CARBONE GAZEUX

1 . Les matières désignées sous le nom générique de carbone, qui sont si différentes entre elles par quelques-unes de leurs pro])riétés chimiques, mais surtout par leurs propriétés physiques, densité, dureté, couleur, chaleur spécifique, peuvent être considérées comme résultant de la condensation d’un élément unique, jusqu’ici non isolé, et qui doit être un corps gazeux. L’analyse spectrale nous permet d’en soupçonner la présence dans les flammes hydrocarbonées, dans l’arc électi’ique jaillissant entre deux pointes de charbon de cornue, dans les tubes de Geissler renfermant certains gaz carbonés : nous pouvons môme, comme nous le dirons plus loin, voir ce carbone gazeux d’une manière temporaire.

2. L’une des meilleures preuves que l’on puisse fournir de l’existence momentanée du carbone gazeux dans les milieux à haute température, est la syn-

2 ENCYCLOPÉDIE CIIIMIOUE.

thèse de l’acétylèae, par union directe du carbone et de l’hydrogène dans l’arc électrique. La formation de l’acétylène, d’après M. Bertiielot {Mécanique chim., 1.11, p. 554), absorbe en effet— 64‘^“',0. C’est un exemple de combinaison directe effectuée avec une absorption do chaleur considérable : cette combinaison ne saurait s’expliquer si l’on n’admet que l’arc électrique, ou simplement l’élévation de température qu’il détermine, a pour effet de changer l’état isomérique du corps simple et de le ramener à la forme gazeuse non condensée, en effectuant un travail supérieur à l’absorption de chaleur mesurée dans la combinaison : c’est sous cet état que le carbone devient véritablement apte à s’unir à l’hydrogène dans les conditions ordinaires des réactions dh’ectes, c’est-à-dire avec dégagement de chaleur.

La connaissance de la quantité de chaleur absorbée dans la formation de l’acétylène, nous permet de nous rendre compte, au moins approximativement, de la grandeur du travail nécessaire pour transformer le carbone solide en carbone gazeux. En effet, lorsque deux corps simples forment directement plusieurs combinaisons, en proportions multiples, la première est d’habitude celle qui dégage le plus de chaleur : ainsi, la chaleur de formation du bioxyde de cuivre est moindre que le double de la chaleur de formation du protoxyde (Cu^ -|- 0^) = 58^^“' ,4 ; (Cu® -|- 0) = ^jcai^O). Or, l’union du carbone solide avec l’oxygène, fournissant soit l’acide carbonique, soit l’oxyde de carbone, est en contradiction avec cette loi. En effet, tandis que -H 0'* = G^O^ ne dégage que-1-28, la combinaison de G^O^ avecO^, formant de l’acide carbonique, dégage-1-68'^®',2. Si l’on admet que ces deux réactions ne sont réellement comparables qu’autant que le carbone aura été amené à son nouvel état moléculaire, et si l’on suppose que la formation de l’oxyde de carbone à partir de cet état moléculaire dégage autant de chaleur que celle de l’acide carbonique, c’est-à-dire -f- 68*^“',2, on voit que le passage du carbone solide à l’état gazeux est accompagné d’une absorption de—42'^'*',8, quantité qui est en effet plus que suffisante pour rendre compte de la formation directe de l’acétylène, avec dégagement de chaleur à partir du carbone gazeux et de l’hydrogène gazeux.

5. Voici d’autres preuves à l'appui de ces hypothèses sur l’existence de l’élément carbone à l’état de gaz. En general, les propriétés des combinaisons et celles des éléments qui les constituent présentent certaines relations : d’habitude, par exemple, les corps composés sont doués d’une volatilité moins grande que leurs éléments. Ainsi l’eau, produite par la combinaison de deux gaz permanents, est liquide ; le gaz, ammoniac est plus aisément coercible que l’hydrogène et l’azote, etc. Aucune relation de ce genre ne peut être observée entre le carbone et ses combinaisons les plus simples avec les métalloïdes. Ge n’est pas à ces composés peu condensés qu’il faut comparer le carbone tel que nous le connaissons, mais bien aux matières renfermant un nombre considérable d’équivalents de carbone, telles que les carbures à équivalents élevés, les combinaisons ulmiques,etc. Dans ces corps très complexes, les propriétés physiques du charbon proprement dit, couleur, insolubilité, volalililé, se retrouvent jusqu’à un certain point; en sorte que nous sommes amenés à (Mtisidérer les différentes espèces de carbone connues, comme des termes ultimes de la condensation du véritable élément.

G’est ce que démontre l’action de la chaleur sur les cai'bures d'hydrogène simpies, le formène par exemple, qui, sous l’inlluence de températures de plus en plus

élevées, se dédouble en carbures renfermant une quantité de carbone de plus en plus grande, jusqu’à fournir des produits où l’analyse la plus exacte ne permet plus guère de déceler la présence de l’hydrogène.

Ces considérations peuvent être appliquées à d’autres éléments : nous n’y insisterons pas davantage ; il nous a paru bon de les développer dès le début de cet article, parce que ces notions permettent de comprendre pourquoi le carbone, sous ses différentes formes, présente des propriétés si dissemblables.

4. La volatilisation du earbone, sous l’influence des hautes températures développées dans l’arc électrique, ést-d.lailleurs un fait depuis longtemps constaté. Davy a d’abord observé le transport de la matière charbonneuse du pôle positif de l’arc vers le pôle négatif. Avec des instruments plus puissants, Despretz a pu voir le charbon volatilisé se déposer sur les parois du vase où se fait l’expérience : la pile doit fournir un courant d’une grande intensité pour que ce dépôt devienne rapidement visible.

Avec les machines Gramme à courants alternatifs, participant à la fois des piles par la grande quantité d’électricité qu’elles produisent, et de la bobine Ruhmkorff l>ar leur tension, les effets que présente l’arc électrique dans le vide sont des plus intéressants, et permettent de constater aisément l’existence du carbone à l’état de vapeur. (Jamin et Manouvrier, Comptes rendus, t. XCIV, p. 1271.) Dans un œuf électrique, où le vide a été fait à 12'“", la lumière jaillit d’elle-mème entre les charbons, avec des apparences spéciales rappelant celles qu’on observe dans les tubes de Geissler. Ces charbons s’échauffent jusqu’au rouge blanc, et se volatilisent enfin rapidement, sous la double influence de réchauffement et des courants. Le ballon se remplit alors d’un gaz bleu, de couleur analogue à la vapeur d’iode ; après être devenues de plus en plus foncées, ces vapeurs se condensent en un dépôt opaque sur les parois du verre. Ce dépôt recueilli est soluble avec effervescence dans l’acide nitrique : on n’a pas encore vérifié s’il constitue du carbone absolument pur.

Les lampes électriques à incandescence se ternissent à la longue par suite du transport du carbone fortement chauffé, qui se dépose sur les parois du vase de

Ainsi, nous pouvons donc non seulement deviner l’existence du carbone gazeux, mais même l’observer temporairement sous cette forme : il n’a pas été jusqu’ici possible de le conserver dans cet état,c’est-à-dire d’empêcher sa condensation, sa polymérisation, si l’on veut; problème difficile, mais dont la solution n’est nullement impossible.

5. 11 est une des propriétés importantes du carbone gazeux, que, sans l’avoir mesurée, nous pouvons connaître approximativement : c’est sa chaleur spécifique ; elle peut être déduite de celle de l’oxyde de carbone. En effet, ce gaz a, sous le même volume, la même chaleur spécifique que les gaz formés sans condensation et à volumes égaux (bioxyde d’azote, acide chlorhydrique), chaleur spécifique qui est la même que celle des gaz simples. 11 est donc permis d’admettre que la combinaison

gaz. -1-0“— G®0®

a lieu sans condensation, et que la chaleur spécifique du carbone gazeux est égale,

sous lo même volume, à celle de l’hydrogène, do l’oxygène, clc. ; pour 1 unité do ))oids, ce chiffre devient égal a