SOLÜBIUTÉ DU SÔOFBE DANS LES HUILES DE HOUILLE
Action de la chaleur. — La température à laquelle le soufre passe à l’état liquide a été l’objet d’un très grand nombre de déterminations :
Berzélius indique .
M. Dumas .
Thénard .
Dalton .
Wôhler .
Marchand et Scheerer. . . .
Frankenheim .
Brame .
Pisati .
Régnault . ; . . . .
Brodie .
. . . 114,5 (octaédrique)
Person .
Brodie .
. . . 120 (prismatique)
Silvestri .
Rien n’est donc plus variable que la température de fusion du soufre, quoiqu’il s’agisse d’un corps facile à obtenir pur. Les raisons de ces divergences dans des déterminations faites par des observateurs dont l’habileté ne saurait être mise en doute ont été données par M. Gernez. Pour les exposer convenablement, il convient d’avoir décrit d’abord les caractères des modifications allotropiques du soufre. (Voir page 17.)
Le soufre fondu est un liquide jaune clair, fluide comme de l’huile. Chauffé audessus de son point de fusion, il conserve ce cai'actère jusque vers 140», puis il s’épaissit jusque vers 220» environ ; à cette température, il est aussi visqueux que le
SOUFRE
goudron le plus épais ; en même temps sa couleur est passée du jaune clair au brun foncé. Aux températures plus élevées, et surtout vers 440“ son point d’ébullition, il reprend un peu de fluidité, mais il conserve toujours sa couleur brun-foncé.
Abandonné au refroidissement, il repasse en sens inverse par les memes états ; quand il se solidifie, il reprend sa couleur et son état habituels.
Ces phénomènes connus depuis longtemps, permettent de conclure que le soufre subit plusieurs changements d’état dans sa période de liquidité ; les variations de sa vitesse d’échauffement ou de refroidissement étudiées par M. Ch. Sainte-Claire Deville confirment cette conclusion. [Annales de chimie et de physique (Z), tome XLVII, page 94.)
Dans les expériences de ce savant, le soufre, placé dans un tube de verre de quehjues centimètres de diamètre, était chauffé dans un bain d’huile, maintenu à température à peu près constante (oOa" — ol2“). 11 notait au moyen d’un compteur le temps que mettait un thermomètre, à très petit réservoir plongé dans le soufre, à s’échauffer de 10 degrés.
Voici les résultats de ses expériences :
Dans l’intervalle de 120“ à 100“, la vitesse d’cchauffement croît d’une façon anormale; de 190“ à 250“, période du maximum de viscosité, elle reste à peu près constante ; elle diminue ensuite jusqu’à 500”, terme des observations.
La vitesse de refroidissement subit des variations de même genre. Pour le constater, M. Ch. Sainte-Glaire Deville ahandonnait à la température ambiante (10 degrés), une masse de soufre d’un kilogramme, chauffée préalablement au dessus de 500“ ; il notait le nombre de secondes que mettait la température de cette masse à s’abaisser de 5 degrés.
EN'CïCLOPÉDIE CHIMIQUE.
Voici les résultats qu’il a obtenus ;
TEMPÉliATUKES.
XO.MBRE
correspondanï à un
lie S degrés.
TEMPÉR.ATURES.
NOMBRE de secondes correspondant à un
De 290“ à 280“
De 170” à 105“
De 280'’ à 270“
De 163“ à 160“
De 270“ à 200"
De 160“ à 135“
De 260“ à 250»
De 153" à 130"
De 250“ à 240“ j
De 150" à 14.5"
De 240“ à 230“
Do 143“ à 140»
De 230“ à 220“ 1
Do 140“ à 133“
De 220“ à 210“ i
De 135“ à 130“
De 210“ à 200“
De 130“ à 123“
De 200“ à 190”
De 125“ à 120“
De 190“ à 180“ ;
De 120“ à 115“
De 180“ à 175“
De 115“ à 110"
De 173“ .i 170“
De 240° à 210°, période du maximum de viscosité, la vitesse de refroidissement reste à peu près constante ; de 180° à 160°, elle va en s’accélérant ; elle se ralentit de 160° à 145° pour croître encore de 145° à lo5°. Le phénomène se régularise ensuite jusqu’au point de solidification.
Les deux tableaux précédents ne sont d’accord que pour la période du maximum de viscosité, de 200° à 240°. Pendant la période d’échauffement, le soufre emmagasine de la chaleur, laquelle redevient libre, quand le soufre, en se refroidissant, repasse par les mêmes températures. Pour les autres phases des deux expériences, les nombres ci-dessus ne mettent en évidence aucune corrélation entre les deux phénomènes.
Les différentes colorations et l’épaississement que présente le soufre au-dessus de son point de fusion avaient fait pressentir à M. Despretz quelque anomalie dans sa dilatation. Ce savant a montré par l’expérience que, contrairement à ce qui s’observe dans les liquides, le coefficient de dilatation décroît à mesure que la température augmente. Voici les nombres qui résultent de ses expériences :
Coefficient.
De 110 à 150 degrés . 0,000622
Mais quelle est la marche de la dilatation du soufre à des températures plus élevées ? C’est ce que ne peuvent nous apprendre les expériences de M. Despretz. Pour résoudre cette question, M. Moitessier a repris l’étude de la dilatation du soufre depuis sa température de fusion jusqu’à celle de son ébullition. (Thèse de doctorat. Montpellier, 1864.)
Le soufre était introduit dans des thermomètres dont la tige avait un diamètre d’un millimètre et demi, et le réservoir une capacité assez considérable pour qu’une
SOIME.
élévation de température d’un degré fût accusée par une différence de hauteur comprise entre un demi-millimètre et un millimètre. Ces thermomètres étaient disposés à côté de thermomètres à mercure, dans un bain d’air chaud, pouvant être facilement maintenu à température constante ; en observant la marebe des deux espèces de thermomètres, M. Moitessier a déterminé la dilatation du soufre de 110“ à 515“; en maintenant un thermomètre à soufre dans la vapeur d’un bain de soufre porté
à l’ébullition, il a déterminé la dilatation de 110“ à 440“. Voici les résultats de ses
expériences.
Tem|iéralures.
Dilalations.
Températures.
Dilalations.
De 110” à 112», 4..
De 110“ à 159“, 9 .
— Ifl9”,5.......
C’est avec ces diverses déterminations
qu’a été construite la courbe AA' (flg. 5)
et qu’ont été calculés
les coefficients de dilatation inscrits
dans le tableau
suivant :
De 110” à 120”....
De 225“ à 250” .
De 120” à 140“.. .
De 250” à 275“ .
De 140“ à 160”. ..
Do 275“ à 500”.. .
De 160“ à 180“.., .
De 500” à 330” . . . .
De 180” à 200”. . . .
De 350” à 400” .
De 200“ à 223”. . .
De 400“ à 4-40” .
La valeur du coefficient de dilatation du soufre, s’abaisse donc depuis le point
de fusion jusqu’à 170“
environ, où elle atteint son minimum; a
u-dessus de cette
température, elle s'accroît, et le soufre rentre dans la loi générale. De 110“ à 170“, la courbe tourne sa concavité vers l’axe des températures; vers 170“, elle éprouve un point d’inflexion; pour toutes les températures supérieures sa convexité est tournée vers l’axe des températures.
Le soufre entre en ébullition à la température de 440 degrés (Dumas). Sa densité de vapeur, à 500“ et aux températures voisines, a été trouvée par ce savant égale à
6,6, (6,51 à 506“). Avec ce nombre, S = 16 représente ^ de volume ; MM. II.
Sainte-Claire Deville et Troost [Annales de chimie et de physique, tome LVIII, pages 286 et 298), ont déterminé cette densité de vapeur , aux températures d’ébullition du cadmium (860“), et du zinc (1040"). Ils ont trouvé dans les deux cas rigoureusement le meme nombre : 2,23. Alors S=16 correspond à un volume.
Puisque de 860“ à 1040“, la densité de vapeur du soufre est invariable, on doit conclure que le nombre 2,25 représente la densité normale.
Mais quel est alors l’état de cette vapeur dans le voisinage de 500“? Les expériences de .M. Troost permettent de résoudre cette question [Comptes rendus de l'Académie des sciences, tome LXXXVI, page 1394). Ce savant a déterminé la densité de vapeur de soufre à 440“, sous des pressions notablement inférieures à celles de l’atmosphère.
Il a trouvé :
Densité.
Sous la pression de 104“''’ . 0.7
A la température de 440", la densité de vapeur du soufre est donc indépendante de la pression. D’un autre côté, M. Soret a démontré que la densité de l’ozone reste, dans certaines limites de température, indépendante Je la température et de la pression du mélange d’oxygène et d’ozone sur lequel on opère.
En rapprochant ces deux sortes d’expériences, on peut admettre que la densité 6,6 triple de la densité normale, s’explique comme la densité de l’ozone, par une condensation polymérique de ses particules. Sous l’influence de la chaleur, l’ozone se transforme peu à peu en oxygène, et la vapeur du soufre, polymérisée à 500", devient à 860" la vapeur du soufre normal.
Spectres du soufre. — Pour étudier les spectres de la vapeur de soufre, M. G. Salet s’est servi d’un appareil (fig. 1) composé de deux tubes do verre entourés de gaines métalliques et reliés par un tube capillaire (Annales de chimie et de physique (k), tomeXXYIII, page 57). A l’une des extrémités de l’appareil, se trouve soudée une ampoule en verre contenant du soufre; l’autre extrémité munie également d’une ampoule communique avec une pompe à mercure. Après avoir fait le vide dans l’appareil, on fait distiller la plus grande partie du soufre dans la première chambre, et on sépare la première ampoule de soufre du reste de l’appareil ; on chauffe ensuite le soufre de la première chambre pour le faire passer dans la deuxième ; la majeure partie vient se condenser dans l’ampoule qui reste; le vide étant toujours maintenu dans l’appareil, on enlève, en dernier lieu, cette ampoule par un trait de chalumeau. — Les garnitures métalliques servent à échauffer les chambres à gaz et à les électriser.
1. Spectreprimaire. — Quand l’appareil est actionne par une bobine d’induction pendant qu’on le chauffe doucement, il s’illumine d’une magnifique lumière d’un bleu tendre, éblouissante dans l’espace capillaire, et dépourvue de stratifications. Cette lumière donne au spectroscope le spectre primaire (Plücker et Ilitorff), ou spectre de bandes. L’étincelle électrique éclatant dans l’acide sulfhydrique raréfié fournit un très beau spectre primaire du soufre; mais le dépôt de soufre empêche de poursuivre longtemps l’expérience.
M. Salet a décrit une autre disposition expérimentale très ingénieuse pour observer ce même spectre. Lorsque le soufre brûle dans l’air ou dans l’oxygène, sa flamme donne un spectre continu : il en est de môme de la flamme de l’hydrogène sulfuré et de toutes les flammes carbonées dans lesquelles on introduit du
SOUFRE
soufro. Mais, vient-on à allumer un jet d’hydrogène mélangé à des traces de soufre, ou d’un composé sulfuré destructible par l’action de la chaleur, l’axe, c’est-à-dire une des régions froides de la ilamme, prend une belle coloration d’un bleu violet, qui fournit un spectre tout à fait pareil au spectre primaire. Pour agrandir l’espace occupé par cette coloration, et lui donner une forme commode pour l’observation spectroscopique, M. Salet écrase la flamme de l’hydrogène contre une paroi verticale de marbre, de verre ou de métal le long de laquelle coule une nappe d’eau (fig. 2). Au voisinage de la paroi les molécules sont aussi refroidies et aussi loin de l’atmosphère comburante qu’au centre d’une flamme libre. Toute la surface refroidie est alors illuminée par la couleur bleu violet; en l’examinant par la tranche, on peut en étudier facilement le spectre.
Ce n’est qu’à basse température que la vapeur de soufre possède ce remarquable pouvoir émissif ; en effet, si en supprimant le courant d’eau, on laisse la plaque métallique arriver peu à peu au rouge, la coloration bleue de la flamme s’affaiblit rapidement quoiqu’elle contienne toujours du soufre libi;e. Mais, à cette haute température, la vapeur a pris sa condensation normale, il n’y a rien d’étonnant à ce qu’elle ne possède plus les propriétés physiques de la vapeur à basse température.
Nous verrons des différences de même ordre pour le spectre d’absorption.
L’emploi de cet appareil, constitue une méthode des plus sensibles pour reconnaître des traces de soufre; avec une dissolution de soufre dans l’éther, titrée d’avance, M. Salet a montré qu’on peut, dans l’obscurité, reconnaître la coloration bleue due à la présence dans la flamme de
0a‘',000002 de soufre.
On reconnaît ainsi la présence du soufre libre dans un brin de laine, un cheveu, ainsi qu’à la surface de tous les objets exposés aux poussières des grandes villes.
2. Spectre secondaire. — 11 s’observe avec rap])areil de la figure 1 actionné par la machine de Holtz ou la bouteille de Leyde; on le chauffe en même temps, de manière que la tension de la vapeur de soufre soit assez élevée.
L’étincelle devient alors filiforme, et n’emplit plus complètement la partie étranglée du tube ; elle est bleu-verdâtre et très lumineuse; son spectre ne contient que des lignes.
La première colonne du talileau ci-c.ontre, donne les longueurs d’ondes des raies du spectre primaire; la deuxième colonne celle des bords droits des bandes du spectre secondaire (G. Salet, loc. cit.)
