GAZ DISSOUS DANS LES EAUX

EXTHACTIOK DES GAI DE L’EAU. — Méthode de M. Schloesiug. —

Quand on extrait les gaz de l’eau par l’ébullition, on rencontre un certain nombre d’obstacles. Il est en effet assez difficile de se débarrasser complètement de toute trace d’air adhérente aux vases, et d’empêcher d’autre part le passage d’une certaine quantité d’eau dans les cloches à gaz; enfin l’ébullition, facile à produire au début, devient de plus en plus violente au risque de briser l’appareil, à mesure que les gaz dissous sont en quantité plus faible.

L’appareil imaginé par M. Schlœsing obvie à ces différents inconvénients en effectuant l’ébullition dans le vide, ce qui permet d’opérer à une température assez basse, et en régularisant cette ébullition par un jet de vapeur d’eau bien exempte de gaz, envoyé au sein du liquide à analyser.

La partie dans laquelle est placé le liquide à analyser est constituée par un réfrigérant tubulé B (fig. 60) de deux litres environ de capacité et dont le col a été scellé à la lampe de manière à présenter une pointe fragile mais assez large P, dont nous verrons tout à l’heure l’usage. Dans la tubulure s’engage un bouchon qui laisse passer un tube de verre t qu’on peut, suivant les besoins, relever un peu ou faire plonger jusqu’au fond du ballon, et qui porte un caoutchouc muni d’une pince p. Ce caoutchouc sert à le mettre en relation avec un ballon b dans lequel on fera bouillir l’eau destinée à former le jet de vapeur qu’on enverra dans B.

L’introduction en B du liquide à analyser demande quelques précautions si l’on veut ne rien perdre des gaz qu’il contient. On commence par placer dans B une certaine quantité d’eau distillée, on la fait bouillir, le tube t étant relevé au-dessus du niveau du liquide, demanlère|à expulser l’air du ballon; quand ce résultat est obtenu, 'on plonge le tube t dans ce qui reste d’eau et on continue encore l’ébullition pendant quelques instants; finalement on serre la pince p et on supprime le feu. Le ballon se trouve débarrassé de toute trace d’air et doit garder le vide.

On le tare alors et on le transporte à la source; là on plonge dans l'eau un tube droit muni à sa partie supérieure d’un robinet qu’on maintient fermé pendant l’immersion, en aspirant ensuite, on remplit le tube d’eau qui se maintient soulevée une fois le robinet refermé. On met alors en relation le caoutchouc

ANALYSE MINÉRALE — EAUX

du collecteur avec l’extrémité du tube plongeant, en s’arrangeant de telle sorte que le raccord se fasse sans introduction d’air, on ouvre le robinet, puis lentement la pince, l’eau de la source pénètre dans le ballon en quantité voulue ; en abandonnant ensuite la pince à elle-même, on peut détacher le caoutchouc du tube droit qui le faisait communiquer avec la source ; il suffit enfin de porter de nouveau le ballon sur le plateau de la balance pour obtenir le poids de l’eau

introduite. S’il s’agit d’une eau gazeuse, on [devra aller puiser l’eau à une profondeur suffisante pour que le liquide recueilli n’ait pas été en contact avec l’atmosphère.

Cela fait, on relie le ballon par la pointe étirée et au moyen d’un caoutchouc avec un réfrigérant descendant R R' qui communique avec une trompe à faire le vide; on fait aussitôt fonctionner celle-ci de manière à vider complètement la

40i ENCYCLOPÉDIE CHIMIQUE

partie comprise entre P et la trompe; ce résultat obtenu on brise la pointe dans le caoutchouc, et la majeure partie des gaz est aussitôt entraînée dans un appareil spécial qui permet de les recueillir et que nous décrirons plus bas. Pour éliminer les dernières traces de gaz, on fait bouillir l'eau de b; quand l’air a été complètement expulsé, on adapte ce ballon au caoutchouc à pince et on desserre celle-ci; la vapeur se condense d’abord dans l’eau froide, élève peu à peu sa température et provoque bientôt une ébullition régulière à une température qui ne dépasse pas 25 à 30 degrés.

La trompe, qui n’apas cessé de fonctionner, entraîne Pair et la petite quantité de vapeur qui correspond à cette température; mais la vapeur se condense dans le réfrigérant et l’eau qui en provient reflue dans le ballon, de sorte que le gaz est recueilli sans que l’éprouvette soit mcuillée par des gouttelettes d’eau.

Il faut une demi-heure d’ébullition pour que l’opération soit terminée; on comprend qu’en donnant une certaine largeur à la pointe qu’on a brisée, on diminue les chances d’obstruction par l’eau condensée; on peut les restreindre encore en soudant au réfrigérant une boule capable de condenser tout le liquide qui en provient.

MESURE DES GAI DÉGAGÉS. — Voluménomètre «le M. 8cliloesing. —

La mesure de volumes de gaz un peu considérable se fait mal avec les éprouvettes ordinaires; l’appareil de M. Schlœsing permet au contraire d’arriver à une très grande exactitude. Ce savant mesure un volume quelconque de gaz en lui faisant dccupcr un récipient de volume déterminé une fois pour toutes, puis évaluant la pression et la température de manière à effectuer les corrections. Afin d’éviter toute incertitude sur l’état hygrométrique des gaz mesurés, il opère d’ailleurs toujours en présence d’eau en excès, c'est-à-dire à saturation.

La chambre à gaz V de l’appareil (fig. 61) a une capacité de 1 litre à 1 litre et demi, ses deux extrémités munies de douilles communiquent, l’une avec un tube vertical de verre c, l’autre, au moyen d’un tube capillaire, avec une cuve à mercure C'; cette dernière communication peut à volonté être établie ou interrompue au moyen d’une pince à vis p. Le tube c, long de 80 centimètres à 1 mètre, se recourbe à sa partie inférieure et communique par l’intermédiaire d’une deuxième pince à vis p' avec un tube vertical a qui vient s’ouvrir librement dans l’atmosphère, où il se termine par un petit entonnoir e constituant le point le plus élevé de tout l’appareil, et qui sert à introduire le mercure destiné tant à isoler le gaz à mesurer qu’à évaluer sa pression. Le tube c porte en outre un branchement latéral qui communique par une troisième pince p" avec un tube incliné f s’ouvrant sur un réservoir à mercure par une boule, qui servira à faire arriver les gaz extraits de l’eau et à mesurer.

Comme a un moment déterminé l’appareil doit être complètement rempli de mercure, quelques précautions sont nécessaires. 11 faut d’abord que le réservoir V soit soutenu indépendamment du tube c auquel il est relié, et sur lequel il ne doit exercer aucune pression; à cet effet il traverse une cloche à douille renversée A, appuyée sur une solide tablette par l’intermédiaire d’un lit de ciment et coulé dans un collier métallique; d’autre part, le col de la chambre à gaz passe dans un bouchon qui ferme la douille de la cloche, et on a coulé du

ANALYSE MINÉRALE — EAUX 403

ciment au fond de celle-ci, de telle sorte que la chambre est parfaitement supportée

Les tubes a et c sont soutenus à leur tour; vers le bas du tube c, chacun d’eux présente un étranglement saisi dans un godet de métal sur lequel il s’appuie exactement, toujours par l’intermédiaire de ciment. Les caoutchoucs

Fig. 61.

sur lesquels sont placés les pinces p’ p", et qui auront à supporter une pression considérable, sont entourés de gaines en toile qui les empêcheront de se gonfler; enfin, le raccord de la chambre à gaz avec b se fait avec une bague métallique fixée avec du mastic Golaz, en ayant la précaution de ne laisser entre les deux parties à réunir aucun vide où les gaz puissent venir se loger.

Remplissage de l’appareil. — Les pinces p et p' étant desserrées, on verse du mercure par l’entonnoir, de manière à dépasser la bifurcation d, puis on ouvre p" et le mercure s’écoule dans f ; quand l’air est complètement expulsé de ce tube, on serre p" et on continue le remplissage jusqu’à ce que le mercure descende par le tube capillaire dans la cuve C', alors on serre p et on desserre p" pour laisser écouler le mercure pendant que le vide se fait dans la

chambre à gaz V; les choses sont disposées de telle sorte que le niveau du mercure dans le tube c s’arrête en un point voisin d’un trait a qui limite la capacité de la chambre; on serre alors toutes les pinces, et l’appareil est prêt à recevoir le gaz.

Celui-ci est amené par la trompe sous la boule qui termine f, et qui sert à empêcher les pertes dans le cas d’un afflux gazeux trop rapide; la pince ÿ' étant desserrée, le gaz pénètre dans le réservoir V, et on la serre quand il y est entièrement passé. On verse alors du mercure par e et l’on desserre p' pour laisser le métal monter dans c de manière à amener le niveau du gaz en a; à ce moment, on lit la dépression du mercure dans a sur une échelle dont le zéro est en a, on lit aussi le thermomètre plongé dans l’eau dont on a rempli la cloche et on relève la hauteur barométrique. On a tous les éléments nécessaires pour calculer le volume à 0 et 760.

Nous avons dit qu’on s’impose la condition d’opérer avec un gaz saturé d’humidité ; on y arrive en introduisant par f de l’eau dans la chambre au moment du remplissage, de manière à rendre humides les parois de V; l’eau en excès s’échappe par le tube capillaire supérieur.

ANALYSE DES GAZ RECUEILLIS. — Eudiomètre de M. Scliloe.sing. — Le

gaz recueilli et mesuré, il s’agit de l’analyser. M. Schlœsing a imaginé, pour le faire, un eudiomètre qui est le plus parfait des appareils de ce genre.

Son principe est celui de l’eudiomètre de Régnault: les résidus gazeux sont mesurés au moyen de la pression qu’ils acquièrent quand on leur fait occuper, à une température fixe, un volume qui est toujours le même; mais l’appareil de Régnault exigeait des manipulations longues et délicates, qu’il n’est pas besoin de faire avec celui de M. Schlœsing.

L’eudiomètre se compose toujours d’un réservoir à gaz A qu’on aperçoit à travers le manchon de verre MM' qui l’entoure (fig. 62); il est fixé sur un pied en fonte traversé par un canal a 6, avec lequel communiquent, d’une part, un manomètre à air libre B placé à côté de la chambre à gaz; de l’autre, par le moyen d’un caoutchouc, un flacon à tubulure inférieure qu’on peut faire monter ou descendre au moyen de glissières entre lesquelles se meut la tablette qui le supporte et de vis qui permettent de le fixer en un point quelconque.

Le manomètre à air libre sert à mesurer la pression du gaz; on peut la faire

ANALYSE MINÉRALE — EAUX

Fig. 63.

cure affleure exactement dans le mesureur à un point déterminé, M. Schlœsing a eu recoui's à un artifice particulier pour faire varier de faibles quantités le niveau du mercure. La planchette qui supporte le flacon tfésï pas horizontale,

elle est inclinée de telle façon qu’entre ses deux extrémités il existe une différence de niveau de 5 millimètres; en déplaçant convenablement le flacon on pourra faire varier de cette quantité sa hauteur verticale, et cela par degrés

insensibles en suivant dans ce déplacement une ligne plus ou moins inclinée par rapport à la ligne de plus grande pente du plan de la planchette.

Grâce à ce dispositif on arrive très vite et sans transvasement de mercure à

iNALYSE MINÉRALE — EAUX

produire les deux affleurements nécessaires, l’un en bas, l’autre en haut du mesureur pour donner au gaz un volume constant.

Voyons maintenant comment on introduit et comment on retire du gaz de l’appareil. La partie supérieure du mesureur (fig. 63 bis) porte non pas un robinet, mais un tube capillaire relié à un autre tube également capillaire par un caoutchouc t. Ce dernier qui est recourbé à angle droit, vient plonger dans une cuve fixe B, et s’y recourbe de nouveau pour venir ’a 3 ou 4 centimètres au-dessous du niveau du mercure, comme une sorte de pipette à gaz. L’extrémité ouverte de ce tube e est rodée, et on peut la fermer au moyen d'un obturateur spécial c constitué tout simplement par une baguette de verre aplatie dont l’extrémité est garnie de caoutchouc; celte baguette porte un poids o qui lui permet d’enfoncer dans le mercure, et, quand elle ferme la pipette, elle est maintenue par une pince à ressort; elle demeure suspendue à un clou que porte l’appareil quand elle est inutile. Grâce au petit diamètre du tube capillaire, ce mode de fermeture est hermétique.

Supposons maintenant qu’après avoir fait subir à un gaz l’action d’un réactif déterminé, on veuille, après l'expulsion de celui-ci, mesurer le résidu. On amène l’éprouvette qui le contient sur la cuve B, on l’enfonce de manière à venir frapper l’extrémité de la pipette (nous supposons celle-ci ainsi que tout le mesureur plein de mercure), puis on descend le flacon à mercure; une aspiration se produit, le gaz passe tout entier dans le mesureur et le mercure monte derrière lui par le tube capillaire.

Lorsqu’il arrive au trait supérieur qui limite la chambre du mesureur, on met en place l’obturateur; si alors on continue à descendre le flacon de mercure, le ménisque reste immobile dans le tube capillaire, et on abaisse le flacon de manière à amener l’affleurement au deuxième point de repère; on fait ainsi occuper au gaz à mesurer le volume constant de l’appareil. Comme le manomètre porte une graduation en millimètres, une simple lecture donne la pression correspondante, et quant à la température, c’est celle de l’eau du manchon qu’on rend bien homogène en y lançant, par la partie inférieure, un courant d’air fourni par une trompe. Ce manchon peut être fait d’un tube de verre très large, il se fixe sur la monture de fonte au moyen d’un caoutchouc de diamètre approprié, et pour empêcher l’oxydation de la fonte qui aurait le grave inconvénient de mettre de l’oxyde de fer en suspension, et de rendre Beau trouble, on supprime son contact avec l’eau au moyen d’une couche de mercure.

Le raccord du mesureur avec la pipette doit être fait avec beaucoup de soin. On rode les deux parties qui devront s’appliquer l’une sur l’autre, on les imprègne de sublimé et, le caoutchouc étant fixé sur l’une d’elles, on y fait pénétrer l’autre, et on ne fait la deuxième ligature qu’après avoir tendu le caoutchouc; celui-ci fait alors ressort et détermine l’adhérence presque parfaite en tous les points; grâce à la précaution qu’on a prise d’enduire de sublimé les surfaces en regard, le mercure, la première fois qu’il pénètre dans l’appâreil, mouille parfaitement et remplit les moindres interstices. Avec la même précaution on assure l’adhérence complète de fobturatcur et de l’extrémité de la pipette.

En résumé, l’appareil de M. Schlœsing offre toutes les dispositions de celui

ilO

de Régnault dont il n’est qu’une modification ; mais il présente sur lui ce grand avantage d’être d’un maniement très rapide, et surtout d’une construction très aisée; avec lui l’analyse des gaz recueillis dans l’opération précédente ne présentera pas de difficulté; elle se fera par les méthodes développées ailleurs dans cette Encyclopédie (voir Analyse des gaz, par M. Ogier).

DOSAGE RAPIDE DE L’OXÏGÉNE. — Méthode de MM. Scliiitzeiiberger et Géraedîn. — L’eau potable, exempte de matières organiques, contient toujours de l’oxygène en dissolution; une eau qui n’en renferme pas est certainement le siège de phénomènes d’oxydation dus à la présence de matières organiques et doit être rejetée de l’alimentation. Une méthode rapide de dosage de l’oxygène dans l’eau est donc un procédé indirect qui permet de s’assurer de l’absence de matières organiques.

La méthode que nous indiquons ici consiste à introduire dans un volume d’eau déterminé une solution titrée d’hydrosulfite de soude jusqu’à disparition totale de l’oxygène libre. La fin de la réaction e.st annoncée par la décoloration du liquide additionné de quelques gouttes de bleu Coupler, sur lequel l’hydrosulfite de soude n’agit que quand il est en excès, et qui ne subit aucune action de la part du sulfate de soude.

Préparation et titrage de la dissolution d’hydrosulfite. — Dans un flacon de 100 centimètres cubes, on introduit des fragments de feuille de zinc bien décapés, puis 10 centimètres cubes d’une dissolution de bisulfite de soude à 20° Baumé, enfin, assez d’eau pour remplir le flacon qu’on bouche et qu’on agite de temps à autre. Au bout d'une demi-heure la liqueur est bonne à employer; on la place alors dans une burette de Gay-Lussac, dont on a mouillé les parois et rempli la petite branche avec de l’huile. Pour puiser le liquide, on substitue au bouchon de verre du flacon un bouchon de liège percéd’un trou de la grosseur du bec de la burette, on y introduit celui-ci, puis aspirant par la grosse branche on remplit la pipette; l’huile surnage et protège contre l’oxydation l’hydrosulfite dont on amène le niveau au zéro de la graduation, on plonge alors le bec de la burette dans l’eau convenablement colorée, on verse doucement la liqueur en agitant, sans faire sortir le bec de la burette du liquide, et on continue jusqu’à décoloration. On note enfin le nombre de centimètres cubes employés et on procède immédiatement au titrage de la solution qui reste dans la burette.

A cet effet, on a préparé une solution de sulfate de cuivre ammoniacal susceptible de céder le dixième de son volume d’oxygène à l'hydro sulfite. On en prend 10 centimètres cubes qu’on verse dans une éprouvette et qu’on surnage d’une couche d’huile, et on recommence l’opération précédente avec les mêmes précautions jusqu’à décoloration. Les résultats des deux mesures permettent de calculer la teneur en oxygène de l’eau essayée.