PRÉPARATION DE L’ACIDE CARBONIQUE

On obtient facilement l’acide carbonique gazeux en décomposant un carbonate par un acide. On se sert généralement de carbonate de chaux et d’acide chlorhydrique. La réaction est la suivante :

CaO.CO^ + HGl = GaCl -+- HO -d- CO^

Pour préparer commodément ce gaz à l’état de pureté, on emploie le marbre blanc et l’acide chlorhydrique. Le marbre concassé étant introduit dans un flacon, on verse par le tube de sûreté d’abord une certaine quantité d’eau, puis de l’acide chlorhydrique ordinaire; le gaz se dégage à froid et peut être recueilli sur l’eau, bien qu’il soit un peu soluble dans ce liquide (fig. 28).

Fig. 28. Fig. 29.

Les appareils continus sont d’un usage très répandu, et très commode dans le cas de l’acide carbonique. Celui qui est représenté dans la fig. 29 contient le marbre dans la boule du milieu B : on verse par l’ouverture supérieure de l’acide chlorhydrique étendu de son volume d’eau. La boule supérieure A, destinée à emmagasiner l’acide, lorsque le robinet R est fermé et que la pression s’établit de manière à faire remonter le liquide par le tube central, doit être naturellement d’un

volume supérieur ou au moins égal à celui de la boule inférieure C, condition rarement remplie dans les appareils que l’on trouve habituellement dans le commerce.

S’il s’agit de recueillir le gaz sur le mercure, ces appareils ne peuvent en général produire une pression suffisante pour déplacer i ou 2 centimètres de mercure. 11 est donc bon de donner au tube EF une longueur suffisante, comme l’indique notre figure.

Fig. 30.

Les appareils représentés dans les figures oO et 51 sont bien connus et n’ont pas besoin d’etre de nouveau décrits ; ils sont moins facilement transportables que le précédent, et servent avec a^ mt\gc loi ju’il s’agit de distribuer le gaz carbonique, à travers une canalisation, dans un laboratoire.

Quel que soit le dispositif employé, si l’on veut préparer le gaz à l’état de pureté, on le fera barboter à travers un flacon laveur à eau, pour séparer les traces de gaz chlorliydrique qui pourraient être entraînées, puis à travers des flacons à acide sulfurique, pour le priver de vapeur d’eau. La dessiccation est achevée sur une colonne à ponce sulfurique.

Avec l’acide chlorhydrique, le dégagement est facile et régulier, parce que, le chlorure de calcium formé étant très soluble, les morceaux de marbre restent constamment en contact direct avec l’acide qui les attaque ; il n’en est pas de même si l’on emploie l’acide sulfurique :

SO‘H H- CO-Ca = SO‘Ga -f- HO -+- CO^ ;

dans ce cas, il se forme du sulfate de chaux, qui est peu soluble, se dépose sur

le carbonate, et le préserve ainsi contre l’action de l’acide : l’acide sulfurique est cependant employé à cette préparation dans les .appareils industriels, qui sont munis d’agitateurs permettant de renouveler les contacts.

Lorsqu’on veut avoir un courant lent et continu d’acide carbonlqtiC) on pcül recueillir le gaz produit par les fermentations. Stolba {Chem. Centralhlatt., t. V, p. 15o; Bull, de la Soc. chim., t. XXI, p. 559) conseille d’ajouter 1/2 pour 100 en volume de levure à du sucre brut dissous dans 4 fois son poids d’eau. Les vases doivent être spacieux pour éviter l’entraînement de la mousse dans les appareils ;

m ENCYCLOPÉDIE CHIMIQUE.

on peut également employer les mélasses en les dissolvant dans 3 fois leur poids d’eau, et en faisant passer le gaz dans du sulfate de fer pour lui enlever de petites quantités de bioxyde d’azote, puis sur une colonne de charbon.

Préparation industrielle. — On utilise dans l’industrie différents procédés pour produire économiquement l’acide carbonique.

Fi?. 32.

On fait agir l’acide sulfurique étendu sur des carbonates naturels tels que la craie ou le carbonate de magnésie. L’opération peut être effectuée dans un appareil du genre de celui que représente la figure 32.

C’est un cylindre A de cuivre doublé de plomb, muni d’un agitateur à palettes qu’on manœuvre par la tige ED passant dans un presse-étoupes. On introduit la craie par l’orifice a fermé au moyen d’une vis de pression. A la partie supérieure se trouve un réservoir B destiné à contenir et à déverser l’acide sulfurique. Le débit d’acide est réglé par la tige gbV qui porte en haut un pas de vis et en bas

une partie conique plus ou moins soulevée autour de laquelle se fait l’écoulement. L’orifice f sert à l’introduction de l’acide; le tube K établit l’égalité de pression entre les deux parties A et B. L’écoulement du gaz se fait par le tube G, et l’onverture G sert à vider le sulfate de chaux produit. Des appareils de ce genre sont employés dans la fabrication de l’eau de Seltz (voir page 148).

La figure 33 représente une disposition commode pour effectuer le lavage du gaz. C’est une sorte de flacon laveur triple. Le cylindre A est séparé en deux parties par une cloison G. Le gaz arrivant en a, sort à travers l’eau, monte à la partie supérieure, redescend par le tube d dans la seconde chambre, et remonte enfin par un tube courbé dans un récipient supérieur en verre, d’où il sort par un tube m, dans le sens indiqué par les flèches.

Il est encore d'autres sources industrielles d’acide carbonique : on peut se servir, par exemple, du gaz dégagé des carbonates calcaires pendant la fabrication de la chaux vive. Le dég-igement d’acide carbonique peut être aidé par l’action d’un courant de vapeur d’eau, arrivant au fond des cornues qui contiennent la chaux portée au rouge sombre (Meschelynck). La combustion du charbon produit également ce gaz en grande quantité. Les gaz dégagés des fours à chaux renferment

donc l’acide carbonique provenant à la fois de la décomposition des carbonates et de la combustion du charbon. Diverses dispositions permettent de priver le gaz ainsi recueilli de l’azote et de l’oxyde de carbone qu’il peut renfermer. La plus simple consiste à l’absorber au moyen d’une solution de carbonate de soude, qu’on transforme en bicarbonate. En chauffant ensuite le bicarbonate, on en dégage le gaz pur.

M. J. Young [Bull, de la Soc. chim., t. XIX, p. 380) propose de produire l’acide carbonique par la calcination des dolomies, dans des cornues où l’on peut à volonté faire passer un courant de vapeur.

A Kama, près de Tébistopol (Russie), on fabrique l’acide carbonique dans des fours à chaux chauffés au bois et fonctionnant d’une manière intermittente. Les gaz emmenés par un conduit d’une grande longueur (75 mètres) sont refroidis et lavés ; on s’en sert pour préparer du bicarbonate de soude dont on extrait ensuite l’acide carbonique : Le gaz est condensé dans trois chaudières qui contiennent chacune 3266 kilogr. de carbonate de soude et 13 200 litres d’eau, et qui peuvent absorber 1355 kilog. d’acide carbonique. Le chauffage en dégage 300 mètres cubes environ ou 594 k. d’acide carbonique. (Thyss : Bull, de la Soc. chim., t. Xlt, 496.)

On peut encore utiliser l’acide carbonique produit par la fermentation des matières sucrées ; le gaz est également fixé sur du carbonate de soude.

Certaines eaux minérales gazeuses dégagent une assez grande quantité de ce gaz pour permettre une exploitation régulière (Vichy).