour que de faibles actions électrochimiques apportent des changements dans l’état de combinaison de ses molécules. D’après la nature des effets électriques résultant des diverses réactions chimiques produites, le plomb est le pôle positif, le cuivre le pôle négatif. Le cuivre se dépose sur la lame de même métal ; l’oxygène et l’acide sulfurique sont transportés vers le plomb ; l’acide sulfurique décompose le nitrate de potasse qui se trouve dans l’argile, de sorte que l’oxygène
CHAPITBK V.
et l’acide nitrique se rendent seuls dans la solution de sulfocarbonate, qui est décomposée et dont les éléments sont oxydés en partie, et en partie séparés. Il se forme d’abord du carbonate de potasse qui cristallise sur les parois du vase, du sulfate de potasse, du sulfate et du carbonate de plomb, du sulfocarbonate de potasse et de plomb en cristaux aciculaires, enfin du soufre provenant de la décomposition du sulfure , et qui cristallise sur la lame de plomb en octaèdres comme dans la nature. Dans l’espace d’un mois , ces cristaux acquièrent quelquefois un millimètre et plus de côté.
Les produits varient avec le degré de concentration de la dissolution , et probablement avec l’intensité du courant. Avec une solution alcoolique de sulfocarbonate étendue d’eau, on a peu de soufre et une grande quantité de sulfocarbonate de plomb et de potasse. Ces différences dans les résultats dépendent des rapports existant entre les affinités des divers corps , leurs proportions et les intensités du courant, lesquels rapports varient suivant la conductibilité des liquides et l’éuergie de l’action chimique qui produit le courant.
Dans les expériences précédentes , l’acide sulfurique ne détruit la combinaison de la potasse avec l’acide nitrique , qu’en raison du peu d’énergie de l’action électro-chimique, car lorsque l’action est trèsconsidérable , tous les acides indistinctement sont transportés au pôle positif.
Le courant électrique dont nous nous sommes servis provenait de deux causes, de la réaction chimique l'un sur l’autre, des deux liquides eu relation au moyen de l’argile humide, et de l'action chimique du sulfocarbonate sur le métal qui plonge dedans. Quand la première réaction est suffisamment énergique, on peut se passer de la seconde ; de même si celle-ci a une intensité convenable, la première est inutile ; mais quand l’une et l’antre sont faibles et que les courants qui en résultent sont dirigés dans le même sens, leur somme devient alors indispensable à la production des effets électro-chimiques. Il arrive souvent que ces deux courants sont si faibles que la réduction de l’oxyde de cuivre n’a point lieu. Il ne se produit plus aucun effet, et il est inutile de pousser plus loin l’expérience; il faut alors changer l’appareil.
Il serait à désirer qu’on pût toujours opérer sur des solutions qui exerçassent les unes sur les autres des actions chimiques suffisamment énergiques pour donner naissance à des courants doués d’assez de puissance , quand la lame qui plonge dans le liquide actif est d’or ou de platine, au lien de plomb ou de cuivre, afin de pouvoir étudier
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ÉLÉMENTS U’ÉLECTBO'CHIHIB.
facilement les phénomènes de décomposition et de recomposition , indépendamment de la réaction des éléments transportés sur ces derniers métaux. On peut suppléer à ce défaut de réaction suffisante des liquides , eu opérant avec l’appareil composé dont nous 'allons donner la description, lequel permet d’éviter quand on le veut, l’action de ces éléments sur l'électrode.
Cet appareil (pl. III, fig. 13) est composé de trois bocaux A, B, G, rangés sur la même ligne, à peu de distance les uns des autres.
Le premier est rempli d’une solution de nitrate ou sulfate de cuivre ; le second de la solution de la substance sur laquelle on veut opéi'er, et le troisième de la solution acide ou saline , sur laquelle doit agir le métal oxydable qu’on doit y plonger, et d’où doit résulter le courant électrique.
A communique avec A' au moyen d’un tube recourbé abc en verre, rempli d’argile humectée d’une solution , dont la nature dépend do l’effet que l’on veut produire dans A'. A' et A" communiquent au moyen d’une lame de platine ou d’or , a' b' c'. On plonge dans A ime lame de cuivre poli , dans A" une lame de zinc, et on réunit ces deux lames au moyen d’un fil de cuivre ; enfin , dans A' on met un tube de sûreté 1 1 pour connaître la pression intérieure, quand il se dégage des gaz. D'après cette disposition , qui est la plus avantageuse pour produire des effets électro-chimiques , l’appareil fonctionne au moyen du couple voltaïque z c.
Il est bien évident que le bout de la lame de platine ou d’or, qui se trouve dans la solution du bocal A', est le pôle positif d’un appareil simple , dont l’aetion est lente et continue. Par conséquent , toutes les opérations électro-chimiques s’opèrent autour de cette lame, puisque c’est sur elle que se rendent l’oxygène et l’acide résultant de la décomposition du sel métallique qui se trouve en A.
Donnons une application :
Dans le bocal A on met une dissolution de sulfate de cuivre ; dans le bocal A', une autre de sulfocarbonate de potasse ; dans le tube intermédiaire, de l'argile humectée d’une dissolution saturée de nitrate de potasse, et dans le bocal A" de l’eau salée, dans laquelle plonge une lame de zinc. Aussitôt que le circuit est fermé , le sulfate de cuivre est décomposé ; l’oxygène se rend vers d , ainsi que l'acide sulfurique qui, en passant dans le tube abc , chasse l’acide nitrique, lequel se rend avec l’oxygène dans A', où leurs réactions déterminent les changements indiqués précédemment, à l’exception de ceux relatifs à l’oxyde de plomb.
CUAPITBE V.
Il est convenable souvent do placer un quatrième bocal entre A et A', dans lequel on met une quantité suffisante de la dissolution saline qui doit être décomposée par l’acide sulfurique, pour que les effets produits dans le bocal A' ne soient pas interrompus quand tout le sel contenu dans l'argile a été décomposé. Ainsi, quand on voudra porter un gaz ou un acide à l’état naissant dans A', il suffira de placer dans l’argile une dissolution qui, par la réaction de l’acide sulfurique provenant de la décomposition du sulfate de cuivre, laisse dégager ce gaz ou cet acide. S’il s'agit au contraire d'y porter de l’hydrogène ou un élément électro-négatif, il faut renverser les moyens de communication et mettre a' b' c' à la place de a 6 e, et réciproquement. Knfin , si l’on remplace la lame de platine par une lame de métal oxydable , on introduit dans la solution intermédiaire un oxyde qui, se trouvant à l’état naissant, concourt à la formation des nouveaux produits. Voici les résultats de plusieurs expériences.
l” On verse dans le bocal A' une dissolution alcoolique desulfocarbonate de potasse, dans le bocal A une dissolution de sulfate de cuivre, et dans l'argile du tube à b c une solution de nitrate de potasse; vingt-quatre heures après, la réaction de l’oxygène et de l’acide nitrique sur la dissolution de sulfocarbonate est déjà sensible ; car on aperçoit sur le bout â de la lame de platine les produits indiqués plus haut, c’est-à-dire , des cristaux de soufre, de carbonate neutre de potasse.
2° Avec le même appareil on peut constater la présence de l’acide nitrique et celle de l’acide chlorhydrique dans une dissolution quelconque, même lorsque ces deux acides s'y trouvent en très-petite quantité. On remplace la lame de platine a! b' c par une lame d'or; on met dans le bocal A une dissolution de sulfate de cuivre, et dans le bocal A' et l'argile du tube abc, une dissolution du composé qui est censé renfermer les deux acides en combinaison avec des bases. Aussitôt que l’appareil fonctionne, l’acide sulfurique chasse les deux acides de leurs combinaisons , lesquels se portent avec l’oxygène qui provient de i'uxydc de cuivre, sur le bout â de la lame d'or; la couleur d’or qui se manifeste immédiatement, indique la présence des deux acides. Par cette méthode aucune des parties acides n’est perdue.
3* On remplit le bocal A' d'une dissolution de sulfite de potasse, et l’on remplace la lame d’or a' b' c par une lame de cuivre. L'extrémité d étant toujours le pôle positif, attire l’oxygène et l’acide nitrique; ce dernier décompose le sulfite et s’empare de la base ; l’acide sulfureux se porte sur l’oxyde de cuivre , qui se forme en même temps et
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se combine avec lui ; le sulfite de cuivre se combine lui-méme avec le sulfite de potasse ; d’où résulte un composé qui cristallise en beaux octaèdres; mais l’acide nitrique continuant toujours à arriver , finit par décomposer ce double sulfite ; il se dégage alors du gaz acide sulfureux , le sulfure de potasse est transformé en bisulfite et en nitrate de potasse. Quant an sulfite de cuivre, il se précipite en cristaux transparents, d’un rouge vif.
Ces trois exemples suffisent pour montrer combien sont variés les effets que l’on peut obtenir avec l’appareil dont nous venons de donner la description.
De l’action de l’électricité à forte tension sur les substances insolubles.
En soumettant à l’action d’une pile composée d'un grand nombre de couples, no moyen de deux fils d’or, deux portions séparées d’eau distillée renfermées dans un tube de verre et communiquant ensemble par l’intermédiaire d’une substance animale ou végétale buraidc, Davy obtint une dissolution d’or dans le tube positif et une solution de soude dans le tube opposé. Le chlore ainsi que l’alcali étaient fournis par le verre.
En employant des vases de cire , il obtint du côté négatif un mélange de soude et de potasse, et du côté positif un mélange des acides sulfurique, chlorhydrique et nitrique. Avec la résine , la matière alcaline parut composée de potasse.
Ayant noiis de l’eau distillée dans une cavité pratiquée dans un morceau de marbre blanc et dans un creuset de platine , l’une et l’autre communiquant avec de l’asbeste , le creuset en rapport avec le pôle positif et la cavité avec le pôle négatif, l’eau de celle-ci acquit le pouvoir d’affecter la couleur de curcuma par suite de la présence de la soude et de la chaux; la soude ne parut plus après onzeopérations de deux heures chacune. Du côté positif il reconnut la présence du chlore. Davy en tira la conséquence très-juste que le marbre blanc avait été exposé à l’eau de mer. Ayant soumis à l’action de la pile diverses substances minérales , il trouva toujours de la soude, de sorte qu’il parait exister peu de pierres qui ne contiennent quelques portions de matières salines. On conçoit trèsbien la possibilité de ce mélange quand on considère que la plupart des roches portent des marques évidentes de leur ancien séjour audessous de la mer. Deux vases de sulfate de chaux compacte, remplis
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d'eau et en communication avec du suifate de chaux liumide , furent mis en rapport avec une batterie de 100 couples: au bout d’une lieure , le vase négatif renfermait une solution pure et saturée de chaux , et l’autre une solution assez saturée d'acide sulfurique.
Le fluorure de calcium fut également décomposé dans les mêmes circonstances et produisit des effets analogues.
Le sulfate de baryte résista davantage à l’action décomposante du courant , mais on finit par obtenir du carbonate de baryte au pèle négatif.
Un basalte dans lequel l’analyse avait donné sur 100 p. 3 1/3 de soude et ^ partie d’acide chlorhydrique avec 15 part, de chaux , ayant été soumis pendant dix heures à l’action voltaïque , une forte odeur de chlore se manifesta du cêté positif, et à l’autre pèle on obtint un mélange de chaux et de soude.
La lépidolithe a donné de la potasse.
Davy, avec une pile de 150 couples, est parvenu à retirer de ia soude d'un tube de verre rempli d'eau distillée soumise à son action.
M. Crosse a employé également les courants provenant de piles composées d’un grand nombre d'éléments et chargées avec de l’eau pure pour décomposer des substances insolubles et former différents composés. Voici le détail de plusieurs de ses expériences et les résultats obtenus :
l” Une batterie de 100 paires de 35 pouces carrés, chargée avec de l’eau, agissant sur des coupes contenant i once de carbonate de baryte et de sulfate d’alumine , a donné du sulfate de baryte au pèle positif et des cristaux d’alumine au pèle négatif.
3° Une batterie de il couples cylindriques, de I3 pouces sur 4, agissant pendant six mois sur du fluosilicate d’argent, a produit des cristaux d’argent au pèle négatif, des cristaux de silice et de la calcédoine au pèle positif.
3” Une batterie composée de plaques demi-circulaires de I i/4 pouce de rayon, placées sur des plateaux de verre, et agissant pendant cinq mois à travers une brique poreuse sur une solution de silice dans la potasse, a donné de petits cristaux de quartz au pèle positif.
4° Une batterie de 30 couples , de même grandeur que les précédents , agissant sur un mélange de l gr., 30 de sulfate de plomb , d’oxyde blanc d’antimoine , de sulfate de cuivre , de protosulfate de fer, d’eau et de 3 gr. 60 de verre commun en poudre, a donné sur le fil négatif du cuivre pur en deux jours et des pyrites de fer cristallisées en quatre jours. M. Cross a reconnu qu’en chargeant les appareils
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avec de l’eau pure , il pouvait conserver leur énergie sans altération sensible pendant une année. Il a obtenu enfin le double sulfure d’argent et d’antimoine et l’arséiiiate de cuivre cristallisés. De plus, ayant remarqué que dans les montagnes de Quantock il existait du spath calcaire incrusté dans la pierre à bâtir , et de l’arragonite dans un schiste argileux , il eu a conclu que ces minéraux avaient été formés par l’eau qui filtrait dans ces roches ; ayant recueilli de cette eau, il la soumit à l’action d'un de ses appareils pendant dix jours, et parvint par ce moyen à produire des substances semblables à celles que nous venons de citer. Il a cru reconnaître , dans le cours de ses expériences , que la lumière nuisait à la perfection des cristaux , attendu qu’il a obtenu dans une période plus courte et avec un pouvoir électrique plus faible les mêmes produits à l’ombre. En soumettant à l’expérience de l’acide fluorique silicé , 11 a obtenu an pôle négatif des cristaux de quartz 5 suivant le développement progressif de ces cristaux , il a commencé par apercevoir un hexagone , ensuite des lignes radiées partant de son centre ; puis des faces se sont formées parallèlement au côté. Quelque mouvement survenu dans l’opération a fait naître un second cristal qui a formé hémitrople avec le premier.
De l'action des courants produits par de Félectricité à faible tension sur les substances insolubles.
Jusque dans ces derniers temps , on pensait que l’on ne pouvait décomposer les substances insolubies, à l’aide de l’électricité, qu’en employant des appareils voltaïques composés d’un nombre plus ou moins considérable d’éléments ; mais on peut arriver au même but en employant simultanément les affinités et l’action des deux électricités dégagées dans la réaction lente de deux corps l’un sur l’autre. En effet, on sait que si l’électricité, en vertu de laquelle les éléments d’un corps sont combinés, pouvait être changée en courant, ce courant aurait toute l’intensité nécessaire pour opérer la séparation de ces mêmes éléments. Or , lorsque deux corps se combinent ensemble , les électricités dégagées représentent exactement celles qui constituent le pouvoir électrique. Si donc on parvenait à les recueillir complètement, de manière à produire un courant, ce courant opérerait la séparation d’un même nombre d’éléments. Nous ne pouvons malheureusement transformer en courant qu’une trèsfaible portion des électricités dégagées , attendu qü’il se produit ,
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dans le liquide môme , une foule de recompositions , desquelles résulte un dégagement de chnleur, qui augmente d’autant le pouvoir conducteur. D’après cela , plus on affaiblit le nombre de ces recompositions, plus l’intensité du courant augmente, etpiusalois elle tend à devenir égale à celle d’une pile composée d’un certain nombre d’éléments. On remplit cette condition en disposant les appareils de manière à ce que les électricités dégagées parcourent dans le liquide le plus petit espace possible et éprouvent le moins de résistance en passant d’un conducteur dans un autre. Quelques exemples pris parmi les plus simples montreront le parti que l’on peut tirer de ce mode d’opérer pour la production de quelques composés.
On prend un tube de 4 millim. de diamètre, fermé par un bout , et l’on met dedans un gramme et demi de sulfure noir de mercure, sur lequel on verse une solution saturée de sel marin; puis on plonge dedans une lame de cuivre, et l’on ferme hermétiquement le tube. Bien que le sulfure de mercure ne soit pas sensiblemeut attaqué par le sel marin, et que celui-ci ne réagisse pas beaucoup sur le cuivre hors du contact de l’air ; cependant les diverses réactions chimiques qui ont lien au contact du cuivre, du sulfure, avec une petite quantité de mercure, de l’eau et du chlorure de sodium, produisent les effets suivants ; décomposition du sulfure, combinaison du mercure avec le cuivre et cristallisation de l’amalgame sur la lame de cuivre et les parois du tulie. Ces cristaux sont des octaèdres réguliers. Une opération de ce genre est commencée depuis dix ans et continue toujours.
Si l’on opère avec de l’eau distillée au lieu d’eau salée, que l’on amalgame le bout de la lame de cuivre qui est en contact avec le sulfure de mercure, et qu’on laisse le tube ouvert, les réactions chimiques marchent rapidement ; car on commence à apercevoir, huit jours après, les cristaux d’amalgame de cuivre sur la partie supérieure de la lame. 11 est probable qu’il se forme d’abord du sulfate de mercure, puis du sulfate de cuivre, dont la décomposition produit les effets décrits.
On a mis dans un tube de verre , du carbonate de cuivre nouvellement préparé , une solution saturée de sel marin , une lame de fer , et l’on a fermé hermétiquement le tube ; peu à peu le carbonate , de bleu qu’il était , est devenu noir ; la lame s’est recouvei te de cuivre métallique, et la décomposition a été complète au bout de deux mois. Il est hors de doute que dans cette circonstance et par suite des diverses réactions qui ont eu lieu au contact de l’eau , du sel marin , du carbonate de cuivre , et du fer , le carbonate hydraté
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u’ait été d’abord décomposé sous l’influence voltaïque en eau et en carbonate anhydre ; c'est-à-dire que l'eau n’ait été décomposée par le fer, à la manière des acides. Quand l'expérience se fait au contact de l'air , il se précipite de l'oxyde de fer; en substituant au fer une lame de plomb , il y a également décomposition du carbonate de cuivre , sans qu'on observe bien sensiblement le passage du carbonate hydraté au carbonate anhydre, puis formation de double chlorure de plomb et de sodium qui cristallise en jolis rhomboèdres, de carbonate de plomb , et probablement de chlorocarbonate en cristaux aciculaires ; la liqueur devient légèrement alcaline, par suite de la soude mise à nu. Les diverses substances qui résultent des réactions électro-chimiques sont tellement mêlées les unes avec les autres qu’il est difficile de les séparer.
Si i’on prend du carbonate d’argent, de l’eau distillée et une lame de plomb, le tout disposé comme dans les expériences précédentes, le carbonate ne tarde pas à être décomposé. La portion d’argent adhérente au verre forme en divers endroits une surface continue et brillante, comme si le verre était argenté, preuve de l'influence des surfaces sur l’action électro-chimique. La lame de plomb se recouvre de carbonate hydraté de plomb, en petites lamelles nacrées. Ce carbonate, comme eelui du cuivre, ne peut être décomposé qu’en admettant que les effets électriques produits dans l’oxydation du métal au contact de l’eau et de l'air, sont capables de séparer les éléments des sels métalliques insolubles soumis à leur action. En substituant au plomb une lame de cuivre ou de fer, le carbonate d’argent est encore décomposé , et plus rapidement encore qu’avec le plomb. Une partie du gaz acide carbonique sc dégage ; l’autre forme avec de l’oxyde de cuivre du carbonate vert qui se change peu à peu en carbonate bleu, ayant la forme de cristaux microscopiques; l’argent métallique résultant de la décomposition du carbonate est mêlé de très-petits cristaux de protoxyde de cuivre, provenant probablement de la décomposition du carbonate de cuivre nouvellement formé et de celui qui se trouvait dans le carbonate d’argent.
Les silicates des métaux dont les oxydes sont facilement réductibles sont également décomposés dans leur contact avec l’eau et les lames de métal oxydable. Nous citerons particulièrement les silicates de cuivre, d’argent et de plomb, mis en contact avec des lames de plomb, de fer, de zinc et de cuivre.
Le silieate de cuivre est décomposé, par des lames de fer et de plomb ; l’oxyde métallique est réduit , et la silice se dépose sous
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forme gélatineuse. Il est probable qu’en disposant les appareils de manière à ce qu’iis fonctionnent très-lentement , on obtiendrait de petits cristaux de quartz. Si l’on opère avec une lame de zinc, recouverte ou non de cuivre dans la partie eu contact avec ie silicate , il se produit des effets qui ne pouvaient être prévus à priori , attendu qu’ils ne ressemblent en rien à ceux que l’on obtient avec les autres métaux. La lame ne tarde pas à prendre une couleur bleue trèsintense , tirant sur le noir tant qu’elle se trouve dans l’eau ; mais si on l’en retire et qu’on la fasse sécher, la couleur bleue est bien marquée. La surface du zinc se recouvre de petits tubercules bleus qui font effcrvesccnec avec tous les acides et donnent des sels de cuivra qui, traités par l’ammoniaque, s’y dissolvent eu partie et laissent du cuivre métallique dans un grand état de division. Dès lors , dans la réaction très-lente du zinc sur le silicate de cuivre par l’intermédiaire de l’eau distillée , il se dépose du cuivre métallique , du deutoxyde de cuivre anhydre, dont une partie se combine avec l’acide carbonique transmis à l’eau par l'air. Or, comme la réaction s’opère dans toute l’étendue de la lame , bien qu’elle ne soit eu contact que dans une petite partie avec le silicate de cuivre, il faut donc admettre que ce dernier est faiblement soluble dans l’eau à l’aide de l’acide carbonique de l’air. Pendant tout le temps que s’effectuent les diverses réactions dont nous venons de parler , il se dégage une quantité assez notable de gaz hydrogène provenant de la décomposition de l’eau. Nous devons ajouter que, dans ces réactions, il se forme de petits tubercules cristallisés de carbonate de zinc, dans lesquels on reconnaît la forme rhomhoïdale.
En opérant avec l’oxyde de cuivre hydraté, ou du carbonate vert do cuivre au lieu de silicate , l’oxyde est réduit sans qu’il y ait formation de carbonate bleu , et il se dépose sur la lame de zinc des tubercules cristallins de carbonate de zinc. L’eau est également décomposée, mais moins abondamment.
Les arséniates et les phosphates de métaux oxydables ont été soumis également avec succès au même mode d’expérimentation , particulièrement les sousarséniate et sousphosphatc d’argent. Leur décomposition s’est effectuée assez rapidement; l’oxyde d’argent a été réduit ; l’acide devenu libre s’est combiné avec l’oxyde nouvellement formé. Eu employant une solution de chlorure de sodium au lieud’eau distillée, on obtient des doubles combinaisons.
Avec l'arséniate d'argent , l’eau distdlée et le plomb , il s’est déposé sur celui-ci des lamelles cristallines d’un blanc nacré d'arséuiate de
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plomb. L’eau est devenue assez fortement acide par la présence de l’acide arsénique; il se forme dans ce cas un sousarséniate. En opérant avec l’arséniate d’argent , l’eau distillée et une lame de cuivre , le sel métallique est également décomposé : l’oxyde d’argent est réduit, et il se forme des cristaux d’arséniate de cuivre d’un vert pâle.
Si l’on soumet le chromate d’argent à l’expérience , avec l’eau distillée et une lame de plomb , le chromate ne tarde pas à être décomposé ; il se dépose sur la paroi inférieure du verre , des lamelles cristallines d’argent; l’acide chromique sc combine avec l'oxyde de plomb, formé aux dépens de l’oxygène de l’oxyde d'argent ; il en résulte un chromate de plomb jaune qui se change peu à peu en chromate d’un rouge orangé en cristaux aciculaires. Ces expériences variées de mille manières donnent naissance à des produits qui ne peuvent manquer d’intéresser l’électro-chiraie.
On peut opérer également sur des composés insolubles qui ne renferment pas d’oxyde métallique. Nous prendrons pour exemple l’iodure de soufre qui laisse dégager facilement de l’iode. Si après l’avoir broyé en parties très-ténues , on le met dans un tube de verre avec de l’eau et une lame de plomb, l'eau se charge peu à peu d’iode , il se forme promptement des cristaux d’iodure dé plomh de plusieurs millimètres d’étendue; des cristaux d’iode très-nets se déposent sur le plomb et sur la paroi du tube, et le soufre est inseusiblement mis à nu.
Si l’on substitue au plomb une lame d’étain , la décomposition de l’iodure de soufre dans un tube à petit diamètre paraît marcher plus rapidement. Dans l’espace de vingt-quatre heures , il se dépose sur la lame de belles aiguilles d’un periodure d’étain, de couleur orangée, qui deviennent jaune clair, quand on les traite par l’eau bouillante. Avec le cuivre on obtient des effets analogues.