FABRICATION DES EAUX GAZEUSES

L’usage des eaux gazeuses artificielles est aujourd’hui très répandu. Le gaz carbonique est, comme nous l’avons vu, soluble dans l’eau, et sa solubilité croît avec la pression, de telle sorte que l’eau, aux températures ordinaires, dissout à peu près son volume de gaz carbonique quelle que soit la pression de celui-ci : par suite, à cinq atmosphères, par exemple, la proportion en poids de gaz dissous sera environ cinq fois plus forte qu’à la pression ordinaire. A l’issue des appareils qui la renferment, l’eau gazeuse ainsi préparée laissera échapper tumultueusement une portion du gaz qu’elle a dissous ; cependant, en vertu d’un phénomène de sursaturation, elle en contiendra, même après quelque temps d’exposition à l’air, une proportion plus grande que celle qui correspond à la solubilité normale sous la pression atmosphérique : tout le monde sait, en effet, qu’on détermine un nouveau dégagement de gaz dans une telle solution, en y introduisant un fil de platine ou une substance poreuse quelconque, phénomène expliqué par les travaux de M. Gernez sur la sursaturation.

]. Parmi les appareils qui permettent de préparer rapidement une petite quantité d’eau chargée d’acide carbonique, nous citerons surtout le système bien connu de Briet. Cet appareil se compose de deux pièces en verre s’adaptant l’une sur l’autre au moyen d’un pas de vis (fig. 43). Le vase supérieur étant séparé du vase inférieur, on enlève le tube de communication, représentéà part dans la fig. 44. On remplit d’eau le vase supérieur, et on introduit dans le vase inférieur un mélange pulvérisé de bicarbonate de soude (22 grammes) et d’acide tartrique (18 grammes). On replace alors le tube de communication, on renverse le vase supérieur sur l’autre, et on visse les deux parties ; l’eau venant au contact des deux corps solides détermine la mise en liberté de l’acide carbonique. L’écoulement de CÆtte eau cesse lorsqu’elle atteint le niveau de l’ouverture supérieure du tube.

Ce tube intérieur sur lequel repose le fonctionnement de l’appareil (fig. 44) est composé d’une partie creuse aa, emboîtée dans le cylindre ee ; Injonction de ces deux cylindres est faite en C par une plaque d’argent munie de trous : une Fig. 43. Fig 44. garniture forme joint entre les deux carafes : à

la partie inférieure du tube ee se trouvent percées deux rangées de trous o et o'. L’appareil étant monté et placé dans la position normale, l’eau de la carafe supérieure s’écoule par la tige aa et sort par les trous o'; elle vient alors agir sur le mélange solide : l’air qu’elle a déplacé remonte

par les trous o : le gaz dégagé suit exactement la même marche, en sorte qu’il arrive très divisé à l’extrémité inférieure du vase contenant l’eau à saturer, c’està-dire dans de bonnes conditions pour que l’absorption soit facile et complète. La saturation dure environ 30 minutes : on l’active quelque peu, à la fin, en agitant l’appareil. On extrait l’eau gazeuse au moyen d’un robinet.

Le gazogène Briet est généralement entouré d’un treillis en jonc pour prévenir les projections du verre en cas d’explosion.

Dans ce système, les matières produisant le gaz carbonique sont absolument séparées de l’eau destinée à dissoudre ce gaz. On a imaginé d’autres appareils dans lesquels ces matières restent dissoutes dans l’eau gazeuse produite. Signalons par exemple un appareil consistant en une sorte de flacon de porcelaine divisé en deux compartiments par une cloison; l’un de ces compartiments contient la solution tartrique, l’autre la solution de bicarbonate : le mélange des deux liquides, et par suite le dégagement d’acide carbonique, a lieu lorsqu’on incline l’appareil, les orifices de chacune des deux parties se réunissant en un bec commun.

On prépare également des eaux riches eu acide carbonique et reproduisant à peu près la composition de certaines eaux minérales (voir t. II, fascicule, p. 236).

2. Décrivons maintenant quelques-uns des systèmes employés pour la préparation industrielle des eaux carboniques ordinaires, désignées en France sous le nom d’eaux de Seltz.

Fig. 45.

Le système dit système de Genève consiste à comprimer de l’acide carbonique obtenu par un procédé quelconque dans un récipient qui contient de l’eau où le gaz se dissout; ce récipient est en cuivre épais, étamé, d’une capacité d’environ 100 litres; à sa partie supérieure, il est muni d’une ouverture B (fig. A5) assez

large, destinée au nettoyage de l’appareil et fermée par un couvercle, dans lequel est percé un orifice d’environ 6 centimètres de large; l’orifice se ferme hermétiquement à l’aide d’un bouchon métallique; c’est par là qu’on remplit l’appareil; le tube T amène le gaz carbonique refoulé par une pompe et peut être fermé au moyen d’un robinet : On favorise la dissolution du gaz à l’aide d’un agitateur. Le récipient étant rempli d’eau, on comprime le gaz, en laissant le robinet R un peu entr’ouvert, de manière à faire sortir environ 5 litres d’eau dont le volume se trouve occupé par un volume égal de gaz carbonique; de cette manière on évite dans l’appareil la présence de l’air dont la pression ferait obstacle à la dissolution; et l’espace libre qui reste à la surface de l’eau permet d’agiter d’une manière efficace au moyen d’une manivelle. A mesure que l’on comprime le gaz, il se dissout sous l’influence de l’agitation. D’après Soubeiran, auquel nous empruntons ces détails {Traité de pharmacie, t. II), la quantité de gaz est toujours plus grande à la surface de l’eau que dans l’eau elle-même : lorsque l’eau contient 5 fois son volume de gaz, 1 litre de l’atmosphère gazeuse à la surface de l’eau représente environ 6 litres d’acide carbonique ramené à la pression normale ; on voit ainsi qu’on n’arrive pas tout à fait à faire dissoudre par l’eau son volume de gaz à toutes les pressions ; on obtient des résultats encore moindres si l’on n’a pas le soin de purger l’appareil de tout l’air atmosphérique qu’il pouvait contenir. La pression intérieure est mesurée à l’aide d’un manomètre M ; une graduation portée par le gazomètre dans lequel on puise le gaz fait connaître la quantité qui a été introduite. Un robinet R d’une disposition spéciale sert à remplir les bouteilles que l’on bouche rapidement ; il est difficile d’éviter une déperdition du gaz ou même une projection de liquide pendant le temps qui s’écoule entre le moment où l’on ferme le robinet et celui où l’on bouche la bouteille; aussi a-t-on imaginé diverses dispositions qui permettent le bouchage sans déplacement de la bouteille. Ainsi, dans l’appareil de Selligue (fig. 46), perfectionné par Viel-Cazal, le tube amenant l’eau gazeuse se termine dans un cône de cuivre ouvert aux deux bouts; la bouteille est pressée contre la partie inférieure de ce cône ; un boucbon de liège en occupe la partie supérieure et une tige à levier fait pénétrer ce boucbon dans le cône et dans la bouteille au moment convenable. La mise en Fig. 4ti. bouteilles est une opération qui n’est pas toujours sans dan¬

ger; un certain nombre de vases peuvent éclater en effet.

On voit que dans le procédé ci-dessus la saturation doit nécessairement diminuer à mesure qu’on extrait une partie de l’eau, ce qui revient à diminuer la pression à la surface du liquide; l’eau est donc de moins en moins chargée de gaz; on évite cet inconvénient en comprimant de nouveau du gaz carbonique dans le récipient pendant le tirage; ce récipient reste rempli en définitive d’acide carbonique comprimé qu’on peut utiliser d’ailleurs en le renvoyant dans le gazomètre, pour une autre opération.

3. Dans d’autres systèmes, la pression est déterminée par le dégagement du gaz lui-même; tel est le cas de l’appareil de Savaresse que nous allons décrire briève-

ment (fig. 47) : l’acide carbonique se produit dans un vase A par l’action de l’acide sulfurique sur la craie; celle-ci est renfermée dans un cylindre de pajner que l'on introduit dans le coi A' ; le contact entre la craie et l’acide sulfurique étendu a lieu progressivement, grâce à un système qui déchire peu à peu l’extrémité inférieure de la cartouche, de telle sorte que l’on peut aisément régler le dégagement du gaz : un manomètre G indique la pression ; en ü se trouve un épurateur ren-

Fig. 47.

fermant de la braise lavée et imprégnée d’une solution de bicarbonate de soude. Le cylindre KK contient l’eau que l’on veut saturer ; une soupape placée à l’extrémité du tube T laisse passer le gaz et empêche la sortie de l'eau ; le cylindre K étant rempli d’eau, on laisse dégager une certaine quantité de gaz de façon à chasser l’air et l’on achève de fermer l’appareil : on a eu soin d’ailleurs de faire écouler un peu de liquide pour laisser un espace vide dans le récipient ; la réaction étant commencée, on fait osciller le cylindre autour de son axe de manière à faciliter la dissolution; on s’arrête lorsque le manomètre marque 6 atmosphères. La mise en bouteilles s’opère par le robinet R.

L’appareil de M. François (fig. 48) présente les mêmes parties essentielles que le précédent; mais la disposition en est plus simple et plus commode; l’appareil producteur de l’acide carbonique est le même : le cylindre oscillant est remplacé par une sp’nère dans laquelle tourne un agitateur à palettes.

4. M. Mondollot a introduit dans la fabrication des eaux gazeuses divers perfectionnements importants. Les instruments qu’il emploie sont des appareils continus à compression mécanique, modifiant d’ime façon très heureuse l’appareil de l’in-

154 EKCYCLOPÉDIE CHIMIQUE.

génieur anglais Bramah : la production du gaz est réglée automatiquement sans le concours de l’opérateur.

Fig. 48.

Dans ces appareils le dégagement de l’acide carbonique est obtenu tantôt avec la craie et l’acide sulfurique, tantôt avec le bicarbonate de soude. La figure 49

Fig. 49.

représente un appareil producteur à bicarbonate : S est un récipient en plomb sur le lond duquel repose une cloche renversée G, également en plomb et percée à sa

l’appareil, on introduit par la tubulure B du bicarbonate de soude, et on verse dans te récipient S une quantité déterminée d’eau et d’acide sulfurique. Le niveau tend à s’établir par les trous aa entre le récipient S et la cloche G : mais l’eau acidulée arrivant par les trous du tube T, agit sur le bicarbonate et dégage du gaz qui, n’ayant pas d’issue, refoule cette eau, ce qui arrête la production du gaz jusqu’à ce que l’appareil soit mis en mouvement ; le contact de l’acide et du sel a lieu à mesure que le gaz est consommé : c’est donc en somme un système basé sur les principes des appareils à dégagement continu ordinaires.

La fig. 50 montre l’ensemble de l’appareil : la cloche et le récipient du producteur sont représentés en G et D. Le producteur étant chargé comme il vient d’être dit, on met l’appareil en mouvement au moyen du volant A. Le gaz produit se rend par un tuyau recourbé dans le double laveur en cristal GG', où il s’épure; de là il est aspiré par la pompe P, qui le refoule dans le récipient saturateur S. En même temps que le gaz, la pompe aspire l’eau du réservoir I et l’amène dans le saturateur S, où elle se sature de gaz, grâce à la compression mécanique et à l’action d’un agitateur commandé par la roue d’engrenage g. Le manomètre m et le niveau d’eau n permettent de suivre la marche de l’opération et d’incliner plus ou moins le robinet de distribution de la pompe P du côté de l’eau ou du côté du gaz. L’appareil producteur est épuisé lorsque le niveau du liquide producteur atteint le point N marqué sur le récipient D,

5. L’appareil représenté fig. 51 (p. 152 et 153) diffère du précédent par la disposition du producteur, qui est installé de manière à recevoir un agitateur pour provoquer la réaction de l’acide sulfurique sur la craie.

Ge producteur est un récipient M, en fonte doublée de plomb, qui sert de support à tout l’appareil. D est le vase à acide en plomb que le robinet r fait à volonté communiquer avec le producteur M par le tube-siphon aa.

On charge le producteur M en y introduisant par la tubulure B de la craie délayée dans l’eau; puis on remplit d’acide sulfurique le vase à acide D, dont le robinet r est tenu fermé.

Pour faire fonctionner l’appareil, l’on ouvre le robinet à acide r, et l’on fait tourner le volant A, qui met en mouvement à la fois le piston de la pompe P et les roues d’engrenage g' et gg" des agitateurs fonctionnant dans le saturateur S et dans le producteur M. Alors le jeu de la pompe détermine dans les vases laveurs, et de là dans le producteur, une aspiration qui fait affluer dans ce dernier, par le tube-siphon aa, l’acide sulfurique contenu dans le vase ouvert D; rencontrant la craie tenue en suspension dans l’eau par l’action de l’agitaleur, cet acide provoque un dégagement de gaz qui rétablit bientôt une pression suffisante pour arrêter l’écoulement de l’acide sulfurique, en le refoulant dans le tube-siphon aa; le jeu de la pompe continuant, il se produit une nouvelle aspiration, par suite un écoulement momentané d’acide sulfurique et un nouveau dégagement de gaz. Ainsi la production du gaz est continue et réglée par le jeu même de la pompe, sans que l’opérateur ait à s’en occuper et à faire, comme dans les anciens systèmes, la manœuvre délicate du robinet à acide; il n’a qu’à l’ouvrir quand il met l’appareil en marche, et à le fermer quand il l’arrête. La pompe aspire, en même temps que le gaz, l’eau du réservoir I, et les refoule ensemble dans le saturateur S, où

s’opère la saturation de l’eau, grâce à la compression et à l’action de l’agitateur g'.

Le manomètre m et le niveau d’eau n guident l'opérateur dans la manœuvre de la clef e du robinet de distribution de la pompe ; le double laveur GG' sert d’épurateur pour le gaz ; en meme temps que, grâce à sa transparence, le laveur supérieur en verre G indique à l’œil la marche de l’opération.

Fig. S2,

Un tube recourbé t, communiquant avec le producteur M d’un côté, et de l'autre avec un cylindre rempli d’eau et terminé par un vase en verre, sert de soupape de sûreté à la fois pour le producteur et pour le vase à acide D. En cas d’excès de pression dans le producteur, il donne issue au gaz à travers la colonne d’eau du vase de sûreté; ce qui prévient en même temps tout refoulement de gaz dans le

6. Les eaux gazeuses sont généralement renfermées dans des vases de forme spéciale désignés sous le nom de siphons, dont l’usage est très répandu en France ; ce sont des vases cylindriques ou ovoïdes de verre épais dont la tubulure (fig. 52) porte un ajutage en étain hermétiquement adapté au col de la bouteille; un ressort en spirale, pressant sur un petit piston métallique, empêche la communication entre l’air et l’intérieur du vase; pour faire écouler le liquide, il suffit d’appuyer sur le levier qui soulève le piston ; la pression existant à l’intérieur fait sortir ce liquide par le tube de verre fixé à l'ajutage et plongeant jusqu’au fond du vase. D’anciens appareils portaient au lieu de levier une vis servant à soulever ou à abaisser le pistou.

Des appareils de tirage pour remplir les siphons ou les bouteilles sont représentés dans les figures (fig. 53). Une pédale soulève l’axe vertical et met le robinet de tirage en communication avec le sipbon renversé et entouré d’une enveloppe métallique qui protège l’opérateur; d est un levier qui permet d’appuyer sur le levier du siphon pour établir la communication.

SULFURES DE CARBONE

Le carbone forme avec le soufre plusieurs combinaisons, dont Tune très importante, le bisulfure de carbone CS®, qui correspond à l’acide carbonique, dans la série des composés oxygénés; le monosulfure de carbone CS, analogue à l’oxyde de carbone, est vraisemblablement un corps gazeux, qui ne nous est pas encore connu ; mais on a isolé un polymère (CS)”, présentant la composition centésimale du monosulfnre; à côté de ces corps se rangent d’autres composés peu étudiés, tels que et ; puis des combinaisons de soufre, de carbone et d’hydrogène ; enfin l’oxysulfure de carbone, renfermant du soufre, du carbone et de l’oxygène.

SULFURE DE CARBONE

Formule. CSL

Équivalent. 58

Équivalent en volumes '2

Densité de vapeur. . . 2.63

i. Historique. — Le bisulfure de carbone (anc, sulfide carbonique, carbure de soufre liquide, [alcool de soufre) a été découvert par Lampadius, professeur à Freyberg, qui l’obtint par la distillation sèche d’une tourbe pyriteuse (1796). En 1802, Clément et Désormes l’ont préparé en faisant réagir le soufre ou le sulfure d’antimoine sur le charbon incandescent. L’existence du carbone dans le sulfure de carbone a été longtemps méconnue : après de nombreuses controverses, Vauquelin a établi sa composition en démontrant que le sulfure de carbone passant sur du cuivre chaulfé au rouge, se décompose en produisant du charbon et du sulfure de cuivre (Voir Clément et Désormes; Vauquelin et Robiquet, Ann. de chim.et de phys., t. LXl, p. 145; Berthollet, Thénard, Vauquelin, ibid., LXXIl, p. 252; Berzélius, Gilberl's Annalen, XLYlll, p. 177 ; Pogg. .inn., Vl, p. 144 ; etc.)

ENCYCLOl’ÉUlE CHIMIQUE.,