OH

c^^oii

NH,

co!:^

coi,"

NH,

A chacune de ces formules répond un composé connu.

CARBONE. /\y5

L'oxychloiiire de carbone ou chlorure de carbonjle (on appelle carbonyle le radical CO) se forme directement à partir de l'oxyde de carbone (p. 47^) ^^ d" chlore, quand on expose à la lumière du soleil un mélange à volumes égaux de ces deux gaz. Comme dans beaucoup d'autres cas, l'action du chlore est ici notablement accélérée par l'effet de la lumière. C'est pour celte raison qu'on l'appelle aussi gaz phosgène. Mais le même composé peut également prendre naissance sans intervention de la lumière; la lumière n'agit donc pas ici en fournissant Ténergie nécessaire, comme dans le cas de la réduction de l'anhydride carbonique par les plantes vertes (p. 47^); elle ne fait qu'accélérer le phénomène, son action est purement catalytique.

A défaut de la lumière solaire, on peut employer comme catalyseur le charbon : la combinaison a lieu par exemple quand on fait passer le mélange gazeux sur du noir animal.

L'équation du phénomène est

CO-f-Glî = COCIs;

ainsi un volume de l'un des gaz, en s'unissant à un volume de l'autre gaz, donne un volume de leur combinaison.

L'oxychlorure de carbone est un gaz incolore, d'odeur suffocante; on le liquéfie aisément au moyen d'un mélange réfrigérant; il bout à -h 8" sous la pression atmosphérique.

Ses propriétés chimiques sont celles d'un véritable chlorure acide. I/action de l'eau le décompose en acide carbonique et acide chlorhydrique ; avec l'ammoniaque, il forme du chlorure d'ammonium et un amide de l'acide carbonique (voir plus loin).

Le premier chlorure de l'acide carbonique (acide chlorocarbo-

nique) a pour formule

CICOOH;

ou l'appelle ordinairement acide chloroformiquey parce que le composé hydrogéné H.COOHqui lui correspond est un acide monobasique qui s'appelle rtC«V/e yb/*m/<jrw^. On ne le connaît pas à l'état libre, mais seulement en tant que partie constitutive de combinaisons plus complexes qui relèvent de la chimie inorganique; il n'y a donc pas lieu de l'étudier ici en détail.

Amides de l'acide carbonique. — En faisant agir de l'ammoniaque sur du chlorure de carbonyle, on obtient, comme nous l'avons indiqué, l'amide de l'acide carbonique, conformément à la réaction générale, et suivant l'équation

COGIî + 4Nn3 = C0(NH,)2 -+- 2NinCl.

Qoo^Q:

On traite le produit de la réaction parTalcool, qui dissout Tamide et ne dissout par le chlorure d^ammonium ; on sépare ainsi ces deux substances, et Ton obtient Tamide de l'acide carbonique ou carbamide à l'état de cristaux blancs, très solubles dans l'eau et de saveur fraîche et amère. Ces cristaux n'ont aucunement les caractères des sels, ils ne conduisent pas le courant électrique.

Le même composé se forme dans le corps des mammifères et en particulier des carnivores, comme produit ultime de la transformation des aliments qui sont absorbés et consommés au cours des phénomènes de la vie; il est expulsé de l'organisme à l'état dissous dans les excrétions organiquesqui constituent l'urine. Celui que contientl'urîne des carnivores cristallise en général immédiatement par évaporalion ; au contraire, dans l'urine des omnivores et en particulier dans l'urine humaine, il ne peut être isolé par ce procédé simple, parce que la présence de certaines autres matières empêche sa cristallisation. Pour l'obtenir, on ajoute au liquide concentré par évaporation de l'acide azotique fort; il se forme alors une combinaison peu soluble qui cristallise, et dont il est facile de retirer le composé en question, car, quand on la traite par une base, l'acide azotique se transforme en azotate. A cause de sa provenance, le composé en question a reçu le nom d^urée.

Comme amide de l'acide carbonique, l'urée a la propriété de se transformer par absorption d'eau en sel ammoniacal de l'acide carbonique

CO(NH,)j -+- '2H,0 = (NHOiGO,.

A la température ordinaire la transformation est extrêmement lente; à loo" une solution aqueuse d'urée émet déjà des quantités appréciables de carbonate d'ammonium; la transformation est plus rapide si l'on ajoute un autre acide, car alors l'acide carbonique s'échappe et le sel qui se forme reste en solution. Les bases énergiques ont une action analogue. L'urine en putréfaction contient des ferments provenant des microorganismes qui s'y développent, et doués de la propriété d'accélérer la fixation de l'eau par l'urée en solution neutre. La vessie contient quelquefois des ferments de ce genre pendant la vie; il se forme alors dans la vessie du carbonate d'ammonium qui exerce une action caustique sur l'organisme et peut déterminer des maladies très graves.

Comme l'urée se trouve dans le corps des animaux, on l'avait rangée parmi les composés organiques, avant de connaître la relation simple qui la rattache à l'acide carbonique. On considérait autrefois

CARBONB. 477

les composés organiques comme engendrés par l'action d'une force spéciale, la force vitale, et l'on admettait que cette force ne pouvait produire ses effets que dans les organismes vivants; aussi l'étonnement fut-il considérable quand, en 1828, F. Wiihler découvrit un procédé artificiel de préparation de l'urée. Ce procédé, que nous décrirons prochainement, repose sur la transformation que subit en solution aqueuse le sel ammoniacal de l'acide cjanique.

La <( synthèse » de l'urée a été la première synthèse organique; une multitude innombrable d'autres synthèses organiques l'ont suivie ; et, si l'on est encore loin de pouvoir préparer artificiellement tous les composés qui se trouvent dans les plantes et les animaux, on ne s'est pas heurté au cours des recherches à des obstacles tels qu'il soit interdit d'espérer parvenir à préparer un jour artificiellement toutes les

parties constitutives des organismes.

NH.

L'autre amide de l'acide carbonique a pour formule CO ^u^ ;

c'est donc un acide, et on l'appelle acide carbamique.

On ne connaît pas l'acide carbamique à l'état libre. Ses sels prennent naissance quand de l'ammoniaque et de l'anhydride carbonique se trouvent en présence dans un milieu basique. Ainsi on prépare le sel de calcium en mélangeant de l'hydrate de calcium avec de l'ammoniaque, et en faisant arriver dans le mélange de l'anhydride carbonique. Le carbamate de calcium Ca(OCONH2)2 est soluble dans l'eau, tandis que le carbonate de calcium ne l'est pas; cette différence de propriétés permet de démontrer la formation du nouveau sel dans les conditions que nous venons d'indiquer.

Le sel ammoniacal de l'acide carbamique se produit à l'état de masse blanche cristallisée quand on met en contact l'ammoniaque avec l'anhydride carbonique. La réaction peut avoir lieu directement entre les deux gaz; mais il est plus commode pour la préparation de faire arriver les deux gaz dans de l'alcool anhydre ; il s'y forme bientôt un précipité insoluble de carbamate d'ammonium.

Étant donnée la formule de l'acide carbamique, celle du carbamate d'ammonium doit être NH4 0CONH2.En sommantles composants, on obtient la formule brute COaNjHo, qui est égale à la somme de i *"*'* d'anhydride carbonique et de 2'""* d'ammoniaque. Ainsi s'explique que le carbamate d'ammonium se forme directement par union immédiate de ces deux gaz.

Les carbamates sont assez stables en solution aqueuse, surtout si hi solution a une réaction basique. Si l'on acidulé le liquide, il se forme un sel d'ammonium, et de l'anhydride carbonique est mis en

Qoo^Q:

478 CHAPITRK XVI.

liberté; en d'autres termes, l'ion carbonique ne peut subsister en présence de l'ion hydrogène. Ce phénomène est représenté par l'équation

HOCONHj = NH3 -h COî,

qui montre que l'acide carbamique peut se transformer directement en ammoniaque et en anhydride carbonique.

Oxyde de carbone. — Quand le carbone brûle en présence d'une quantité d'air insuffisante, il se forme un gaz qui peut brûler lui-même à l'air avec une flamme bleue caractéristique en donnant de l'anhydride carbonique. Ce phénomène s'observe facilement avec un feu de houille. Quand la plus grande partie des composés hydrogénés sont consumés et que toute la houille est rouge, la partie de la houille qui repose sur la grille et qui est en contact avec l'air qui arrive, brûle en donnant de l'anhydride carbonique; mais ce gaz, en traversant les couches supérieures de charbon ardent, est réduit suivant

l'équation

COj H- G = i GO ;

CO représente précisément le gaz combustible en question. Arrivé a la surface de la couche de charbons ardents, ce gaz se trouve en présence de quantités d'air plus abondantes, et brûle avec sa flamme bleue caractéristique en reconstituant l'anhydride carbonique.

On peut obtenir le même composé en faisant passer de l'anhydride carbonique sur du charbon fortement chauffé. Comme cette réaction absorbe une grande (juantité d'énergie, il faut que le milieu extérieur fournisse cette énergie, en d'autres termes il faut chauffer fortement le tube. On fait ensuite passer le gaz obtenu dans une solution de soude; la soude retient la partie de l'anhydride carbonique qui n'a pas été décomposée, et le résidu est de l'oxyde de carbone pur.

L'oxyde de carbone est un gaz incolore, il a pour poids molaire 28,

ce qui correspond à la formule CO. Sa densité est égale à celle de

I l'azote, et ces deux gaz également denses se rapprochent encore par

[la plupart de leurs propriétés physiques. \'oici par exemple leurs

constantes critiques :

Oxydo de carbone. Azoto.

atin

Température critique — 140" —146

Pression critique 36*"" 35'

Volume critique par mol » loj'""'

La solubilité de ces deux gaz dans l'eau est également faible.

Parmi les propriétés spéciales à Toxyde de carbone, il faut signaler sa toxicité, qui le rend très dangereux dans certaines circonstances. La toxicité de l'oxyde de carbone provient de ce qu'il peut former une combinaison très stable avec la matière colorante des globules sanguins, l'hémoglobine. L'hémoglobine a pour fonction d'absorber l'oxygène introduit dans les poumons par la respiration et de le transporter par les vaisseaux sanguins dans toutes les parties du corps, dans lequel il entretient la vie des différents tissus et de leurs parties constitutives en rendant possibles les oxydations organiques. Quand l'hémoglobine se combine avec l'oxyde de carbone, elle devient impropre à absorber l'oxygène, et il en résulte les mêmes conséquences que dans l'asphyxie par manque d'oxygène.

Ces intoxications par l'oxyde de carbone se produisent très facilement quand on fait brûler du charbon dans un poêle dont le tirage est insuffisant, ou qu'on supprime le tirage. Chaque année il arrive des accidents de ce genre par fermeture prématurée de la clef du tuyau de dégagement. Ces intoxications peuvent a«ssi être provoquées par le gaz d'éclairage ordinaire, qui contient en moyenne une quantité d'oxyde de carbone égale au centième de son volume total. Certaines sortes de gaz, qu'on prépare en faisant agir de la vapeur d'eau sur du charbon chauffé (gaz à l'eau), contiennent des quantités d'oxyde de carbone plus considérables; aussi leur emploi quotidien n'est-il pas sans danger.

La propriété (jue possède l'oxyde de carbone d'être aisément absorbé par l'hémoglobine peut servir à caractériser ce gaz. On fait arriver le gaz à étudier dans une solution d'hémoglobine ; s'il y a de l'oxyde de carbone, on voit apparaître dans le spectre d'absorption de l'hémoglobine deux bandes caractéristiques. Ces bandes ont le même aspect que celles qui tiennent à la présence de l'oxygène, mais il est facile de les en distinguer, car elles ne disparaissent pas quand on ajoute une matière réductrice, comme le sulfure de sodium, tandis que dans ces conditions les bandes de l'oxygène disparaissent.

L'oxyde de carbone brûle dans l'oxygène en donnant de l'anhydride carbonique, suivant l'équation

Ainsi 2 volumes d'oxyde de carbone s'unissent à i volume d'oxygène pour former 2 volumes d'anhydride carbonique. Ces relations sont tout à fait analogues à celles de l'oxygène et de l'hydrogène dans le gaz tonnant. D'ailleurs l'oxyde de carbone mélangé à l'oxygène ou à l'air constitue lui aussi un gaz tonnant, c'est-à-dire un mélange

48o CHAPITRE \VI.

explosif, dont la combustion est du reste beaucoup moins violente que celle du mélange d'oxygène et d'hydrogène.

Cette différence ne s'explique pas par un dégagement de chaleur moindre dans le cas de Toxyde de carbone ; au contraire la chaleur de combustion est à peu près la même dans les deux cas : elle est de 284*^^ pour 1"*"* d'oxyde de carbone, et de 286^^ pour 1"*°* d'hydrogène. La différence s'explique par des raisons de vitesse : le phénomène de combustion se propage beaucoup plus vite dans le gaz tonnant à l'hydrogène que dans le gaz tonnant à l'oxyde de carbone.

La vitesse de combustion de l'oxyde de carbone est très augmentée par la présence de traces de vapeur d'eau. Quant le gaz tonnant à l'oxyde de carbone a été soigneusement desséché avec de l'anhydride phosphorique, elle est si petite qu'avec une étincelle électrique on ne produit pas d'inflammation : d'après cette expérience, l'oxyde de carbone parfaitement sec serait incombustible. Si, d'ailleurs, on chauffe le mélange du dehors, la combinaison se produit.

L'action de l'eau apparaît encore dans les faits suivants : un courant d'oxyde de carbone brûle dans l'air humide ordinaire avec sa flamme bleue caractéristique; cette flamme s'éteint si l'on fait passer le gaz dans Toxygène sec, elle reparaît dans l'oxygène humide.

Toutes ces actions sont des phénomènes catalytiques. On a fait à leur sujet l'hypothèse que l'oxyde de carbone forme avec l'eau des produits intermédiaires. Cette hypothèse n'est pas démontrée ; elle peut être exacte, mais telle quelle, elle n'éclaircit pas du tout le phénomène en question.

Gaz à l'eau. — Les combustibles gazeux présentent de grands avantages en ce qui concerne Tintégralilé de la combustion et la possibilité de régler la flamme. Aussi a-t-on fait divers essais pour tirer des combustibles solides, de la houille ou du lignite, un combustible gazeux avec le moins de déchet possible. Une réaction très séduisante à cet égard est celle de la vapeur d'eau avec le charbon ; elle répond, suivant les circonstances, à l'une ou à l'autre des deux équations