AIR

99. L’ air, au milieu duquel nous vivons, est un gaz sans saveur, sans odeur, et qui, sous une grande épaisseur, possède une couleur bleue

CHIMIE INORGANIQUE

assez prononcée. On rapporte le poids spécifique des autres gaz à celui de l’air, qui a été pris pour unité ; 1 litre d’air pèse lsr,293 à 0° et sous la pression 700 : la formule générale qui donne le poids d’un litre d’air à t° et sous la pression H, est

1,293 II P ~ 1 + <xt X 760’

dans laquelle a, coefficient de dilatation de l’air, est 0,00567.

La véritable composition de l’air n’est connue que depuis Lavoisier et Scheele. Avant eux on savait, d’après les expériences de JeanRey (1630) sur la calcination de l’étain, et celle de Bayen (1774) sur la calcination du mercure, que certains métaux chauffés au contact de l’air se transforment, en augmentant de poids, en des matières qu’on désignait alors sous le nom de chaux , et que nous connaissons aujourd’hui sous le nom d’oxydes métalliques. Mais on ne savait pas si l’air était absorbable en totalité ou en partie; ce fut là le point de départ des recherches de Lavoisier. Il vit bientôt que l’air était composé de deux principes, l’oxygène et l’azote.

100. Expérience de Lavoisier. — Lavoisier prit un ballon de verre à long col, dans lequel il introduisit du mercure (120 gr.). Le col fut doublement recourbé, de telle façon que, le ballon étant placé sur un

fourneau, la partie horizontale du tube courbé reposât sur le fond de la cuve à mercure, tandis que l’extrémité ouverte s’élevait notablement au-dessus du niveau de ce liquide (fig. 25).

Il mit alors une cloche graduée sur le mercure, de manière à empri-

L1V. I, CIIAP. II, AIR.

sonner l’air du ballon, et pour que cette cloche put tenir seule, et afin de pouvoir noter le volume de l’air emprisonné et sa pression, il aspira avec une pipette une portion de l’air de la cloche, ce qui permit au mercure de s’élever d’une certaine hauteur au-dessus de son niveau dans la cuve. Le volume de l’air et sa pression étant connus, il chauffa le mercure un peu au-dessous de son point d’ébullition, pendant ou 15 jours environ. Le premier jour, le mercure s’altéra peu; mais, les jours suivants, il vit nager à sa surface des pellicules rouges, dont le nombre et l’étendue augmentèrent jusqu’au septième ou huitième jour. 11 continua l’opération plusieurs jours encore après que leur formation parut s’être arrêtée et mit fin à l’expérience.

L’appareil refroidi, le mercure s’éleva dans la cloche bien au-dessus de son niveau primitif. Le volume de l’air s’était en effet réduit de 50 pouces cubiques environ à 42 ou 45 pouces. Le gaz restant présentait toutes les propriétés que nous avons attribuées à l’azote.

La substance rouge bien rassemblée, Lavoisier la chauffa dans une petite cornue dé verre munie d’un tube abducteur se rendant sous une éprouvette ; il vit alors cette poudre rouge se transformer totalement en mercure, en même temps qu’il s’en dégageait un gaz dont le volume représentait très exactement les 7 ou 8 pouces cubes absorbés, mais différant de l’air par l’énergie de ses propriétés. Ce gaz était l’oxygène récemment découvert par Priestley et par Scheele.

Il vérifia de plus que les deux gaz obtenus dans son expérience, mélangés, reproduisaient Y air ordinaire avec toutes ses propriétés.

L’air contient donc deux éléments : l’un, l’oxygène qui lui donne la propriété d’entretenir la combustion et la vie des animaux; l’autre, l’azote, qui tempère, sans modifier le résultat des combinaisons, l’action trop énergique de l’oxygène. Si l’on place, en effet, dans une atmosphère d’oxygène un animal à respiration active, il meurt bientôt dévoré par une fièvre ardente. Les combustions ordinaires, que nous dirigeons au gré de nos désirs et d’après nos besoins, seraient au contraire impossibles à régler, si elles s’opéraient au contact d’une atmosphère illimitée d’oxygène, et deviendraient pour nous la source des dangers les plus grands.

101. Expérience de Scheele. — Vers la même époque, Scheele démontrait que l’air diminuait de volume au contact des sulfures alcalins, mais en laissant toujours un volume fixe d’un résidu gazeux, dans lequel la vie et la combustion étaient impossibles. Ce gaz avait toutes les propriétés de l’azote, et sa proportion dans l’air était, d’après l’il-

CHIMIE INORGANIQUE

lustre Suédois, un peu moindre que les 4/5 du volume primitif. Cette expérience, facile à interpréter quand on connaît la propriété que les sulfures alcalins ont d’absorber l’oxygène, n’est pas aussi propre que celle de Lavoisier à établir la composition de l’air d’une façon incontestable, puisqu’elle ne permet pas de régénérer la portion de l’air absorbée par le sulfure; mais elle conduit, comme méthode d’analyse, à des résultats plus précis. Le mercure n’absorbe que très difficilement l’oxygène raréfié, tandis que les sulfures alcalins l’enlèvent complètement à l’air ; à la vérité, un peu d’azote peut être également absorbé par eux, de telle sorte que le volume de l’azote est un peu trop faible; mais, dans l’expérience de Lavoisier, il est beaucoup trop fort. L’air contient, en effet, 21 parties d’oxygène pour 79 d’azote, au lieu de 12 ou 14 d’oxygène pour 88 ou 86 d’azote données par cette expérience.

102. Acide carbonique et vapeur d’eau dans l’air. — On peut également démontrer dans l’air la présence d’une petite quantité d’acide carbonique par l’expérience suivante. On expose à l’air de l’eau de chaux dans un vase large et peu profond; il se forme à la surface des pellicules blanches qu’on fait tomber au fond du vase en agitant le liquide ; on peut ainsi transformer la totalité de la chaux en carbonate de chaux. En chauffant ces pellicules, recueillies à la fin de l’opération, au rouge vif, dans une cornue de terre munie d’un tube abducteur se rendant sur la cuve à eau, on peut recueillir un gaz qui a toutes les propriétés du gaz carbonique dégagé dans la calcination de la pierre à chaux ou à bâtir, dans la respiration des animaux, dans la combustion du charbon. 11 reste dans la cornue de la chaux vive. L’eau de chaux est faite avec de la chaux vive dissoute dans l’eau.

11 existe également de l’eau à l’état de vapeur dans l’atmosphère : on apprend en physique à en déterminer la quantité à un moment donné ; nous n’indiquerons donc ici qu’un seul fait propre à mettre son existence en évidence. La potasse, par exemple, exposée au contact de l’air, se transforme rapidement en liquide, parce qu’elle absorbe assez d’eau pour s’y fondre.

105. Analyse de l’air. — On emploie pour établir la composition exacte de l’air diverses méthodes qui dérivent toutes de ce principe : l’oxygène pouvant se combiner avec un grand nombre de corps qui n’ont aucune action sur l’azote, il est toujours facile d’isoler ce dernier en absorbant l’oxygène. Le corps destiné à absorber l’oxygène doit être seulement choisi parmi ceux qui ne donnent pas de corps gazeux, à la température ordinaire, en se combinant avec lui. Nous remarquerons,

LIY. I, CIIAP. H, AIR. 407

en passant, que ces méthodes pourraient s’appliquer également à l'a préparation de l’azote.

404. 4° Méthodes en volume. — Dans ces méthodes, on détermine le volume des éléments qui entrent dans la composition de l’air.

On peut opérer de plusieurs manières.

lü Analyse par le phosphore à froid. — Une petite éprouvette graduée placée sur le mercure contient un volume d’air connu (100 divisions de l’éprouvette, par exemple). On introduit un bâton de phosphore humide assez long pour traverser l’éprouvette dans toute sa longueur. Aussitôt qu’il a le contact de l’air, on le voit répandre des fumées blanchâtres. Il se forme de l’acide phosphoreux qui se dissout dans l’eau apportée par le bâton, de sorte que sa surface se trouve constamment en contact par tous ses points avec l’oxygène contenu dans l’air ( fig . 26). L’opération est terminée quand le phosphore ne paraît plus lumineux dans l’obscurité. Il ne reste plus qu’à enlever le bâton de phosphore et à mesurer le volume du gaz restant, en le ramenant à la pression ordinaire, et lui faisant subir les corrections provenant des changements de température et de pression survenus pendant la durée de l’expérience. En été, il suffit de quelques heures pour que l’absorption soit complète, mais, si la température est basse, l’opération peut nécessiter un temps beaucoup plus long.

2° Analyse par le phosphore à chaud. — Le procédé suivant est beaucoup plus rapide. On prend une petite cloche courbe, que l’on place sur la cuve à eau, et on y introduit un volume d’air, que l’on a mesuré à l’avance dans un tube gradué. On y fait entrer un petit fragment de phosphore, en le poussant avec un fil de fer enroulé en spirale à son extrémité, jusque dans la petite cavité que présente la cloche courbe (fig. 27). Cela fait, on retire le fil et l’on chauffe doucement; le phosphore fond, et comme il était humecté d’eau, il est en général recouvert d’une petite couche de ce liquide, qu’il faut volatiliser sans briser le tube. On y parvient en modérant d’abord l’action de la clialeur ; il faut ensuite, aussitôt que l’eau est évaporée, chauffer vivement le phosphore, afin que sa vapeur s’enflamme dès qu’elle se forme. On voit alors une lumière verdâtre descendre du haut de la cloche vers le niveau de l’eau. Il serait dangereux de produire l’inflammation du phos-

CHIMIE INORGANIQUE

phore après avoir rempli la cloche de sa vapeur, car le mélange d’air et de phosphore constituerait un mélange détonant, dont l’explosion

amenant la rupture de la cloche, aurait pour effet de projeter du phosphore enflammé sur l’opérateur.

3° Analyse de V air par l'acide pyrogallique et la potasse. — Liebig a proposé d’utiliser, pour l’analyse de l’air, une réaction indiquée pour la première fois par Hg. 27. M. Chevreul. L’acide py-

rogallique, mis en présence d’une dissolution de potasse, brunit très rapidement à l’air, en absorbant l’oxygène de celui-ci. Il suffit donc d’introduire1 successivement dans une éprouvette graduée placée sur le mercure, et contenant un volume déterminé d’air, une dissolution d’acide pyrogallique, que l’on doit faire au moment de s’en servir, et une dissolution de potasse. On agite ensuite doucement l’éprouvette; en quelques instants, l’absorption de l’oxygène est complète. On mesure le volume restant sur la cuve à eau. Ce procédé, d’un emploi très commode, s’applique également bien à l’analyse des mélanges gazeux contenant de l’oxygène.

Les méthodes précédentes sont connues sous le nom de méthodes par absorption.

105. Résultat. — Le résultat donné par ces diverses expériences est

1 Pour introduire un liquide dans une éprouvette placée sur le mercure, on se sert d’une pipette ( fig . 28), dont une extrémité est recourbée. On commence par plonger l’extrémité courbe dans le liquide, que l’on aspire avec la bouche par l’autre extrémité; il monte alors dans la pipette au-dessus du niveau dans le vase, et remplit en partie la boule. On ferme rapidement avec le doigt l’ouverture, et l’on engage l’extrémité recourbée de la pipette sous l’éprouvette; en soufflant avec la bouche par l’extrémité supérieure, on force une partie du li- Fig. 28. quide à pénétrer dans l’éprouvette.