Az + O) ’ ' 760 (Az + O
dans lesquelles \ l représente le volume du liquide absorbant. En divisant membre à membre, on a
Le rapport -jp qui représente la composition de l’air atmosphérique, étant connu, de même que (3 le coefficient d’absorption de l’azote, il suffit, pour connaître a, de mesurer^?, c’est-à-dire la composition de l’air absorbé par l’eau à une température donnée. On a donc fait passer pendant plusieurs heures un courant d’air (privé d’acide carbonique et d’ammoniaque) à travers de l’eau tout à fait pure, bien purgée d’air, et maintenue à une température constante. L’air dissous par cette eau, en a été extrait, puis analysé. On a trouvé, dans diverses expériences, que la composition de l’air absorbé à des températures peu différentes entre elles restait à peu près constante, sont en moyenne
Oxygène V 0 . 34,91
Azote V. 65,09
En admettant pour la composition de l’air atmosphérique :
Oxygène. 0,2096
Azote. 0,7904
et en remplaçant V 0 , V, O, A z par leurs valeurs dans l’équation ci-dessus, on trouve pour le coefficient d’absorption de l’oxygène dans l’eau, a = 2.02230,
8 désignant le coefficient d’absorption de l’azote.
Solubilité de l’air dans Veau. — Quand il s’agit d’un mélange tel que l’air atmosphérique, chacun des éléments se dissout avec son propre coefficient de solubilité : il en résulte, si les deux coefficients sont différents, que la composi- . tion du mélange éprouve elle-même une altération variant avec le rapport de la masse de l’eau à celle du gaz.
Le calcul du-coefficient d’absorption d’un mélange gazeux, d’après le rapport de ses éléments et leurs coefficients d’absorption, suppose donc que la masse du gaz est tellement grande par rapport à celle du liquide absorbant, que le changement produit dans la composition du gaz par l’absorption puisse être considéré comme insignifiant.
Pour l’air atmosphérique, en admettant la composition,
O - 0,2096 Az = 0,7904
et en substituant dans les équations
«POV, PPAzV,
V ° ~ 7601Az + O) ’ 760(Az + O)
pour Az et O, les nombres ci-dessus, pour P 760, pour V, et Az+0 le nombre \, on trouve pour le coefficient de l’air dans l’eau
Gaz très solubles ou attaquant le mercure. — Un certain nombre d’autres coefficients d’absorption ne peuvent être déterminés dans l’absorptiomètre : ce sont ceux des gaz qui attaquent le mercure, ou qui sont très solubles.
Tel est le cas, par exemple, de l’hydrogène sulfuré qui en présence de l’alcool attaque le mercure. Le meilleur procédé consiste alors à saturer exactement par le gaz une certaine quantité du dissolvant bien privé d’air, et à y doser ultérieurement le gaz dissous par des procédés analytiques convenables. La disposition de l’appareil est facile à imaginer.
Cette méthode s’applique encore à la détermination du coefficient d'absorption des gaz très solubles. Prenons pour exemple la solution d’acide sulfureux dans l’alcool : on sature de gaz sulfureux une certaine quantité de dissolvant; on détermine au moyen d’une solution titrée d’iode la quantité de gaz sulfureux que renferme un volume déterminé du liquide saturé (il faut, dans ce cas, étendre de beaucoup d’eau bouillie le liquide où l’on fait le dosage).
Si le gaz est peu soluble, on pourra sans erreur sensible considérer le volume primitif du liquide comme égal à celui du même liquide saturé de gaz; mais il est évident que l’on ne peut plus faire la même hypothèse lorsque le poids du gaz absorbé devient une fraction notable de celui du liquide absorbant; c’est ce qui se présente avec l’acide sulfureux; dans ce cas, il faut déterminer les poids spécifiques du dissolvant saturé aux diverses températures et calculer le volume qu’aurait occupé le liquide avant l’absorption du gaz. Désignons par p le poids d’acide sulfureux contenu dans le volume V d’alcool saturé à 0° et à la pression P, par s le poids spécifique du gaz (rapporté à l’air), par s, le poids spécifique de l’alcool saturé, par s s le poids spécifique de l’alcool pur. Le poids du volume mesuré d’alcool est Ys, ; le poids de l’alcool pur contenu dans cet alcool saturé est Vs,— p, et son volume est —-le volume d’alcool pur ayant absorbé
— volumes de gaz sulfureux,
centimètre cube d’alcool absorbera
773 ps 2 s(Vsj — p)
centimètres cubes de gaz à la pression P, et à la température t.
Le coefficient d’absorption, c’est-à-dire le volume de gaz sulfureux absorbé à la température t par l’unité de volume d'alcool est par suite
760 x 773 ps a C P(Vs,— p)s '
Cette formule montre que la détermination du coefficient d’absorption nécessite, dans ce cas et en général toutes les fois qu’il s’agit de gaz très solubles, la connaissance préalable des poids spécifiques, aux diverses températures, des liquides absorbants saturés.
Nous n’insisterons pas ici sur les différents tours de main nécessaires pour mesurer les densités des solutions gazeuses, et les coefficients d’absorption des gaz très solubles. Le lecteur trouvera à ce sujet des détails plus précis dans les Méthodes gazomètriques de Bunsen.
Solubilité des mélanges gazeux. — Étudions maintenant ce qui se passe
lorsque, au lieu d’un gaz unique, on a affaire à unmé-
lange de deux ou plusieurs gaz, chacun à la pression P i
et occupant respectivement les volumes v t , v ît ..., v„. t t’ n
Si l’on suppose ces gaz superposés sans pouvoir se mé- . !
langer, si l’on imagine, par exemple, des diagrammes ii, 7 j i
ijij (fig. 149) les séparant les uns des autres, il est clair j ?
que chacun de ces volumes gazeux exerce sur le dia- j
phragme une pression P. Si l’on fait disparaître les dia- '*{ 1
phragmes, chacun des gaz, tels que u,, se mélangeant avec j v
les autres finira par occuper le volume %+ u s + ... + v n . ;
D'après la loi de Mariotte, sa pression, de P qu’elle était, I-
deviendra Fi s- i49 -
De même pour les autres gaz constitutifs du mélange. La pression finale du mélange est la somme de ces pressions partielles :
L’absorption de chacun des gaz s’effectuera proportionnellement à la pression partielle correspondante.
Soient maintenant un mélange des gaz a,, t 2 , ... v n , et soient a,, «,, ... a n les coefficients d’absorption de ces gaz à une température donnée. Les quantités de
chaque gaz absorbées par le volume h de liquide seront, à la pression «,/iPp,
«,/iPr,
Par suite l’unité de volume de gaz absorbé renferme
du 1" gaz, du 2 e gaz, du n im gaz, etc.
a, U, + a s U 2 + ... 4 « n Vn Vh
ajü, + a 2 U 2 4 ••• + a n v n ’
Inversement, si l’on connaît les quantités k„ k 2 , ..., k„ contenues dans l'unité de volume du gaz absorbé, il sera facile de déterminer les quantités v, v 2 , ..., v„ de chacun des gaz contenus dans le mélange primitif. En effet,
pour le 1 er gaz,
pour le second, et
Ces formules ne sont évidemment applicables que dans le cas où l’absorption d’un gaz ne fait subir au reste du mélange aucun changement appréciable; elles supposent donc un mélange de gaz, de composition constante, incessamment renouvelé, et agissant sur un même liquide absorbant, dont le volume est négligeable par rapport au volume du gaz. S’il n’en est pas ainsi, il convient de tenir compte du changement que l’absorption elle-même d’un gaz fait subir à la composition relative des parties non absorbées. Soit, par exemple, un mélange de deux gaz, dont V est le volume total à la pression P„ v et v, les volumes respectifs de chaque gaz contenus dans l’unité de volume du mélange,, oc et £ les coefficients d’absorption dé chacun d’eux à une température donnée,.
h le volume du liquide absorbant, V, et P, les volumes et pressions du gaz restant après l’absorption, K, et K 2 les volumes de chaque gaz contenus dans l’unité de volume du résidu.
a VP
Le mélange V contient uV du-premier gaz à P, ou—, à la pression 760 (les volume V, v, v v V, sont supposés réduits à zéro). L’absorption fait de ce volume deux parts, l’une x reste libre, l’autre x 1 se dissout. 4 L’unité de volume du liquide absorbant a, le volume liquide h absorbera à la pression P„ la quantité
ah P,
D'autre part le volumè x non absorbé du premier gaz par son mélange avec le V,p.
second devient et la quantité absorbée par le liquide h, est
D’où
ahx uVP X+ VT = 76Ô
u VP
De même, le volume non absorbé dit second gaz est:
u,VP
Posons pour abréger :
uVP = A, u,VP = A,,
AB, x AB, 4- A,B x + y A,B y
AB, + A,B x + y
On voit que, réciproquement, il est possible de déterminer la constitution d’un mélange gazeux, en mesurant les changements de volume qu’il subit sous l’influence d’un volume donné d’un liquide absorbant. Ce genre de déterminations est quelquefois utilement applicable, ainsi que l’a montré Bunsen.
il) Car x = d'oà, en remplaçant ee rapport dans l’expression —j— , il vient
Soit par exemple un mélange de deux gaz, dont on veut déterminer les rapports des volumes. Appelons x le volume du premier gaz à la pression i, x' le volume non absorbé par le dissolvant (ce volume réduit à la même pression 1), V' le volume non absorbé à la pression P'.
La pression du volume non absorbé devient Le volume absorbé est à cette pression, ah-, à la pression 1, il est —ah.
D’où
La pression du volume du gaz 1 non absorbé est donc :
Avec le second gaz, on aurait de même, pour la pression du volume non absorbé,
et comme I" est la pression du mélange,
P = V' + a/i = v ; + fsh’
et si P représente la pression sous laquelle le mélange occupait primitivement le volume V, on a :
On a donc
1 tV' + «/i)P' + [X‘ + ph)V'’
1 = JL +JL
VP ^ VP
Posons pour abréger :
VP = W, (V'+ah)P'= A, (V'+[3h)P'=B,
x W — B A y A — w"ls"
Le rapport - devient
J, OGIER —- ANALYSE SES EAZ 2^r
Les volumes des deux gaz contenus dans l’unité de volume du mélange sont alors
JL=lz!i m
Pour déterminer n gaz, on procéderait de la même manière : il faudrait avoir n équations.
En somme, on peut calculer la composition d’un mélange de deux gaz, connaissant :
a,, coefficient d’absorption du premier gaz;
pi, coefficient du second gaz;
Y, leur volume total, à la pression P;
Vi, le résidu après l’absorption à la pression P,;
h, le volume d’eau absorbant.
Voici par exemple, d’après Bunsen, la détermination d’un mélange d’acide carbonique et d’hydrogène.
