MÉTALLOÏDES

De tous les corps connus, l’oxygène est le plus répandu dans la nature. L’air en contient le 1/5 de son volume, l’eau les 8/9 de son poids. Il entre comme élément essentiel dans la plupart des tissus des végétaux et des animaux, et l’on peut dire sans exagération qu’il forme au moins le tiers du poids de l’écorce terrestre.

Il fut découvert en 1774 par Priestley, en Angleterre, et par Scheele, en Suède. Mais c’est à Lavoisier que l'on doit la connaissance de ses propriétés principales et du rôle important qu’il joue dans les phénomènes de la combustion et de la respiration.

75. Préparation de l’oxygène. — 1° Par le bioxyde de manganèse. — On extrait ordinairement ce gaz du bioxyde de manganèse ou manganèse du commerce, produit naturel assez commun. On remplit à peu près aux trois quarts une cornue de terre (fig. 11) de bioxyde de manganèse pulvérisé, et l’on bouche le col de la cornue avec un bouchon de liège traversé par un tube recourbé, appelé tube abducteur. La cornue est placée dans un fourneau à réverbère, où on la soutient à l’aide d’un petit cylindre de terre (fromage). L’extrémité du tube abducteur plonge dans une cuve à eau et s’engage sous un têt à gaz, c’est-à-dire sous une

CHIMIE INORGANIQUE

petite capsule de terre échaucrée latéralement pour laisser passage au tube, et percée d’un trou en son centre. Quand l’appareil est ainsi disposé, on recouvre la grille du fourneau de charbons ardents, et l’on achève de le remplir avec des charbons noirs. Le charbon s’allume peu à peu, et la cornue peut ainsi être portée au rouge sans se fendre. Aussitôt que la température s’élève, on voit des bulles de gaz sortir de l’extrémité du tube abducteur, traverser l’ouverture supérieure du têt et venir crever à la surface de l’eau. L’air contenu dans la cornue se dilatant de plus en plus, à mesure qu’il s’échauffe, doit nécessairement sortir en partie de l’appareil. Quand on est arrivé à la température du

Fig. 11.

rouge, l’oxyde de manganèse se décompose à son tour, et de l’oxygène est mis en liberté à l’état gazeux. Il sortira donc alors de l’appareil, en chassant d’abord la petite quantité d’air restée dans la cornue. On le recueillera dans des cloches remplies d’eau, qui seront placées sur le têt à gaz. Pour obtenir du gaz oxygène exempt d’air, il convient de prendre celui que l’on recueille, après qu’il s’est dégagé de l’appareil un volume de gaz au moins égal à celui de la cornue.

On remarque d’ordinaire qu’un peu avant le dégagement de l’oxygène il se produit une notable quantité de vapeur d’eau, qui se condense en partie dans le tube et en partie dans l’eau que le gaz traverse à sa sortie de l’appareil; cette eau provient de l’hydrate d’oxyde de manganèse qui accompagne toujours, mais en proportion variable, le bioxyde de manganèse naturel ; cette production de vapeur continue même, quoiqu’en moindre quantité, pendant que l’oxygène se dégage ; de là le nuage qui se forme habituellement au milieu du gaz recueilli dans la

L1V. I, CIIAP. I, OXYGENE.

cloche. Une portion de la vapeur mélangée à l’oxygène a échappé à la condensation en traversant l’eau, et, en se refroidissant dans l’éprouvette, elle forme un brouillard.

On juge que l’opération est terminée lorsque, le fourneau étant encore rempli de feu, le gaz cesse de se dégager. Il faut alors fermer les ouvertures du fourneau, pour que la cornue se refroidisse lentement, et enlever le tube abducteur. Sans cette précaution, le refroidissement de l’appareil amenant une diminution du volume du gaz qui y est contenu, la pression de l’atmosphère forcerait l’eau à s’élever dans le tube et à pénétrer dans la cornue, qui serait infailliblement brisée.

Le produit qui reste dans la cornue après l’opération est un oxyde brun rougeâtre de manganèse, qui contient pour un même poids de manganèse les 2/3 de l’oxygène contenu dans le bioxyde; en d’autres termes, le bioxyde de manganèse a perdu, par la calcination, le 1/3 seulement de son oxygène.

La formule suivante représente cette décomposition :

5Mn02 = Mn504 + O2.

Le résidu de l’opération est l’oxyde salin de manganèse, que l’on peut considérer comme formé par l'iinion des deux oxydes, ainsi que le suppose la formule Mn304 = Mn205. MnO.

Le bioxyde de manganèse contient d’ordinaire du carbonate de chaux qui se décompose, sous l’influence de la chaleur, en donnant de l’acide carbonique qui se dégage avec l’oxygène. On peut l’absorber facilement par la potasse; mais il n’en est pas de même pour l’azote qui provient de la décomposition des azotates de chaux et de magnésie qui existent toujours en petite quantité dans le manganèse naturel. L’oxygène extrait du manganèse contient quelquefois 2 ou 3 pour 100 d’azote provenant de cette source.

Un kilogramme de bioxyde de manganèse parfaitement pur peut donner 85 litres d’oxygène ; le manganèse du commerce n’en donne guère plus de 60 à 65 litres.

2° Au moyen du chlorate de potasse. — Pour obtenir de l’oxygène pur, on se sert ordinairement de chlorate de potasse, qui peut se transformer, sous l’influence de la chaleur, en chlorure de potassium et oxygène. On remplit une petite cornue de verre à peu près au tiers de chlorate de potasse; la cornue est munie d’un tube abducteur, qui se rend dans la cuve à eau, sous un têt à gaz ; on la chauffe à l’aide d’un petit fourneau à main (fig. 12). La chaleur fait

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d’abord dégager la petite quantité d’eau retenue mécaniquement par les cristaux ; elle se condense dans le col de la cornue, que l’on incline de manière à empêcher le liquide de retomber vers les parties chaudes de l’appareil. Les cristaux fondent ensuite, et l’on voit bientôt se dégager du sein de la masse liquide de nombreuses bulles d’oxygène, qui entraînent avec elles, quand le dégagement est rapide, une poussière ténue de chlorate de potasse qui se contense dans le col de la cornue, et quelquefois même pénètre dans le tube abducteur. On recueille le gaz, comme dans l’opération précédente, après avoir laissé perdre l’air primitivement contenu dans l’appareil. Au bout de quelque temps, la matière contenue dans la cornue s’épaissit, et le dégagement se ralentit au point de cesser. On l’active en chauffant davantage, mais avec précaution, car, si la température s’élevait trop rapidement, la décomposition serait tellement vive que le gaz, ne

trouvant plus d’issue suffisante, pourrait faire éclater l’appareil en projetant sur l’opérateur une matière fondue qui le brûlerait grièvement.

Le chlorate de potasse se décompose d’abord en chlorure de potassium, oxygène et perchlorate dépotasse, beaucoup moins facile à décomposer que le chlorate. On comprend alors pourquoi l’opération s’arrête.

L’équation suivante rend compte de cette première phase de l’opération :