CHALEUR DE COMBUSTION DU CARBONE

1. —Plusieurs expérimentateur sont mesuré la chaleur dégagée dans la combustion du carbone, c’est-à-dire dans la formation de l’acide carbonique gazeux à partir des éléments. Nous verrons qu’en réalité la détermination expérimentale de cette donnée nécessite aussi la connaissance de la chaleur de formation de l’oxyde de carbone, qui accompagne toujours l’acide carbonique dans les combustions du carbone.

D’après les anciennes expériences faites à l’aide du calorimètre à glace par Lavoisier et Laplace, la combustion de 1 gramme de carbone dégagerait 7‘'‘‘',22. Despretz a admis le chiffre 7'^“*,815, qui devient 7‘^“*,9'1 en tenant comptede l’erreur commise sur la composition de l’acide carbonique mal connue à cette époque. Les recherches calorimétriques faites par Dulong vers la fin de sa vie, recherches dont nous ignorons les détails, l’avaient conduit à proposer le nombre 7‘^“*,50.

Nous parlerons ici surtout des expériences de Favre et Silbermann, effectuées dans le calorimètre à combustion vive qu’ils ont imaginé. La connaissance exacte de cette chaleur de combustion a une importance considérable en thermochimie.

Favre et Silbermann ont d’abord observé que, dans les circonstances où l’on est obligé de se placer, il est impossible d’éviter la formation d’une certaine dose d’oxyde de carbone : il fallait donc, d’une part, en déterminer la proportion, et d’autre part connaître avant tout la chaleur dégagée par la transformation de l’oxyde de carbone en acide carbonique.

2. Combustion de Voxyde de carbone. — Nous n’avons pas à décrire ici l’appareil bien connu des combustions vives. Favre et Silbermann n’ont pas réussi à brûler l’oxyde de carbone pur dans leur chambre à combustion. La flamme est en effet instable, s’éteint pour les moindres variations de pression dans les appareils. Ils ont, en conséquence, mélangé ce gaz avec le tiers de son volume d’hydrogène, ainsi que l’avait déjà fait Dulong. La composition du mélange gazeux était déterminée par analyse à l’aide de l’oxyde de cuivre. La quantité de matière brûlée était connue par la pesée de tubes à boules, et de tubes en U à potasse : on retranchait du nombre observé la quantité de chaleur correspondant à la comhustion de l’hydrogène qu’on avait mélangé à l’oxyde de carbone.

Ce mode de procéder a l’inconvénient d’accumuler les erreurs, la chaleur de combustion de l’hydrogène n’étânt pas connue avec une précision aussi grande qu’on le croit généralement : il vaut mieux tâcher de brûler l’oxyde de carbone seul ; les difficultés du réglage de la flamme sont en effet évitées facilement quand on peut voir celle flamme et surveiller ses oscillations; c’est ce qu’il est facile de faire à 1 aide des chambres à combustion en verre, imaginées par M. Bertholot (fig. 22) :

Le gaz oxyde -de carbone arrive par le tube central muni d’un bec de platine, l’oxygène par le tube enveloppant : on allume au dehors de la chambre lorsque la correction de réchauffement ou de refroidissement est étudiée. Les tulles absorbants ne doivent pas offrir une pression trop forte, sans quoi la flamme

s’éteint ; un tour de main commode, dans tous les cas du même genre, consiste à laisser au gaz débité par le gazomètre une certaine pression et à placer la pince ou le robinet de réglage tout près de l’entrée de la chambre à combustion : on amortit ainsi presque entièrement les oscillations dans les flammes. Grâce à ces précautions la chaleur de combustion de l’oxyde de carbone a pu être déterminée très exactement, et c’est, parmi les données thermochimiques importantes, une des mieux connues.

Les nombres trouvés par différents auteurs, rapportés à la réaction CW -h 02 = 0^0*, sont :

D’après Dulong.

li’avre et Silbcrmam .. 67 ,28

Grassi. 66 ,02

Andrews. 68 ,07

Thomsen. 68 ,08

La moyenne de ces nombres est 68'^®‘,2.

CAUBONE.

Le chiffre défmitivement adopté d’après les dernières expériences de M. Berthelet [Ann. de ckim. et de phys., 5“ série, t. XIII, p. 12) est aussi 68^“*,2.

5. — Revenons maintenant à la combustion des différentes espèces de carbone. Cette combustion a été effectuée par Favre et Silbermann, en plaçant le charbon dans un cylindre de platine mince, suspendu au couvercle de la chambre : ce cylindre est percé de trous par le fond. On peut également se servir de la chambre à combustion en verre de M. Berthelet, disposée comme l’indique la ligure 23.

Be toute façon il est nécessaire de disposer ,à la suite des appareils absorbants un tube à oxyde de cuivre installé comme pour une analyse organique. La somme du carbone recueilli à l’état d’acide carbonique par les deux systèmes d’appareils doit représenter exactement le poids du carbone disparu dans le cylindre pesé avant et après.

Le charbon de bois très soigneusement purifié (il est indispensable d’éliminer toute trace d’hydrogène) a donné des résultats très concordants, qui conduisent aux chiffres suivants :

50 EKCYCLOPÉDIE CHIMIQUE.

Q. pour l*' de charbon.

moyenne 8,080.

La transformation d’un équivalent de carbone amorphe en acide carbonique gazeux est donc accompagnée d’un dégagement de chaleur de

La combustion des charbons peu combustibles, tels que diamant, charbon de cornue, graphite naturel et artificiel, charbon de sucre, présente des difficultés spéciales. Dans quelques cas il a été nécessaire de les mélanger avec du charbon de bois dont la chaleur de combustion était défalquée du l’ésultat total. Généralement ces charbons ne brûlaient pas totalement ; une pesée indiquait le poids réel de matière oxydée.

Charbon de sucre. Ce carbone a été de tous le plus difficilement combustible : 1 gramme a dégagé 8^,040 (avec charbon de bois).

Charbon de cornue. Brûle aisément sans le concours du charbon de bois : 8s047.

Graphite des hauts fourneaux, 7',787 et 7,737 (avec charbon de bois).

Graphite naturel de Ceylan, 7,811 et 7,781.

diamant (avec charbon de bois), 7,77 et 7,87.

Ges expériences nous apprennent que la chaleur de combustion des carbones cristallisés est notablement plus forte que celle du carbone amorphe. C’est là le fait important à signaler : les différences entre les chiffres relatifs aux diverses variétés des deux grandes espèces de carbone peuvent être considérées comme de l’ordre des erreurs d’expériences. On a donc en définitive les deux réactions suivantes :

G amorphe-)-O® gaz = CO® gaz dégage-|-48‘^®‘,5,

G diamant -1- O® gaz == GO® gaz dégage -+- 47^“‘.

La différence entre ces deux nombres mesure la quantité de chaleur dégagée dans la transformation du carbone diamant en carbone amorphe.

4. — Remarquons, pour n’avoir plus à revenir sur ce sujet, que ces données permettent de calculer aussi la chaleur de formation de l’oxyde de carbone : il est en effet évident que cette quantité est représentée par la différence entre la chaleur de formation de l’acide carbonique et la chaleur de combustion de l’oxyde de carbone : d’où

G amorphe + O gaz = GO gaz dégage 14'^•*,4,

G diamant +0 =GO. '.12,9.