C. Polarisation des métaux et des conducteurs liquides

La polarisation qui consiste dans le caractère électrique, soit positif, soit négatif, que prend un conducteur par une cause quelconque, est de deux natures bien différentes.

i“ La polarisation réelle, qui a lieu, lorsque le corps polarisé est entièrement exempt de matières étrangères , et qu’il transmet son caractère électrique à ses plus petites molécules.

2® La polarisation apparente, qui est produite par des particules étrangères fixées à un corps, et qui par leur caractère électrique propre, transmettent passagèrement à ce corps la même polarité. Celle-ci disparaît, lorsque par les réactions ou par des opérations physiques, les parties étrangères sont enlevées.

On est obligé de reconnaître ces deux espèces de polarisations , pour pouvoir comprendre la passivité des métaux et pour expliquer les nombreuses contradictions qui se trouvent dans les mémoires publiés sur ce sujet.

La cause de cet état particulier des corps est d’abord , comme nous l’avons déjà dit, l’action de certains liquides sur les solides; mais une aùtre cause, bien plus fréquente et plus importante, c’est le courant électrique lui- même, fin effet, le courant secondaire, soit de la pile ordinaire , soit de celle de Ritter , n’est autre chose que le résultat de la polarisation des éléments du liquide conducteur par le courant primitif.

On avait d’abord cru , que le courant secondaire , manifesté par des fils de platine , qui avaient servi de pôles à une pile, ne pouvait avoir lieu qu’autant que les fils plongeaient dans une solution saline. Dans cette circonstance, le sel se décompose, son acide s’accumule à l’un des pôles, la base à l’autre. En faisant cesser le courant pri-

lïiitif, et mettant les fils dans un liquide conducteur, l’acide et l’alcali s’unissaient de nouveau, .et produisaient un courant allant du pôle chargé de base vers le pôle chargé d’acide , et par conséquent opposé au premier.

Mais le phénomène de la polarisation n’est pas aussi limité; on peut l’observer tout aussi bien avec des liquides purement acides ou purement alcalins.

M. ScHQENBEiN, quî s’cst surtout occupé des phénomènes de ce genre, avait observé la polarisation de fils d’or, d’argent , de platine , de cuivre argenté, de zinc et de fer dans de pareils liquides.

En opérant avec l’acide hydrochlorique renfermé dans un tube de verre recourbé en U, il reconnut qu’elle existait non -seulement pour les fils conducleurs, mais aussi pour les parties du liquide. Avec cet acide , la polarisation du liquide l’emporte sur celle des fils , tandis que pour l’acide sulfurique , c’était celle des fils qui était la plus considérable. ^

Avec l’acide sulfurique étendu, il lui semblait que la polarisation de liquide, quoique plus faible au commencement, était plus permanente que celle des fils , et finissait par dominer au bout de quelque temps.

Un fait très-curieux qu’il observa, fut la persistance de la polarisation des branches du tube contenant l’acide hydrochlorique , même après avoir fait bouillir celui-ci pour en chasser les particules d’hydrogène et de chlore qui auraient pu y rester en solution à froid.

Cependant ce fait n’est qu’exceptionnel , et dans la majorité des cas, ce sont les éléments du composé électrolyte, qui produisent le phénomène.

Nous verrons plus loin que cette polarisation est une des causes de l’affaiblissement rapide d’une pile ordinaire, puisque par la décomposition du liquide conducteur ses éléments se disposent sur les plaques métalliques voisines , et produisent ainsi un courant secondaire opposé au premier , et d’une assez grande intensité.

Le rétablissement partiel de l’action primitive par l’ouverture de la pile, de même que par l’élévation des plaques, surtout de la négative et par l’agitation du liquide, provient de la réunion des éléments et de la destruction du courant secondaire.

ü. Passivité des métaux.

La polarisation de certains métaux , en changeant leur caractère électrique, altère en même temps leur action sur certains agents chimiques, et empêche ainsi des réactions qui se produisent dans l’état ordinaire. C’est ce qui constitue la passivité; le fer, par exemple, qui , à l’état ordinaire est très-oxydable, absorbe l’oxygène à l’état naissant, et décompose l’acide nitrique; rendu passif, il prend un autre caractère ; l’oxygène ne s’y combine plus que très-difficilement, il ne décompose plus l’aCide nitrique ; en un mot, il devient un métal semblable au platine. Il en est de même de l’étain , du bismuth et probablement de plusieurs autres métaux. <

L’acide nitrique très-concentré, est le liquide qui jouit au plus haut degré de la faculté de rendre passifs les métaux mis en contact avec lui.

Quant à la cause intérieure qui produit cette polarisation ou cette passivité, elle est encore extrêmement obscure, et même les phénomènes si variés que nous offre cet état particulier, ainsi que les circonstances si diverses dans lesquelles les métaux passent de l’état actif à l’état passif et réciproquement , manquent encore aujourd’hui d’une explication générale qui puisse s’appliquer à tous les cas. 11 est de même extrêmement difficile de décider si le métal passif, est rendu tel par la présence d’une pellicule très-mince d’oxyde qui le recouvre , ou s’il est réellement entièrement à l’état métallique.

L’aspect brillant des métaux passifs dans l’acide nitrique, par exemple, semble motiver en faveur de la dernière supposition. Quant à l’action d’un métal négatif sur un métal positif, placé dans un liquide qui peut réagir sur lui , on observe généralement que par le con-

tact l’action de l’acide oxygéné sur le métal positif, est augmentée si l’acide est assez étendu pour que l’oxydation se fasse au moyen de l’eau ; qu’au contraire elle est diminuée lorsque l’oxydation a lieu aux dépens de l’acide. Il en est de même de l’action du courant voltaïque.

Cette propriété des métaux, et surtout du fer, peut devenir d’une application importante dans la construction des piles galvaniques. Rien n’empêche de construire des batteries énergiques avec un seul métal, par exemple le fer, pourvu que les plaques remplaçant le cuivre, fussent rendues passives, tandis que les autres conservent leur état naturel.

Pour cela on n’a qu’à adopter la construction de la pile de Daniel ou de celle de Grove. Un grand vase cylindrique en fonte contiendrait un second en terre cuite poreuse, et celui-ci un nouveau cylindre de fonte massif, réuni au premier par une anse métallique. L’intervalle du premier cylindre au vase en terre serait rempli d’acide nitrique concentré ; l’intervalle du cylindre de terre au cylindre massif serait occupé par de l’acide sulfurique étendu.

Avec quelques éléments pareils on obtiendrait certainement une pile très-énergique.

Il est probable que la passivité des métaux trouvera tôt ou tard une application dans les arts.

E. Inversion des courants.

Les observations sur les modifications successives qu’éprouvent les métaux de la part des liquides , expliquent ce phénomène en apparence si paradoxe de l’inversion d’un courant par les mêmes métaux et dans les mêmes liquides. C’est surtout dans les liquides concentrés qu’il s’observe.

En effet, si par l’action de ce liquide l’un des corps est modifié de manière à ce que , d’abord négatif, cette négativité diminue de plus en plus, tandis que pour l’autre corps l’état positif diminue égale-

ment de plus en plus et peut même passer au négatif, il en résultera qu’au bout d’un certain temps le courant, qui s’était affaibli graduellement, aura dû s’intervertir et aller de ce moment en augmentant.

Il va sans dire que ce fait ne s’observe que pour des courants de peu d’intensité.

.5. Développement de l’électricité par l’action réciproque de deux liquides.

Les expériences qui servent à constater le développement d’électricité par l’action de deux liquides hétérogènes , sont extrêmement délicates et exigent beaucoup de précaution.

Il faut se prémunir surtout ;

r Contre l’action électro-motrice qu’exercent les liquides sur les conducteurs solides (fils des multiplicateurs, etc.).

2" Contre les changements qu’éprouvent les métaux dans leur force électro-motrice en plongeant dans des liquides différents.

3“ Contre l’hétérogénéité des métaux.

C’est pour n’avoir pas pris toutes ces précautions qu’il y a eu si longtemps divergence d’opinion parmi les physiciens sur la pile de Becquerel et les causes de son action.

Cette pile consiste en deux liquides de caractère chimique opposé, solution de potasse caustique et acide nitrique, qui sont mis en communication et dans chacun desquels plongent des fils de platine.

Les partisans de la théorie chimique attribuent tout le dégagement d’électricité à l’action chimique qui s’exerce entre l’acide et l’alcali. C’est l’opinion de MM. Becquerel et Delarive.

D’après d’autres partisans d’une modification de la théorie chimique (Faraday, etc.) , comme tout courant n’cst produit que par une décomposition et qu’ici il n’y a que combinaison , il ne doit pas y avoir de courant.

Enfin les partisans de la théorie du contact admettent l’existence d’un courant, mais produit surtout dans la pile citée, par l’action électro-motrice , occasionnée par le contact du platine avec des liquides hétérogènes et en petite partie par le contact des liquides.

Quant à la propriété dont jouit ce courant, de pouvoir décomposer l’eau , sans produire des phénomènes thermiques, cela s’explique facilement par la formule du courant

Pourvu que A ne soit pas trop petit, F aura toujours une certaine valeur, puisque

i“ La résistance s des conducteurs est très-petite.

2“ Celle du liquide l est également très-petite.

Celle du passage p est la plus considérable , puisqu’il n’y a pas d’action chimique entre le liquide et les fils conducteurs.

Si au lieu du conducteur on en prend un autre n fois plus grand, la valeur de s étant très-petite, ns sera aussi très-petit, le dénominateur ne sera donc pas sensiblement changé , et par conséquent l’aiguille du multiplicateur indiquera encore un courant à peu près do la même intensité. '

Mais en augmentant les surfaces de platine, p étant divisé par l’augmentation , le dénominateur presque entier était aussi divisé, et par conséquent F multiplié dans le même rapport.

Or le dégagement de gaz. étant proportionnel à F, il est tout naturel qu’il augmente dms le rapport des surfaces métalliques. L’absence de chaleur dans les conducteurs provenait de ce que la valeur totale de F était petite , A n’étant que peu considérable.

Si dans la pile ordinaire, les effets thermiques accompagnent toujours les effets chimiques, c’est que A est toujours considérable, mais aussi le dénominateur est assez grand , parce qu’il y a une résistance considérable entre les éléments , et que la résistance du pas-

sage augmente par l’alternance nombreuse de plaques métalliques et de liquide.

On voit d’après cela que la question du développement d’électricité par l’action réciproque de deux liquides, a pu rester sans solution, malgré les travaux nombreux de MM. Nobilï, Becquerel, Pfaff, Mohr , etc. , aussi longtemps que l’influence des solides n’avait pas été examinée jusque dans ses dernières conséquences. C’est ce qui a été fait par Fechner {Ann. de Poggd. , , i, 2) dans un mémoire

sur la pile de Becquerel et le développement d’électricité par deux liquides.

Sa méthode d’observation fut la suivante :

Les vases en verre a et b étaient toujours remplis par le même liquide (eau de puits , eau saline ou acide, etc.). Fechner les appelle vases conducteurs , et les feuilles métalliques y plongent. .

^ Les vases A et B recevaient les liquides dont on voulait examiner l’action. Ce sont les vases excitants; 1, 2, 3 sont des siphons capillaires qui établissent la communication entre les vases.

Ordinairement le niveau des vases a et b était plus élevé que celui de A et B, pour éviter l’action des liquides contenus dans ces vases sur les feuilles métalliques. Les siphons 1 , 3 étaient remplis des liquides de a et b.

Le fil du multiplicateur employé était excessivement long (io‘,ooo pieds) pour rendre insensibles des variations de / et de provenant des colonnes étroites de liquide à parcourir et du passage de l’électricité du liquide aux feuilles de platine.

Les plaques métalliques étaient soigneusement nettoyées avant

chaque expérience et un essai préalable constatait leur homogénéité.

Si le liquide de a et 6 est le même que celui du siphon 2 , il n’y a aucune action , parce qu’alors les liquides hétérogènes placés dans A et B se trouvent en contact des deux côtés avec le même liquide.

Si au contraire le siphon 2 était rempli de l’un des liquides de A ou B, il y avait action.