COMBUSTION

De toutes les expériences dont nous avons parlé précédemment, il résulte que la combustion d’un corps n’est autre chose que la combinaison de ce corps avec l’oxygène, lorsque le phénomène est accompagné d’une production de lumière.

C’est Lavoisier qui, le premier en 1777, a indiqué que tel était le sens que l’on devait attribuer au mot combustion.

Si les différents corps, que nous avons vus brûler dans l’oxygène avec tant d’éclat, brûlent également dans l’air mais avec moins de vivacité, c’est que l’oxygène existe dans l’air mélangé avec un autre gaz, l’azote, qui, étant incapable d'entretenir la combustion, vient atténuer son pouvoir comburant'.

Or, dit Lavoisier, « c’est ce gaz (l’oxygène) qui constitue la partie active de l’air; il alimente la flamme qui nous éclaire, le foyer qui nous échauffe; c’est lui qui transforme le soufre, le phosphore, le charbon en acides; c’est lui qui se combine avec les métaux que l’on calcine » .

Lavoisier a même été plus loin : il a cherché à se rendre compte du dégagement de chaleur qui accompagne cette oxydation des corps' combustibles.

Avant lui, on croyait avec Stahl que cette production de chaleur était une conséquence du dégagement du phlogistique. Lavoisier admit que la chaleur latente^ que devait renfermer l’oxygène en tant que gaz, devenait sensible au moment où celui-ci perdait son état gazéiforme en se fixant sur le corps combustible. On remarquera combien cette explication présente d’analogie avec celle admise aujourd'hui, que 1 on a déduite de la théorie de l’équivalent mécanique de la chaleur.

Dans les combustions qui s’effectuent dans l’oxygène ou dans l’air, l’oxygène est dit le corps comburant, et la substance qui se combine avec ce gaz est le corps combustible. Mais il n’est pas que la combinaison de l’oxygène avec les corps que nous nommons combustibles qui donne lieu à une production de chaleur et de lumière. C’est là le fait de la plupart des combinaisons : le mercure brûle dans le chlore, le cuivre dans la vapeur de soufre. On a donc été conduit à donner de l’extension à ce mot combustion.

Une combustion est, d’une manière générale, la combinaison de deux corps quelconques, lorsque cette combinaison est accompagnée d’un dégagement de lumière plus ou moins vif. Mais dans ce cas, quel est le corps que nous appellerons combustible, quel est celui que nous regarderons comme comburant? On est con-

1. « 1" La mofette atmosphérique qui entre pour les trois quarts dans la composition de l’air de 1 atmosphère ne contrihuo pour rien aux phenomenes de la combustion.

d’action que sur la portion d’air pur, celle que M. Priestley a nommée air dephloffistiqué, laquelle entre pour un quart dans la composition de l’air dans l’atmosphère.

K cinquièmes seulement de cet air pur sont convertis en acide crayeux aérifornic par la combustion des chandelles et les trois autres cinquièmes restent unis à la mofette atmosphérique, sans que la combustion ait la force de les séparer.

4» Le phosphore a une force combustible beaucoup plus considérable que les chandelles et les bougies, puisqu'il peut épuiser les quatre cinquièmes de l’air pur contenu dans l’air de l’atmosphère. »

Conclusions du mémoire de Lavoisier sur la combustion des chandelles dans l’air atmosphérique et dans l’air éminemment respirable (Mémoires de l’Académie des sciences, ann. 1777, p. 193.)

venu de nommer corps comburant celui qui se porte au pôle positif de la pile, quand on soumet le composé à l’action d’im courant électrique ; le corps combustible est celui qui se rend au pôle négatif.

Toutefois, il est bien entendu que ces désignations u’e.xpriment que les propriétés relatives d’un corps vis-à-vis d’un certain autre. Ainsi, le soufre qui est combustible en présence de l’oxygène devient comburant en présence des métaux.

Les différents corps, en s’unissant à l’oxygène, ne présentent pas toujours des phénomènes calorifiques et lumineux. Une lame de fer, plongée dans de l’oxygène humide, se recouvre de rouille au bout d’un certain temps ; ce corps est un hydrate de sesquioxyde de fer. Il y a donc eu oxydation du fer, mais comme cette oxydation s’est produite très lentement, elle n’a pas été accompagnée d’un dégagement de chaleur sensible. La chaleur a pu se dissiper à mesure de son émission. C’est en réalité un genre particulier de combustions, auxquelles on donne le nom de combustions lentes, pour les distinguer de celles dont nous nous sommes occupés jusqu’ici et qui sont appelées par opposition combustions vives.

Pour que l’oxygène puisse s’unir à un corps, il faut le plus ordinairement que ce corps ait été porté à une température élevée, comme on l’a vu par les exemples cités plus liant. Mais cette condition n’est pas toujours nécessaire. Ainsi, le phosphore se combine avec l’oxygène à la température ordinaire, à la condition que la pression du gaz soit notablement inférieure à 760'““. Parmi les corps composés pouvant s’unir à l’oxygène également à la température ordinaire, nous pouvons citer : le bioxyde d’azote, les protoxydes de fer, de manganèse, le sous-oxyde de cuivre hydraté, le sous-chlorure de cuivre dissous dans l’ammoniaque, les sulfures alcalins et alcalino terreux, l’hydrosulfite de soude, l’indigo blanc, les pyrogallates alcalins, etc. Nous verrons bientôt que, par suite de cette propriété, plusieurs de ces composés peuvent être utilisés dans l’analyse des mélanges gazeux contenant de l’oxygène.

Les huiles, dites siccatives, absorbent aussi, bien qu’avec lenteur, l’oxygène atmosphérique en se résinifiant; c’est ce qui explique l’emploi de ces huiles en peinture. M. Chevreiil a montré qu’une couche de peinture ne sèche qu’en absorbant l’oxygène; une planche de bois de chêne qu’on vient de peindre sèche plus vite sous une cloche remplie d’oxygène que lorsqu’on la place dans l’air atmosphérique, et elle ne peut sécher sous une cloche pleine d’acide carbonique (M. Chevreul. Recherches expérimentales sur la peinture à l'huile. Annales de chimie et de physique, 3® série, t. XLVII, p. 209).

L’état physique des corps que l’on met en présence de l’oxygène a une grande importance sur la facilité avec laquelle la combinaison peut se produire.

Nous avons vu précédemment qu’une lame de fer, abandonnée à l’air humide, se couvre de rouille, mais cette oxydation est fort lente et l’action ne commence souvent qu’après plusieurs mois. Au contraire, si l’ou prend le fer pulvérulent que l’on obtient en réduisant son oxyde par l’hydrogène (fer pyrophorique), il suffit de le projeter dans l’air pour qu’il s’enflamme en se transformant instantanément en oxyde de fer.

11 en est de môme des sulfures très divisés que l’on prépare en réduisant les sulfates alcalins par un excès de charbon à la température la plus basse possible, afin d’éviter toute agrégation du produit; ces sulfures mis au contact de l’air

s’enflamment en produisant des gerbes d’étincelles et passent à l’état de sulfates. Tel est le principe des pyro[)hores de Homberg et de Gay-Lussac.

On explique l’inflammation spontanée de ces corps par la propriété que possèdent toutes les matières pulvérulentes de condenser dans leurs pores de très grandes quantités de gaz. En arrivant au contact de l’air, ces substances vont donc condenser les gaz de l’atmosphère ; or, comme cette condensation ne peut se produire sans qu’il y ait dégagement de chaleur, il arrive que leur température pourra s’élever suffisamment pour déterminer leur combinaison avec l’oxygène. De là une nouvelle source de calorique qui, s’ajoutant à la première, sera capable de porter le corps à l’incandescence.

RESPIRATION

La respiration des animaux est un phénomène que l’on doit rapprocher de ceux que nous avons décrits précédemment sous le nom de combustions lentes. Elle consiste en effet essentiellement en une oxydation de certains principes de l’organisme, dont les produits ultimes sont l’acide carbonique et l’eau.

Ces combustions s’effectuent au sein des capillaires et c’est le sang qui est le véhicule amenant d’une part dans ces tissus l’oxygène nécessaire au phénomène et d'autre part entraînant au dehors les produits de ces combustions. De ces produits le plus important est l’acide carbonique qui donne au sang veineux sa teinte brune caractéristique. Arrivé aux poumons, le sang veineux se trouve en présence de l’oxygène de l’air dont il n’est séparé que par la fine membrane des vésicules bronchiques. Là s’effectue un déplacement remarquable : l’oxygène de l’air déplace en partie l’acide carbonique du sang veineux, acide qui est chassé hors du poumon pendant l’expiration, tandis que le gaz comburant vient prendre sa place, se fixe aux globules sanguins, en communiquant au liquide la teinte rouge propre au sang artériel. Le sang artériel va porter cet oxygène dans les différentes parties du corps, où se fait alors un échange inverse, l’oxygène étant absorbé par les tissus, et l’acide carbonique, résultant des oxydations dont ils sont le siège, étant repris par le sang pour être ramené aux poumons. C’est grâce à ces combustions incessantes que le corps des différents animaux se maintient à une température supérieure à celle du milieu ambiant.

Jusque vers 1675 ces phénomènes furent entièrement méconnus ; on croyait que la respiration n’avait pour effet que de rafraîchir le sang. Jean Mayow qui, nous l’avons vu (tome D--, Introduction, page 21), avait admis dans l’air l’existence d un esprit nitro-aérieii, lequel s’unissait aux corps combustibles lorsque ceux-ci brûlaient, reconnut que ce même esprit nitro-aérien était absorbé par les animaux qu il faisait vivre dans une atmosphère limitée. 11 pensa que le sang s’emparait de cet esprit et le distribuait dans tout l’organisme, mais il n’en soupçonna pas le rôle important, la présence de l’acide carbonique dans l’air expiré n’ayant été constatée que longtemps après, en 1757, par Black.

Ce nest que vingt ans plus tard, en 1777, que Lavoisier publia son célèbre mémoire sur la respiration'. 11 y compare cette fonction à la combustion d’une

1. Vc.c. concluoious Ju meniou-c cto Lavoisier lu à l'.Ycadémie des sciences le 5 mai 1777,

ESCYCLOPÉDIE CHIMIQUE.

bougie ; il constate qu'en faisant respirer des animaux dans une enceinte limitée jusqu’à ce que ceux-ci succombent, l’air résidu de la respiration éteint les corps en combustion, trouble l’eau de chaux, est chargé d’air fixe ou acide crayeux (acide carbonique), que l’air vital (oxygène) a disparu, enfin que de l’air primitif il ne reste que la mofette atmosphérique (azote).

Lavoisier comprit immédiatement que cette combustion qui se produit dans l’organisme devait être la source de la chaleur vitale L Lorsqu’il eut déterminé la composition de l’acide carbonique, il put, de concert avec Laplace, calculer la quantité de chaleur que pouvait développer en brûlant le carbone contenu dans l’acide carbonique émis par un animal pendant un certain temps ; il trouva que cette quantité de chaleur était à peu près égale à celle produite par l’animal pendant ce même temps. Il reconnut en outre que tout l’oxygène absorbé dans la respiration ne se retrouvait pas dans l’acide carbonique exhalé et en conclut qu’une portion de cet oxygène s’unissait à de l’hydrogène pour former de l’eau.

Restait à déterminer le siège de ces combustions ; celles-ci ont-elles lieu dans les poumons ou dans la profondeur des tissus ? Lavoisier ne trancha pas la question®; d’ailleurs il était bien difficile de le faire à une époque où l’on ignorait

intitulé : Expériences sur la respiration des animaux et sur les changements qui arrivent à l'air en passant par leurs poumons.

« 1° La respiration n’a d’action que sur la portion d'air pur, d’air éminemment respirable, contenue dans l’air de l’atmosphère; le surplus, c’est-à-dire la partie méphitique, est un milieu purement passif, qui entre dans le poumon et en ressort à peu près comme il y était entré, c’est-àdire sans changement et sans altération.

2» La calcination des métaux dans une portion donnée d’air de l’atmosphère n’a lieu, comme je l’ai déjà annoncé plusieurs fois, que jusqu’à ce que la portion de véritahle air, d'air éminemment respirahle, qu’il contient, ait été épuisée et combinée avec le métal.

5“ Do même, si 1 on renfernie dos animaux dans une quantité donnée d’air, ils y périssent lorsqu’ils ont absorbé ou converti en acide crayeux aériforme la majeure partie do la portion respirable de l’air, et lorsque ce dernier est réduit à l’état de mofette.

4« L’espèce de mofette qui reste après la calcination des métaux ne diffère en rien, d’après toutes les expériences que j’ai faites, de celle qui reste après la respiration des animaux, pourvu toutefois que cette dernière ait été dépouillée, par la chaux ou les alcalis caustiques, de sa partie lixable, c’est-à-dire de l’acide crayeux aériforme qu’elle contenait. Ces deux mofettes peuvent être substituées l’une à l’autre dans toutes les expériences et elles peuvent être ramenées toutes deux à l’état de l'air de l’atmosphère par une quantité d’air éminemment respirable égale à celle qu’ils ont perdue. Une nouvelle preuve de cette dernière vérité, c’est que, si l’on augmente ou que l’on diminue, dans une quantité donnée d’air de l’atmosphère, la quantité de véritable air, d’air éminemment respirable qu’elle contient, on augmente ou on diminue dans la même proportion la quantité de métal qu’on peut y calciner, et, jusqu’à un certain point, le temps que les animaux peuvent y vivre. »

1. « La respiration est donc une combustion, à la vérité fort lente, mais d’ailleurs parfaitement semblable à celle du charbon ; elle se fait dans l’intérieur des poumons, sans dégager de lumière sensible, parce que la matière du feu, devenue libre, est aussitôt absorbée par l’humidité de ces organes ; la chaleur développée dans cette combustion se communique au sang qui traverse les poumons et de là se répand dans tout le système animal, .àinsi l'air que nous respirons sert à deux objets également necessaires a notre conservation ; il enlève au sang la base de l’air fixe dont la sura¬

bondance serait très nuisible, et la chaleur que cette combinaison dépose d; perte continuelle de chaleur que nous éprouvons de la part de l’atmosph. nants. » Mémoire sur la chaleur, par Lavoisier et De Laplace (Mémoires d ann. 1780, p. 355).

les poumons répare la et des corps environ- ■Ycadémie des sciences.

2. « Nous ne nous dissimulons' pas une objection qu’on peut faire et que nous nous sommes faite à nous-même contre la théorie que nous venons de présonter. Aucune expérience ne prononce d’une manière décisive que le gaz acide carbonique qui se dégage pendant l’expiration se soit formé immédiatement dans le poumon ou dans le cours de la circulation, par la combinaison de l’oxygène de l’air avec le carbone du sang. Il serait possible qu’une partie de cet acide carbonique se formât par la digestion, qu’il fût introduit dans la circulation avec le chyle; enfin que parvenu dans le poumon

les faits les plus essentiels de la physiologie. Pour que ce dernier point de la respiration fût définitivement établi, il fallut que Magnus montrât en 1837 que dans le vide le sang laissait dégager des gaz et que dans ces conditions le sang artériel abandonnait plus d’oxygène et moins d’acide carbonique que le sang veineux. Il fallut enfin que Cl. Bernard fît voir que le sang veineux revenant des différentes parties du corps arrive aux poumons plus chaud que lorsqu’il sort de ces organes.

Depuis Lavoisier, l’étude de la respiration a été encore l’objet de travaux importants, qui ont eu pour résultats de fournir des données précises sur cette importante fonction physiologique. Il faut citer surtout les belles expériences de MM. Régnault et Reiset, dans lesquelles ces savants faisaient respirer des animaux soqs une cloche dont ils renouvelaient Pair d’une manière continue, afin de se rapprocher autant que possible des conditions normales, et déterminaient exactement le volume d’air qui avait ainsi traversé la cloche pendant un temps donné, puis le volume dé l’oxygène enlevé par la respiration des animaux et enfin les volumes et les poids de l’acidc carbonique et de l’eau provenant de l’expiration.

MM. Régnault et Reiset n’avaient pu expérimenter que sur des animaux de petite taille par suite de la capacité restreinte de leur cloche ; depuis MM. Pettenkoffer et Voit ont pu vérifier sur l’homme les résultats obtenus par les opérateurs précédents en remplaçant leur cloche par une chambre de grandes dimensions. Ils ne mesuraient pas le volume d’air envoyé dans cette chambre, mais ils déterminaient le volume des gaz qui en sortaient et leur composition. A l’aide de ces données, il leur était facile de calculer l’acide carbonique produit et l’oxygène absorbé pendant l’expérience, en admettant qu’il n’y a eu ni absorption, ni émission d’azote, ce qui est sensiblement vrai.

Nous ne donnerons que les résultats de ces recherches se rapportant à l’homme respirant dans les conditions normales.

Un homme adulte inspire en moyenne par heure 420 litres d’air, contenant 84 litres d’oxygène. De cette quantité d’oxygène, 62 litres sont rejetés par l’expiration sans avoir été utilisés ; il en reste donc 22 qui ont été absorbés. Comme, dans le même temps l’homme exhale 18,5 litres d’acide carbonique, lequel acide renferme son volume d’oxygène, on voit que 3,5 litres de ce dernier gaz ont été absorbés pour donner naissance à des produits autres que l’acide carbonique. Ces produits sont l’eau, Purée et bien d’autres composés qui doivent être rejetés de l’organisme et qui ont exigé pour leur formation des proportions variables d’oxygène.

La quantité d’eau émise par la respiration d’un adulte est en moyenne de 20,8 grammes par heure, cette eau provenant tant de la combustion de l’hydrogène dans les tissus que de l’élimination de celle qui a été introduite dans le corps sous forme de boisson.

b fût dégagé du Sang à mesure que l’oxygène se combine avec lui par une aflinité supérieure. » Premier mémoire sur la resinralion dei animaux, par Séguin et Lavoisier (Mémoires de l’Acad. des sciences, ann. 1789, p. 185;)

Les résultats précédents peuvent être exprimés en poids de la façon suivante ; Poids de l’oxygène absorbé pendant 1 heure par la respiration

d’un adulte . 36 gr. 26

Acide carbonique exhalé . 42 gr. 42

Rapport du poids de l’oxygène absorbé à celui que contient l’acide carbonique exhalé . 0 86

Chaleurs de combinaison des principaux corps simples avec l'oxygène.

Nous empruntons au récent ouvrage publié par M. Berthelot, Essai de mécanique chimique fondée sur la thermochimie, le tableau suivant, contenant les chaleurs de combinaison des principaux corps simples avec l’oxygène :

FORMATION DES PRINCIPALES COMBINAISONS CHIMIQUES, LES COMPOSANTS ET LES COMPOSÉS ÉTANT PRIS DANS LEUR ÉTAT ACTUEL A + 15».