ARGON, HÉLIUM ET ÉLÉMENTS ANALOGUES

Argon. — Nous avons déjà signalé (|). 3^5) que Tazole retiré de Tair diffère de l'azole w artificiel », c'est-à-dire préparé par décomposition de combinaisons chimiques, en ce que sa densité est un peu plus grande. L'explication de ce phénomène au premier abord mystérieux a été trouvée en 1894 par Rayleigh et Ramsay;^ c'est que Tazote de l'air est mélangé d'un autre gaz, qui possède comme l'azote, et même à un degré beaucoup plus marqué, la propriété d'entrer difficilement en combinaison chimique.

On peut obtenir à l'état pur cet élément, que Ton a appelé argon, en faisant passer l'azote de l'air atmosphérique à l'état de composés non gazeux. Dans ce but, on utilise par exemple la propriété de l'azote, signalée page 387, de se combiner avec l'oxygène sous l'influence de décharges électriques. Il se forme ainsi du peroxyde d'azote, qu'on recueille dans une solution de soude, et, en ajoutant de l'oxygène en quantité suffisante, on peut prolonger la réaction jusqu'à ce que tout l'azote soit consommé. Il est alors facile de retirer l'oxygène en excès par l'action du cuivre porté au rouge ou par celle du phosphore (p. SyS). On arrive au même résultat par l'emploi de certains métaux, comme le magnésium ou le lithium, qui absorbent bien l'azote à la température du rouge. On a trouvé qu'il est pratique d'employer un mélange de chaux et de magnésium avec un peu de sodium.

Le gaz obtenu comme résidu est incolore, inodore, insipide; le poids molaire correspondant à sa densité est /\o, 11 est donc notablement plus dense que l'azote et que l'oxygène. Il constitue les 7^ de l'air au point de vue du volume, et les -j^ au point de vue du poids. Ses rapports de volume et de poids aux autres parties constitutives de l'air ne subissent pas de variations appréciables.

Qoo^Q:

ARGON; HÉLIUM ET ÉLËliËNTd ANALOGUES. 627

Comme Pargon ne forme aucune espèce de composé avec les autres élémenls, il est impossible de lui assigner un poids de combinaison au sens propre de ce terme. Mais, en vertu de la loi de Gay-Lussac (p. 166), on peut admettre que, s'il formait des composés quelconques, ce serait en réagissant suivant des rapports de volume simples avec les autres gaz; son poids de combinaison doit donc être égal à son poids molaire 4o ou à une fraction de ce poids ; quelle est au juste cette fraction, c'est ce que Ton ne peut indiquer a prioriy

On est en état de faire un choix grâce à une relation générale qui a été établie expérimentalement entre la composition des gaz et leur capacité calorifique. On appelle capacité calorifique d'un corps le nombre qui exprime le rapport entre une quantité de chaleur fournie à ce corps et Télévation de température qui en résulte. Ce nombre est évidemment d'autant plus grand que la quantité de matière qu'on soumet à Texpérience est plus grande. Rapportée à i"®* (p. 186) de la matière considérée, la capacité calorifique est ce qu'on appelle la chaleur moléculaire de cette matière.

En mesurant les quantités de chaleur en joules (^p. i40î ^^ '^^ variations de temj)érature, comme d'ordinaire, en degrés centigrades, on a trouvé pour les chaleurs moléculaires d'un certain nombre de gaz les valeurs suivantes :

Oxygène Oj '21 Anhydride carbonique GOj . . 82

A^ute I\j 20 Protoxyde d'azote Nj 0 33

Hydrogène Hj lo Vapeur d'eau Hj 0 'i%

Bioxyde d'azote NO '21 Chlorure de phosphore PCI3. 68

Oxyde de carbone GO uo Chloroforme CHGI3 C9

Gaz chlorhydrique HGI '20

D'après ce Tableau les valeurs les plus faibles de la chaleur moléculaire sont voisines de 20; elles correspondent aux gaz dont le poids molaire contient deux poids de combinaison, que les éléments unis soient d'ailleurs identiques ou différents.

Or, en déterminant la chaleur moléculaire de l'argon, on trouve le nombre 12, quantité beaucoup plus petite que les chaleurs moléculaires de tous les gaz ci-dessus indiques. On est par suite amené à supposer que l'argon a une composition encore plus simple que celle de ces gaz; en d'autres termes, que son poids molaire et son poids de combinaison sont identiques; la formule qui conviendrait au gaz argon serait ainsi non pas Ar^, mais simplement le symbole Ar.

Cette hypothèse est confirmée par une analogie. L'étude chimique du mercure conduit pour ce métal à la même conclusion; la formule

Qoo^Q:

qui convient à la vapeur de mercure est Hg et non Hg^, car on a établi que le poids molaire et le poids de combinaison de cette vapeur sont l'un et l'autre égaux à 200. De plus, en mesurant la chaleur moléculaire du mercure, on trouve le nombre i3.

Cet exemple fournit une raison suffisante d'admettre aussi dans le cas de l'argon l'égalité du poids molaire et du poids de combinaison, et d'assigner comme poids de combinaison à cet élément le nombre 4o; d'où il résulte que la formule de l'argon gazeux est Ar.

A tout autre égard l'argon se comporte comme les autres gaz. Il se liquéfie à — 186° sous la pression atmosphérique et se solidifie à— 188°.

Si l'on soumet de l'argon dilué à l'action des décharges électriques, il donne un spectre de lignes très complexe. Suivant la pression et les conditions électriques on obtient trois spectres différents ; la lumière est, suivant les cas, bleue, rouge ou blanche.

Hélium, Néon, Krypton et Xénon. — ÏjP mot hélium servait depuis assez longtemps à désigner un élément inconnu, dont on admettait l'existence dans l'atmosphère du sohîil parce que le spectre solaire présente dans la région jaune vert une ligne constante et très fortement marquée, que l'on ne pouvait rapporter à aucun élément terrestre connu. Un des auteurs de la découverte de l'argon, Ramsay, au cours de ses recherches sur les traces d'argon qui peuvent se trouver dans les minéraux, constata dans les gaz qui se dégagent de certains minéraux portés au rouge (la clévéite par exemple) la présence de la même ligne, et il établit qu'elle provenait d'un gaz analogue à l'argon. En raison de ces circonstances, ce gaz a reçu le nom d^ hélium.

L'hélium se trouve dans quelques minéraux rares qui contiennent l'élément appelé uranium; on le prépare par l'action de la chaleur sur ces minéraux. Pour le débarrasser de l'azote auquel il peut être mélangé, on emploie le même procédé que dans le cas de l'argon. Quelquefois l'hélium se trouve mélangé à de l'argon; on l'en sépare par diffusion à travers une paroi poreuse en argile (p. 1 1 1).

L'hélium est un gaz très léger; son poids molaire est égal à 4 seulement; il n'est donc que deux fois plus lourd que l'hydrogène. Aussi sa température critique est-elle très basse. Au surplus il présente les mêmes propriétés que l'argon; en particulier sa chaleur moléculaire est très faible, elle est égale seulement à 12; il y a donc lieu de poser son poids de combinaison égal à son poids molaire. On a donc

He = 4.