APPAREIL DE REGNAULT

Nous décrivons dans ce chapitre l’ingénieux appareil employé par Régnault et Reiset dans leurs recherches sur la composition des produits gazeux de la respiration (Ann. de Ghim. et de Phys. (3), t. XXVI).Cet instrument est susceptible de donner entre des mains exercées des résultats d’une grande précision : mais il est d’un maniement assez compliqué et exige un apprentissage; il est peu transportable, très fragile, sujet à des accidents difficiles à réparer. Aussi, malgré ses nombreux avantages, est-il rarement employé, et seulement dans des cas spéciaux.

l. L’eudiomètre de Régnault est représenté dans les figures 107 et 108; la figure 107 représente la face antérieure, et la figure 108 est une coupe de l’appareil dans un plan perpendiculaire à la face antérieure.

Cet eudiomètre se compose essentiellement de deux parties qui peuvent être jointes : l’une est le laboratoire (partie gauche de la figure 108), l’autre est le mesureur (partie droite).

Le mesureur est disposé de manière à permettre la mesure exacte des gaz dans des conditions déterminées de température, de pression et d’humidité : il se compose de deux tubes de cristal verticaux ab et cd (fig. 107). Ces tubes ont de 1S à 20 milli? mètres de diamètre intérieur et sont divisés en millimètres. Le tube ab est terminé à son extrémité supérieure par un tube capillaire ah; l’extrémité inférieure est mastiquée (à l’aide du mastic Golaz) dans une tubulure de fonte que porte la pièce de fonte NN'; le tube cd, ouvert à son extrémité supérieure, est également mastiqué par le bas dans une autre tubulure de la même pièce de fonte. Ces deux tubes ab et cd communiquent ensemble par le moyen d’un tube ménagé dans l’intérieur de leur support métallique, ainsi qu’on le comprend immédiatement sur la figure 109, représentant le détail de cette pièce, et montrant le robinet à trois voies R qui permet de faire communiquer : 1° les deux tubes entre eux; 2° les deux tubes avec l’air extérieur ; 3° l’un ou l’autre seulement de ces deux tubes avec l’air.-

Cet ensemble constitue un appareil manométrique analogue à ceux que Régnault a utilisés dans diverses expériences classiques. On maintient les tubes à une température connue et constante, au moyen d’un vaste manchon de verre MM'NN', plein d’eau, dont la température est donnée par un thermomètre T, et dont on établit l’égalité de température, soit au moyen d’un agitateur, soit plutôt en insufflant de l’air par un tube qui n’est point représenté sur nos figures.

Fig. 107.

Tout ce système est porté par un solide montant de fonte ZZ' (fig. 108) reposant sur trois pieds munis de vis calantes qui servent à rendre verticaux les tubes gradués.

Les lectures de la hauteur du mercure dans les tubes se font par l’intermédiaire d’un viseur, muni de fils croisés, représenté en LL (fig. 108). On peut faciliter ces lectures, en garnissant chacun des tubes d’une petite mire blanche et noire, que l’on fait glisser le long des tubes à la hauteur voulue (fig. HO).

Fig. 110

A la partie supérieure du tube at> sont soudés deux bouts de fils de platine KK', par lesquels on fait passer l’étincelle électrique destinée à produire l’inflammation des mélanges explosifs.

La portion de l’appareil désignée sous le nom de laboratoire se compose d’un tube où se font les réactions et d’une cuve à mercure. Le tube-laboratoire est une cloche de verre gf, de la même largeur à peu près que le tube mesureur, ou un peu plus large s’il est nécessaire, ouverte à sa base, terminée en haut par un tube capillaire fer, de même diamètre que le tube ahr' terminant le tube a b, et auquel il se relie par le collier à;gorge et les robinets rr'. La disposition de ce collier à gorge, fréquemment reproduite dans les appareils de Régnault, est représentée à part dans les figures lit et 112:1e robinet d’acier r, relié au tube ahr',

Kg. 111. Kg. 112

estterminé, comme le montre la figure 111, par une surface plane a[s et par un cône saillant œ ; le second robinet r, celui qui est mastiqué à l’extrémité du tubelaboratoire, est terminé au contraire par une surface plane a'|3' et par un cône rentrant œ'; lorsqu’on rapproche les deux parties a(3 et a'(5', les deux surfaces coniques s’emboîtent exactement, l’une dans l’autre, et la fermeture devient hermétique si l’on a soin d’interposer entre les deux parties a[3 et a'3' une légère couche d’un corps gras, de suif par exemple (Régnault recommandait pour cet usage le caoutchouc fondu) ; enfin pour maintenir les deux parties jointes, on serre les surfaces des deux cônes au moyen de deux demi-colliers à gorge, mp, m'p', représentés dans la figure 112, que deux vis permettent de rapprocher à volonté.

La partie capillaire du tube-laboratoire est serrée par une pince X (fig. 108) que l’on peut ouvrir ou fermer au moyen d’un bouton ; l’intérieur de cette pince est garni de liège : comme le tube est fixé en r par le collier à gorge, le serrage de cette pince doit être fait avec précaution, pour éviter la rupture du tube, dans le cas où l’ajustement ne serait pas parfait.

La cuve à mercure est un vase de fonte V (fig. 108) auquel, pour alléger le poids autant que possible, on a donné une forme spéciale que les figures font aisément comprendre. La tablette qui la supporte, peut, au moyen d’une crémaillère ii engrenée sur un pignon denté, monter et descendre le long du support ZZ; un rochet q a contrepoids sert à arrêter le pignon, et, par suite, la cuve, dans une position quelconque.

2. Voici maintenant comment fonctionne l’appareil ; pour fixer les idées nous prendrons comme exemple l’analyse d’un mélange d’air et d’acide carbonique :

Le mesureur et le laboratoire sont séparés l’un de l’autre. Le robinet R fait communiquer les deux tubes mesureurs, et le robinet r' est ouvert. On verse du mercure par le tube cd; ce mercure monte dans le tube a b qu’il remplit, et sort enfin par le robinet r' ; on ferme alors ce robinet. Ceci fait, on remplit éga-

lement le tube-laboratoire, en l’enfonçant dans la cuve aussi profondément que possible, et en aspirant à l’aide d’un tube de verre soufflé et joint au robinet, par un caoutchouc (fig. 113), jusqu’à ce qu’un peu de mercure passe dans la boule; on ferme alors. On procède ensuite à l’introduction, dans le laboratoire, du gaz à analyser, ce qui se fait soit sur la cuve même, soit sur une grande cuve à mercure où l’on a transporlé le tube. Le gaz introduit on reporte le laboratoire sur sa cuve, et on procède à l’ajustage des robinets ?■?■' que l’on serre fortement au moyen du collier à gorge.

Pour faire les mesures du gaz, deux procédés peuvent être mis en usage : l’un consiste à mesurer les forces élastiques, l’autre à mesurer les volumes. Le premier est plus exact, car il n’exige qu’une graduation du tube mesureur en millimètres, tandis que le second nécessite le calibrage rigoureux de ce même tube. Voici les deux manières de procéder :

Le gaz étant dans le laboratoire, on élève aussi haut que possible la cuve à mercure, on ouvre les robinets r et r', et par le robinet R on fait écouler du mercure hors des tubes mesureurs; le gaz passe alors du tube fg dans le tube a b ; lorsque le niveau du mercure atteint le tube capillaire, on diminue l’ouverture du robinet et on le ferme précisément au moment où la colonne atteint un repère a marqué sur le tube capillaire entre e et r. Il existe alors une certaine différence de niveau entre le ménisque de mercure dans les deux branches ab et cd; on lit exactement cette différence à l’aide du viseur, après avoir agité l'eau du manchon, et en avoir noté la température, qui ne doit pas changer senblement pendant la durée de l’expérience complète. Le gaz dont on mesure la force élastique, est donc à une température t ; il est, en outre, saturé d’humidité, car on a soin de maintenir humecté d’eau le tube a b. Si donc f est la force élastique de la vapeur d’eau à 1°, H la hauteur du baromètre, et h la hauteur du mercure soulevé, H -f h—/'représentera la force élastique du gaz supposé sec. Ajoutons que, pour simplifier les calculs, on fera bien d’amener l’eau du manchon à peu près à la température ambiante, ce qui est du reste la meilleure condition pour la maintenir constante ; dans ce cas il ne sera pas nécessaire de ramener à 0° la hauteur barométrique observée, non plus que la hauteur du mercure soulevé dans l’appareil manométrique.

Une fois la force élastique mesurée, on procède aux manipulations que doit subir le gaz; dans le cas qui nous occupe, il s’agit d’abord d’absorber l’acide carbonique au moyen d’une dissolution concentrée de potasse; dans ce but on abaisse la cuve à mercure autant que possible, on introduit dans le laboratoire, à l’aide d’une pipette courbe, quelques gouttes de la solution alcaline, on verse du mercure dans le tube cd, puis l’on ouvre les robinets r et r' ; la différence de niveau déterminée par l’addition de mercure, chasse le gaz dans le laboratoire; on referme les robinets quand le mercure commence à couler par le tube capillaire ref. On laisse alors agir la potasse et, après quelques instants, on fait repasser, comme précédemment, le gaz dans le mesureur, en montant la

cuve et en laissant écouler du mercure par le robinet R. S’il est nécessaire, on répétera le transvasement dans les deux sens, de manière à bien assurer le contact du gaz avec la solution alcaline répandue à la surface du tube laboratoire. Lorsqu’on fait repasser pour la dernière fois le gaz dans le tube mesureur, on a soin de fermer le robinet r au moment précis où le sommet de la colonne parvient au repère a. On ramène ensuite le niveau du mercure dans le tube a 6 à la position m qu’il occupait lorsqu’on a fait la première mesure ; puis, à l’aide du viseur, on mesure exactement la différence de hauteur h' du mercure dans les deux branches a b et cd et on observe la hauteur barométrique H'. Si la température de l’eau du manchon avait changé depuis la lecture précédente, on la ramènerait à la température f en ajoutant soit de l’eau chaude, soit de l’eau froide.

La force élastique du gaz privé d’acide carbonique est donc :

par suite, la diminution de force élastique due à l’absorption de l’acide carbonique, est représentée par :

(H + h — f) — (H' 4- h '— f) = E —H' + h - h’ et

représente la proportion d’acide carbonique contenue dans le gaz supposé sec.

Procédons maintenant au dosage de l’oxygène. Le laboratoire étant détaché, on le lave à l’eau et on le sèche, d’abord avec du papier buvard, puis en y faisant passer, à l’aide d’une trompe, un courant d’air sec; on le remplit de mercure et on l’ajuste de nouveau au mesureur. La cuve étant remontée, on fait couler du mercure par le robinet R; en ouvrant doucement les robinets r r' on fait arriver le mercure dans la branche capillaire verticale a h du mesureur. On s’arrête lorsque le mercure atteint un repère p marqué sur cette branche; on ramène ensuite le mercure dans le mesureur lui-même au niveau primitif, et l’on observe, avec la lunette, la différence de hauteur h", et la hauteur du baromètre H". La force élastique du gaz contenu, supposé sec est donc H" + h" — f, quantité un peu plus faible (de 1/3000 environ) que celle qui a été mesurée immédiatement après l’absorption du gaz carbonique ; cette perte insignifiante, et sans aucune importance, puisqu’on mesure le nouveau volume, est due à ce qu’une trace du gaz s’est échappée lorsqu’on a détaché le mesureur du laboratoire.

Régnault déterminait l’oxygène par combustion ; pour faire cette combustion, on détache de nouveau le laboratoire et on y introduit de l’hydrogène pur, qu’on fait ensuite passer dans le mesureur, comme il a été dit précédemment. La nouvelle pression du mélange, lorsqu’on a ramené au niveau primitif le mercure du mesureur est égale à II'" -t- h"' — f, II'" étant la hauteur barométrique, h" la différence de niveau dans les deux tubes. Avant de faire la combustion, il est bon d attendre un certain temps pour laisser les gaz se mélanger, ou, ce qui vaut mieux, faire passer le mélange à deux ou trois reprises, du mesureur

dans le laboratoire et du laboratoire dans le mesureur ; au dernier passage, on a soin que le mercure descende jusqu’au bas du tube capillaire a fi, afin que tout le gaz prenne part à la combustion. On fait alors passer l’étincelle.

Après l’explosion, on détermine dans le mesureur un léger excès de pression, en versant du mercure dans l’autre branche; puis, en ouvrant lentement les robinets r et r', on laisse le gaz se détendre jusqu’à ce que la colonne mercurielle du tube capillaire affleure le repère p. Les robinets r et r' sont fermés ; le mercure du mesureur est ramené au niveau primitif ; la nouvelle pression est Il ,v + h n —f ; la pression du gaz brûlé est donc :

(II"’ + p'"—p) — (H ,T -f h" — f] = H'"— H 1 '’ + h'"— hF,

par suite, la pression de l’oxygène contenu dans le gaz sec est :

~ H"’ — II" + h" — h ,v

et la proportion d’oxygène contenue dans le gaz privé d’acide carbonique est égale à :

d’où l’on déduit aisément la proportion contenue dans le mélange primitif.

3. On peut évidemment appliquer cet appareil à des analyses d’un genre quelconque, puisque, toutes les absorptions se faisant dans un tube séparé du mesureur, on n’est pas, comme dans la méthode de Bunsen, obligé de se restreindre à l’emploi d’un petit nombre àe réactifs solides, plus ou moins difficiles à préparer et à manier. Quand on est obligé d’employer de grandes quantités de réactifs absorbants, il est bon de se servir de tubes-laboratoires portant au sommet un renflement assez grand pour contenir à la fois le gaz et le liquide, l’agitation devient ainsi plus facile et plus parfaite.

Bien que le nombre des diverses manipulations soit assez grand, la durée d’une expérience totale n’est pas très longue; ainsi l’analyse ci-dessus peut être effectuée en moins de trois quarts d’heure.

La précision est très grande, puisque l’on ne mesure que des hauteurs de mercure, le volume du gaz étant toujours le même ; on n’a pas à craindre des erreurs de jaugeage des tubes, puisqu’il est inutile de connaître leurs capacités. La mesure des hauteurs se fait fort exactement à t/10 de millimètre près, lorsqu’on se sert, comme nous l’avons dit, pour lire les divisions marquées sur les tubes, d’un viseur, dont le but n’est que d’éviter les erreurs de parallaxe. On pourrait d’ailleurs faire ces lectures avec une précision plus grande encore, si l’on se servait d’un cathétomètre.

4, L’appareil peut être employé par une autre méthode, consistant à mesurer les volumes et à rendre les forces élastiques constantes. Les manipulations sont les mêmes. Seulement, il faut d’avance procéder à un calibrage rigoureux du tube mesureur. Ce calibrage se fait très exactement sur

l’appareil tout monté; on remplit entièrement de mercure le mesureur, et, tout en maintenant l’eau à température constante, on fait écouler du mesureur seul des quantités successives de mercure que l’on pèse après avoir noté chaque fois le niveau du mercure sur l’échelle du tube ; il est donc facile de construire ainsi une table indiquant les volumes réels correspondant aux diverses divisions marquées.

Appareil de Frankland et Ward.

L’appareil de Frankland et Ward [Chem. Soc.,/., VI, p. 197) est une modification dç l’appareil de Régnault; dans ce système les effets de la pression atmosphérique sont supprimés; les gaz sont mesurés en volumes avec certaines précautions qui permettent d’obtenir des résultats très précis.

1. L’instrument est monté sur un trépied A (fig. 114) muni de vis calantes;

une colonne verticale BB supporte d’un côté la cuve à mercure C, construite en gutta-percha, et rendue mobile le long de la tige BB au moyen d’une roue dentée aa, et d’une crémaillère ; de l’autre côté se trouve un cylindre de verre entourant les tubes mesureurs. Ce cylindre a 90 centimètres de longueur et 10 centimètres de largeur; son extrémité inférieure est solidement mastiquée dans un collier de fer, qui peut lui-même être vissé sur la plaque d, formant une fermeture hermétique, grâce à l’interposition d’une rondelle de caoutchouc. Cette plaque d est percée de trois trous où sont fixées les armatures métalliques eee. Un robinet â deux voies f et un robinet ordinaire g, permet de faire communiquer les tubes mastiqués en eee, soit entre eux, soit Fig. lu. avec l’orifice extérieur h. F, G et

H sont trois tubes de cristal de ta à 20“" de diamètre intérieur; autant que possible les deux tubes F et II doivent avoir exactement le même diamètre, pour éviter toute différence d’action capillaire; le tube G est un peu plus large et se prolonge au dehors du cylindre

J. OGIER — ANALYSE DES GAZ de verre. Le tube II porte une graduation en millimètres; à son extrémité, en i, se trouve un petit rétrécissement que ferme un bouchon de verre, de 2"" de diamètre environ. Le tube F est percé de deux trous en mm où sont scellés deux fils de platine qui permettent de faire jaillir à l'intérieur l'étincelle électrique; il se termine comme dans l’appareil Régnault par un tube capillaire, mastiqué dans une petite garniture de fer l'.

Ce tube F doit être divisé en iO parties d’égale capacité; pour faire cette division on le remplit entièrement de mercure qu’on verse par le tube supplémentaire G, et on laisse écouler le liquide jusqu’à ce que son niveau atteigne exactement le trait marqué d’avance 10, qui correspond sur l’autre tube H, divisé en millimètres, à la division zéro ; le mercure écoulé est pesé avec soin ; après avoir de nouveau rempli le tube on en laisse couler successivement des poids représentant chacun le 1/10 du poids total, et on marque une division au sommet de chacun des ménisques observés après chaque écoulement partiel; ces divisions sont faites au moyen de petits anneaux de cuivre qu’on glisse le long des tubes. En prenant les précautions convenables pour éviter tout changement dans la température du mercure, on obtient de cette manière une graduation fort exacte. Cependant il peut être plus pratique de calibrer ce tube do la manière suivante : les 10 anneaux sont placés d’avance sur le tube à des distances à peu près égales les uns des autres; puis les tubes F et II communiquant entre eux, on laisse écouler du mercure de manière à détendre un certain volume de gaz contenu dans le tube F, et à chaque passage du ménisque devant les divisions arbitrairement fixées sur le tube F, on lit les hauteurs du mercure en millimètres sur l’échelle du tube communiquant H, ce qui permet de déterminer les volumes correspondant à chacune des parties limitées par les anneaux.

Il faut maintenant déterminer la hauteur de chacune des neuf divisions supérieures sur le tube F, au-dessus de la plus basse des divisions, soit la dixième; ceci se fait très exactement comme il suit : l’instrument étant bien calé, on remplit le tube G de mercure, on ouvre le robinet l, et le robinet à entonnoir i, et on tourne le robinet f dans la position convenable pour faire communiquer les tubes F et II avec le tube supplémentaire G; si l’on ouvre alors lentement le robinet g, le mercure s’élève en F et en H; on arrête l’ascension lorsque le sommet du ménisque coïncide exactement avec la neuvième division de F : on observe alors la hauteur en II. Comme la dixième division de F correspond avec le zéro de l’échelle en II, il est évident que le nombre ainsi observé correspond k la hauteur de la neuvième division au - dessus du point zéro. On fait une observation semblable pour chacune des autres divisions du tube F.

Le gros cylindre D est rempli d’eau destinée à maintenir la température constante. Au lieu de corriger par de petites additions d’eau froide ou d’eau chaude, comme dans l’appareil Régnault, les légères variations de la température, Frankland fait passer dans le cylindre un courant continu d’eau prise sur les conduites du laboratoire et dont le trop-plein s’écoule par le haut du cylindre. Cette petite modification rend plus certaine l’égalité de température. Néanmoins, on observe de temps en temps de légères variations.

Le tube-laboratoire ressemble à celui de l'appareil Régnault; le mode de jonction entre le laboratoire et le mesureur est le même.

Avant les mesures, les tubes F et H doivent être saturés d’humidité, au moyen de quelques gouttes d’eau.

Les trois tubes étant mis en communication l’un avec l’autre, on verse du mercure en G jusqu’à ce que le liquide déborde dans la petite coupe i; on ferme alors le tube à l’aide du bouchon de verre en i; le robinet en l est également fermé, lorsqu’on voit le mercure commençant à couler par le tube capillaire. Les tubes F et H sont alors remplis de mercure.

Bien que, par le mode de remplissage, il ne puisse guère se produire des bulles d’air adhérentes le long des parois du verre, cependant une couche gazeuse invisible, de très mince épaisseur, existe encore entre les tubes et le métal; pour s’en débarrasser, on fait couler du mercure par le tube de sortie h, de manière à déterminer dans les deux tubes F et H un vide partiel; et on abandonne l’appareil en cet état pendant une heure; la mince couche d’air dont il s’agit se diffuse lentement dans l’espace raréfié, et si l’on vient alors à remplir de nouveau en versant du mercure en G, on constate que cet air s’est rassemblé au sommet de chaque tube sous la forme d’une très petite bulle. Il est alors facile de chasser ces bulles en ouvrant un instant le robinet l et le bouchon i.

2. Le tube-laboratoire I étant rempli de mercure, on l’ajuste au mesureur à l’aide du collier à gorge; l’appareil est alors prêt à fonctionner. Les détails de manipulation, introduction des réactifs, transvasement du gaz, sont les mêmes que dans l’appareil Régnault et n’ont pas besoin d’être de nouveau décrits. Cependant le mode de lecture du volume gazeux présente quelques particularités. Quand le gaz a passé dans le tube F, on laisse sortir par le robinet f un peu de mercure de manière à avoir dans le tube II un espace vide de quelques centimètres, et l’on ferme le robinet quand la surface du métal en F est au-dessous d’une division, le tube H fonctionne ainsi comme un tube barométrique; on verse alors avec précaution du mercure en G, jusqu’à ce que le ménisque en F corresponde exactement à l’une des divisions de ce tube, ce dont on s’assure en visant avec une lunette. On lit alors la hauteur du mercure dans le tube H. Si par exemple la division à laquelle le gaz détendu s’est arrêté en F est la quatrième, on devra retrancher du nombre lu sur le tube H la hauteur de cette quatrième division au-dessus du zéro du tube; le reste exprime le volume du gaz; mais pour pouvoir comparer ce volume avec les lectures suivantes faites sur le tube F, le nombre ainsi obtenu, qui représente la pression du gaz, doit être ramené à ce qu’il aurait été si le gaz avait été dilaté jusqu’à la dixième division de F. Ceci se fait simplement en multipliant le nombre représentant la pression du gaz par une fraction dont le dénominateur est 10, et dont le numérateur est le numéro de la division jusqu’à laquelle le gaz a été dilaté. Dans le cas que nous avons cité, cette fraction serait donc 0,4. •

Cet instrument est considéré par ses auteurs comme notablement supérieur à celui de Régnault; il présente néanmoins, comme celui-ci, de sérieux inconvénients : le principal est la fragilité do l’ensemble , surtout du tube-

laboratoire, dont le poids est assez considérable lorsque le système est rempli de mercure, et qui est soutenu par un mince tube capillaire, sujet à céder au moindre choc. La jonction hermétique des autres tubes dans leurs armatures est également difficile à maintenir.

3. Citons comme exemple une analyse de l’air exécutée avec cet appareil.

Volume de l’air. (Déterminé k la 5' division.)

Hauteur du mercure en H. 673“” O

Hauteur de la 5 e division au-dessus du zéro. 383 ,0

Pression corrigée du gaz. 290 fT

Coefficient x. 0 ,5

Pression corrigée du gaz pour la 10' division. 143 ,0

Volume après addition d’hydrogène. (Déterminé k la 6'division.)

Hauteur du mercure en H. 772 m ",3

Hauteur de la 6' division au-dessus du zéro. 304 ,0

Pression corrigée. 468 ,3

Coefficient x. 0 ,6

Pression corrigée pour la 10' division. 280 ,98

Volume après explosion. (Déterminé kla 5' division.)

Hauteur du mercure en H. 763,3

Hauteur de la 5' division au-dessus du zéro. 383,0

Pression coVrigée. 380,3

Coefficient x. 0,5

Presion corrigée pour la 10' division. . 190,15

Résultats.

Volume d’air employé. 145,00

Volume d’oxygène. 30,276

D’où la composition on volume :

Azote. 79,120

Oxygène. 20,880

Appareil de Mc Leod.

L’appareil de Mc Leod rappelle par certains côtés celui de Régnault ou celui de Frankland et Ward : il diffère essentiellement de ce dernier par la suppression du tube destiné à la mesure des pressions.

1. La figure 115 représente l’ensemble de cet appareil. A est un tube mesureur de 90 centimètres de longueur et de 2 centimètres de diamètre; ce tube est gradué en 10 parties, la première division se trouve à 25 millimètres du sommet, la seconde à 50 millimètres, la troisième a 100, les suivantes de 100 en

J. OGIER — ANALYSE DES GAZ t85

le tube A est terminé par un gros robinet de verre b communiquant avec un tube barométrique B par l’intermédiaire d’un caoutchouc; le tube B est large de 5 millimètres et long de l'“,20, il est gradué en millimètres sur toule son étendue; son sommet porte un robinet de verre d; l’extrémité inférieure est recourbée et reliée par un tube de caoutchouc à un robinet et à un tube C qui passe à travers la table et qui est long d’environ 90 centimètres. Le support D maintient les deux tubes et porte en même temps un grand cylindre E fermé par un bouchon de caoutchouc D au travers duquel passent les tubes; un anneau G fixé sur le même support maintient le cylindre à la partie supérieure; ce cylindre est constamment traversé par un courant d’eau qui s'écoule au moyen d’un tube II fonctionnant comme un siphon, et enveloppant une partie du tube B.

A l’extrémité du tube étroit C est fixé un tube de caoutchouc K entoilé (1), communiquant avec un réservoir de mercure L, que l’on peut élever ou abaisser au moyen de la manivelle M par l’intermédiaire des poulies VV et d’une corde; ce tube étant soumis à une pression assez forte, il arrive quelquefois que le mercure traverse les pores du caoutchouc; pour recueillir le métal, il est bon d’entourer la partie inférieure d’un tube plus large et flexible.

Le robinet capillaire A peut communiquer avec un tube-laboratoire N large et court, d’environ 150 centimètres cubes, reposant sur une petite cuve à mercure qui porte une tige et deux anneaux pour maintenir les tubes, et qui peut être élevée ou abaissée sur un support; la jonction du laboratoire et du tube se fait au moyen d’un collier à gorge, un peu différent de celui de Régnault.

Voyons maintenant le fonctionnement de cet appareil :

Le réservoir de mercure L est abaissé et rempli de mercure; les robinets étant tous ouverts et le tube-laboratoire détaché, on relève peu à peu le réservoir L; le tube A se remplit et l’on ferme le robinet a ; on continue alors à relever le réservoir à une hauteur suffisante pour que le mercure s’écoule par le robinet d placé au sommet du tube barométrique; lorsque celui-ci est plein, on ferme les robinets. Il faut maintenant introduire dans le tube barométrique quelques gouttes d’eau, ce qui se fait aisément en abaissant lentement le réservoir un peu au-dessous du robinet d que l'on a mis en communication avec une petite pipette contenant de l’eau, et qu’on ferme dès que quelques gouttes de liquide ont pénétré; on procède de la même manière pour faire pénétrer dans le tube A une petite quantité d’eau.

Pour éliminer les quelques bulles d’air qui pourraient rester, adhérentes aux parois des tubes, on abaisse de nouveau le réservoir, les robinets étant fermés, ce qui produit un vide dans l’appareil ; les bulles d’air se dégagent et se rassemblent au sommet des tubes lorsqu'on relève le réservoir; cette manœuvre a aussi l’avantage d’étaler l’eau à la surface des tubes. Pendant cette opération, il est à craindre que le mercure, venant à frapper brusquement le sommet des tubes, les brise; on prévient cet accident en réglant l’accès du mercure par l’intermédiaire du robinet c, qui est commandé par une longue clef de bois; lorsque le réser-

(1) Sur notre dessin le tube de caoutchouc KK’, communiquant avec le réservoir, a été un peu écarté de sa position verticale afin de laisser plus de clarté h l'ensemble. 11 est évident que ce tube devrait tomber tout droit.

voir est de nouveau à un niveau plus élevé que le sommet du tube barométrique, on ouvre les robinets a et d pour chasser l'air et l’eau que renfermaient les deux tubes.

On procède ensuite à la détermination des hauteurs de mercure qui correspondent, dans le baromètre, aux différentes divisions du tube-mesureur A; dans ce but, on fait sortir tout le mercure des tubes, on le laisse rentrer peu à peu jusqu’à ce que le sommet du ménisque coïncide exactement avec la division la plus basse du tube-mesureur. Le robinet C, avec sa longue tige, sert ici à régler avec précision l’accès du mercure. La lecture est faite au moyen d’une lunette à court foyer W, placée assez près de l’appareil pour qu’on puisse manœuvrer le robinet C tout en faisant l’observation dans la lunette. Une manivelle communiquant avec les poulies Y', V' permet de faire mouvoir un écran O et de le placer aune hauteur convenable pour faciliter la lecture. En tournant la lunette vers le tube barométrique, on peut noter exactement la hauteur du mercure dans celui-ci. Comme les deux tubes communiquant A et B ne renferment tous deux que de la vapeur d’eau et sont tous deux à la même température, il est évident que les colonnes de mercure se font équilibre et que les différences de niveau observées ne sont dues qu’à des effets capillaires. La même opération est répétée pour chacune des divisions du tube A.

3. Pour calibrer le mesureur, on le remplit d’eau et l’on pèse le volume d’eau contenu dans l’intervalle de deux divisions; le tube A est donc rempli par une manœuvre facile à concevoir ; le robinet b est fermé et le réservoir L est levé jusqu’à ce que le mercure remplisse le baromètre; en ouvrant le robinet a et en tournant avec précaution le robinet b, on fait écouler l’eau jusqu’à ce que le mercure, remontant dans le tube A, vienne affleurer la division inférieure ; puis on recueille dans un vase taré l’eau qui s’écoule pendant que le mercure passe de la division inférieure à la suivante ; cette eau est pesée et son poids, auquel on fait subir les corrections de température convenables, permet de calculer le volume compris entre les deux divisions du tube-mesureur; pour compléter le calibrage, il ne reste qu’à répéter cette opération à chacune des divisions ; on obtient ainsi une table du genre de celle-ci :

3. On remplit de mercure le tube-laboratoire, soit en aspirant par le robinet (voyez p. 177), soit en siphonnant l’air par un tube qu’on introduit sous le mercure jusqu’au sommet. Après avoir graissé légèrement la surface de la pièce d’a- Cier qui forme la jonction des deux parties, on réunit le laboratoire-et le mesureur, ce dernier étant lui-même plein de mercure.

Avant de faire passer dans le laboratoire le gaz à analyser, on vérifie, en ouvrant les robinets capillaires, et en élevant le réservoir L, qu’aucune matière étrangère n’est venue obstruer les tubes capillaires, et que le mercure y circule librement.

On introduit le gaz dans le' laboratoire, et, le robinet C étant ouvert, on y fait arriver un courant de mercure. Le robinet C est ensuite fermé, ce qui arrête l’écoulement du mercure; puis le réservoir L est abaissé d’une quantité suffisante (par exemple jusqu’au niveau de la table) pour déterminer le passage du gaz dans le mesureur lorsqu’on ouvre le robinet C ; la construction de ce robinet exige beaucoup do précision.

Le gaz étant ainsi transvasé du laboratoire dans le mesureur, on ferme le robinet a et on laisse encore couler du mercure jusqu’à ce que le niveau dans le tube A descende un peu au-dessous d’une division donnée. On choisira telle ou telle des divisions, selon le volume de gaz et selon le genre d’expérience. S’il est possible d’opérer toutes les lectures ultérieures en ramenant le niveau à la même division, les calculs se trouveront simplifiés. Lorsque la coïncidence du niveau du mercure avec la division est à peu près établie, on installe la mire à la hauteur convenable, on observe à travers la lunette, et on manœuvre le robinet C, jusqu’à ce que la coïncidence soit tout à fait exacte. On lit ensuite le baromètre.

La tension du gaz en millimètres est exprimée par la différence entre le nombre lu sur le baromètre, et le nombre de la table de calibrage correspondant à la division où la lecture a été faite dans le mesureur. La même table indique le volume du gaz qu’on ramène à zéro et à la pression normale. 11 n’y a pas de correction à faire relativement à la tension de la vapeur d’eau, si l’on opère constamment avec les tubes humides, comme nous l’avons dit plus haut.

Pour déterminer les absorptions, on fait passer dans le tube-laboratoire quelques gouttes de réactif; on transvase le gaz, on fait passer une certaine quantité de mercure d’un tube dans l’autre pour assurer le contact de toutes les parties du gaz avec le réactif; enfin, on le transvase en entier dans le tubemesureur, et, après avoir ramené le mercure à la même division, ou à une autre, s’il n’est pas possible de faire autrement, on observe de nouveau le baromètre, et ainsi de suite. Dans cet appareil, comme dans celui de Régnault, il est nécessaire, et quelquefois assez difficile, d’éviter toute introduction du réactif dans le tube-mesureur.

Les combustions eudiométriques se font de la manière suivante : Le gaz est mesuré, puis renvoyé dans le laboratoire où on l’additionne d’oxygène ou d’hydrogène; on le mesure de nouveau dans le mesureur; il faut avoir soin, quand il y a lieu, d’atténuer la violence de l’explosion en employant un excès d’oxygène ou d’hydrogène ; on peut aussi atténuer cette explosion en abaissant beaucoup le réservoir de mercure de manière à détendre le gaz; on ferme ensuite a et b et

l’on fait passer l’étincelle. Avant d’approcher les fils de l’appareil d’induction, on abaisse le niveau de l’eau dans le cylindre en faisant descendre le tube de verre communiquant avec le siphon qui est représenté à gauche de la figure. L’orifice d’écoulement du siphon étant abaissé, l’eau s’écoule plus vite et laisse à découvert les fils de l’eudiomètre. Quand la détonation est faite, on rétablit le débit primitif du siphon, et on fait de nouveau la lecture.

4. Voici, comme exemple des manipulations, une analyse d’un mélange d’azote, d’oxygène et d’acide carbonique. Les mesures sont faites en ramenant le mercure à la division 1 qui correspond, dans l’instrument dont il s’agit, à la

capacité 8,6892*°.

Gaz initial.

Température de l’eau. 15°,4

Hauteur du mercure dans le tube barométrique. 980"“ ,4

Hauteur correspondant à la division d’après la table. 756 ,9

Pression du gaz. 233 ,6

Gaz ayant été traité par la potasse.

Hauteur du mercure dans le baromètre. 941 ,7

Hauteur correspondant à la division 1 . 756 ,9

Pression du gaz privé d'acide carbonique. 184 ,8

Pression initiale. 223 ,6

Pression après l’absorption de CO 2 . 184 ,8

Pression de l’acide carbonique. 38 ,8

Gaz traité par le pyrogallate de potasse.

Hauteur du mercure dans le baromètre. 885 ,4

Hauteur correspondant b la division 1. 756 ,9

Pression de l’azote.,. 128 ,5

Pression de l’oxygène et de l’azote. 184 ,8

Pression de l’azote. 128 ,5

Pression de l’oxygène. . . .’. 56 ,3

En résumé.

Pression de l’azote. 128’”"’,5

Pression de l’oxygène. 56 ,3

Pression de l’acide carbonique.. . 38 ,8

Pression du gaz initial.' 223 ,6

La composition centésimale du gaz s’obtiendra par une proportion. Si l’on veut calculer en centimèlres cubes, on aura pour la pression 760 et à zéro :

8,6892 x 128,5 760 (1 + et/) 8,6892 x 56,3 760 (1 -f af)

= 1,3906°° d'azote,

= 0,6093°° d'oxygène,

8,6892 x 38,8 760 (1 + et) 8,6892 x 223,6 760 (1 + a I)

= 0,4199°° d’acide carbonique, = 2,4198°° de gaz initial.

5. Si l’on a beaucoup d’expériences du même genre à faire, on peut simplifier les calculs en construisant un tableau des logarithmes dqs nombres

et ainsi de suite pour les autres divisions du mesureur; cette table aura la forme

Azote.

Oxygène.

G. Citons encore un exemple plus compliqué ; c’est l’analyse d’un mélange renfermant, outre des carbures, les gaz O, Az, H, CO, CO 2 .

On introduit le gaz dans le laboratoire, puis dans le mesureur; on le lit à la seconde division :

Température, 16°,6.

Hauteur du mercure dans le baromètre. • • 989,0

Hauteur du mercure dans le tube mesureur. 706,8

Pression du gaz è 16°,6. 282,2

On introduit dans le laboratoire un peu de potasse, et on y fait repasser le gaz; après avoir laissé couler quelque temps le mercure pour mélanger, on mesure

de nouveau :

Hauteur du baromètre. 984,0

On introduit dans le laboratoire (contenant déjà de la potasse) de l’acide pyrogallique en solution. Après dix minutes de contact, on mesure :

Hauteur du baromètre. 983,6

De ces deux lectures on tire :

Pression de l’acide carbonique. 5,0

Pression de l’oxygène. 0,4

soit 1,772 p. 100 d’acide carbonique, et 0,142 p. 100 d’oxygène.

Le résidu consiste en hydrogène, azote, oxyde de carbone, gaz des marais, et carbures absorbables par l’acide sulfurique fumant (1). On a donc :

Gaz initial. 100,000

Oxygène et acide carbonique. 1,914

C 2n H 2n , C*H 4 , H, CO, Az. 98,086

Pour continuer l’analyse, on détache le laboratoire, on le lave, on le sèche, et on le joint de nouveau au mesureur. Comme il peut y avoir eu de petites pertes, il est bon de faire passer le gaz du mesureur dans le laboratoire, puis du labotoire dans le mesureur, et de lire de nouveau.

Hauteur du baromètre. 983,3

Hauteur dans le tübe-ülesureur..... 706,8

Pression de la somme des gaz résidus. 276,8

On introduit dans le laboratoire une balle de Coke imprégnée d’acide sulfurique fumant, et on la laisse une heure en contact avec le gaz; la balle étant

(1) Un pareil gaz, qui est un gaz d’éclairage, renferme encore bien d’autres substances dont le dosage est négligé dans l’exemple ci-dessus; par exemple, l’acétylène et la vapeur de benzine. Nous citons les chiffres tels qu’ils sont donnés par l’auteur, tout en faisant des réserves sur l’interprétation à donner aux résultats. (Voyez Analyse des gaz pyrogénés, p. 107.)

retirée, on absorbe avec la potasse les vapeurs d’acide sulfurique anhydre, d’£ eide sulfureux et carbonique; puis on mesure :

Hauteur du baromètre après l’absorption. 969 3

Pression des gaz C'aH 2 ' 1 . 14,0

Le premier résidu contenait donc 4,966 p. 100 de gaz absorbable par l’acide sulfurique.

Il reste à déterminer dans le second résidu H, Az, CO et C*HL Si le volume de gaz est trop grand pour une combustion eudiométrique, on en laisse perdre une partie; on ajuste un nouveau tube-laboratoire, plein de mercure, et l’on fait la lecture, en détendant beaucoup le gaz dans ce cas, par exemple jusqu’à la troisième division du mesureur.

Hauteur dans le baromètre. 642,2

Hauteur dans le mesureur.. 606,7

Pression du second résidu. 35,5

On ajoute un excès d’oxygène, environ cinq fois le volume du gaz. Pour apprécier commodément la quantité d’oxygène ajoutée, on peut à l’avance graduer grossièrement le tube-laboratoire. O 11 fait passer dans le mesureur le mélange d’oxygène et de gaz combustible; la nouvelle lecture donne :

Hauteur dans le baromètre. 789,5

On détermine l’explosion ; si celle-ci doit être violente, on a eu soin de détendre beaucoup le gaz, pour prévenir la rupture du tube. Avant de produire l’explosion on a fermé le robinet b au bas de l’eudiomètre; on l’ouvre de nouveau

quand l’étincelle a passé. Nouvelle lecture :

Hauteur dans le baromètre. 732,5

La contraction est représentée par la différence entre ces deux derniers nombres, soit :

Hauteur avant l’explosion. 789,5

Hauteur après l’explosion... 732,5

Contraction. 57,0

On reprend le gaz dans le laboratoire où l’on a introduit de la potasse :

Hauteur après l’explosion. 732,5

Hauteur après l’absorption de l’acide carbonique.. ... 715,8

Acide carbonique produit. 16,7

On ajoute alors de l’hydrogène au mélange (3 e résidu) en quantité suffisante pour brûler tout l’oxygène qui reste. On lit de nouveau :

Hauteur après addition d’hydrogène. 1031,3

Nouvelle explosion et nouvelle lecture :

Hauteur après l’explosion. 706,7

La différence entre ces deux derniers nombres, soit. .......... 324,6

représente trois fois l’excès d’oxygène dans le 3* résidu, d’où

Excès d’oxygène. 108,2

La quantité d’azote se déduit des données précédentes :

Hauteur du mercure après l’absorption de CO ! . 713,8

Hauteur dans le mesureur il la division 3.. 606,7

Azote + Excès d’oxygène.. 109, t

Excès d’oxygène. 108,2

Les données déjà acquises sont, pour 100 volumes du gaz initial :

Somme. 6,880

H, CO, C 8 H‘, Az, par différence. 93,120

Il reste à calculer les résultats de la combustion, soit la teneur du gaz en H, CO, C 8 H 4 et Az, On y parvient au moyen des équations eudiométriques suivantes, dans lesquelles x représente l’hydrogène, y l’oxyde de carbone, z le formène, u l’azote ; désignons par m la contraction et par n l’acide carbonique produit, et a l’oxygène consommé :

Ce qui donne, pour 100 volumes du gaz brûlé :

Hydrogène. 46,932

Oxyde de carbone. 3,684

Formène. 38,122

Azote. 2,361 (1)

La composition définitive du gaz est donc :

Hydrogène. 46,932

Formène. 38,122