EXPÉRIENCES SUR L'ANHYDRIDE CARBONIQUE COLORÉ PAR L'IODE

Les expériences de MM. Cailletet et Colardeau sur lanhydride carbonique coloré par l’iode ont donné des résultats qui semblent justifier clairement l'hypothèse de la persistance de l’état liquide. Voici, en effet, ce que les auteurs précédents ont observé (*) :

1° En liquéfiant de l’anhydride carbonique dans un tube contenant de l’iode déposé sur les parois, le liquide seul se colorait en dissolvant l’iode;

2° En élevant la température au-dessus de + 37°, la coloration, après disparition du ménisque, persistait dans la région primitivement occupée par le liquide, mais ne se répartissait pas dans toute la masse; elle se diffusait seulement sur une hauteur de quelques millimètres, la partie supérieure du tube restant complètement incolore,

(:) Journal de Physique, 3° série, t. IT.

(2) Annales de Chimie et de Physique, 6° série, t. XXIX, p. 416. (:) Annales de Chimie et de Physique, 6° série, t. XVIII, p. 271et 279.

bien que, dans cette partie, la vapeur fût en présence d'iode solide ;

3° En comprimant à 100*!", en présence d’iode, l’anhydride carbonique dans un tube chauffé à + 40°, on obtenait un fluide uniformément coloré ;

4° Le spectre d’absorption du fluide coloré s’est montré constamment semblable à celui de l'iode dissous, et non à celui de l’iode gazeux.

11 résulterait de ces expériences que l’anhydride carbonique gazeux ne dissout pas l’iode. Par suite, la seconde observation démontrerait qu’au-dessus de + 31°, l’état liquide persiste, puisqu'il existe encore un fluide coloré. Cette observation conduirait également à admettre qu’audessus de + 31° le liquide se diffuse dans sa vapeur.

De la troisième observation il faudrait conclure qu’à + 40°, l’anhydride carbonique peut exister à l’état liquide, puisque la masse comprimée se colore et que l’iode serait insoluble dans la vapeur. Cette observation établirait également qu’à + 40°, le liquide et sa vapeur peuvent se dissoudre réciproquement.

Le résultat de examen spectroscopique semble également confirmer l’hypothèse de la persistance de l’état liquide.

En présence de conséquences aussi logiques, il était nécessaire de reprendre ces expériences, mais en évitant d'opérer en présence de mercure, dans un tube fixe presque capillaire, et sur quelques centigrammes de matière.

J'ai préparé d’abord un tube Natterer renfermant de l’'anhydride carbonique pur et sec, coloré par de l’iode. Le tube avait 5 à 6"® de diamètre intérieur et son volume était tel que le niveau du liquide, quand on avait soin d’agiter ce dernier, atteignait la partie inférieure du tube vers + 31°,1, c’est-à-dire un peu au-dessous de la température critique. J'ai obtenu avec ce tube les résultats suivants :

À la température ordinaire, le liquide est beaucoup plus coloré que sa vapeur : celle-ci l’est toutefois très sensiblement sous l'épaisseur observée, ce qui prouve qu’elle dissout l’iode.

En élevant progressivement la température, et agitant fréquemment le liquide afin d'assurer l’uniformité de la température et de renouveler les surfaces de contact entre ce liquide et sa vapeur, on observe que la coloration de la vapeur augmente aux dépens de celle du liquide; à + 31°, les deux colorations ne diffèrent plus d’une manière appréciable. À moins d'admettre qu’au-dessous du point critique, et même à la température ordinaire, l’anhydride carbonique liquide peut se mélanger avec sa vapeur, on doit nécessairement conclure que l’anhydride carbonique en vapeur dissout l’iode et que vapeur et liquide ont, à + 31°, des propriétés déjà peu différentes, bien qu’à cette température 1l y ait encore un niveau.

Les choses se passent autrement quand on élève la température du tube au-dessus de + 319,4, sans l’agiter. Dans ce cas, le niveau du liquide change à peine de position, et s’efface lentement quand on dépasse le point critique. Dans cetle expérience, la coloration de la vapeur n’augmente pas; même à + 35°, l’iode reste localisé dans la partie du tube primitivement occupée par le liquide, et tend seulement à se diffuser peu à peu dans toute la masse. C’est à peu près le résultat obtenu par MM. Cailletet et Colardeau.

L'expérience suivante fournit l'explication du phénomène précédent, et montre en même temps que l’anhydride carbonique gazeux dissout très facilement l’iode solide.

L'iode, dissous en totalité dans l’anhydride carbonique liquide, est précipité de sa dissolution par refroidissement à — 4o° et se dépose sur les parois de: la moitié inférieure du tube. Celui-ci est alors retourné : le dépôt d’iode se trouve maintenant en contact avec la vapeur seulement,

et le liquide reste faiblement teinté. Dans ces conditions, le tube est échauffé progressivement, en évitant toute agitation. On observe alors que la vapeur carbonique se colore peu à peu au contact de l’iode et arrive bientôt à être beaucoup plus colorée que le liquide. En même temps, les vapeurs qui se dégagent du liquide légèrement teinté sont tout à fait incolores et forment, au-dessus du niveau, une couche bien visible qui va se diffusant dans la vapeur violacée située au-dessus d’elle. Au-dessus du point critique, cette couche n'existe plus, ce qui semble indiquer qu’il n’y a plus alors de vaporisation. Puis la coloration se diffuse peu à peu de la partie supérieure du tube vers la partie inférieure, dont la coloration est restée faible, puisqu'il n’y avait pas d’iode en contact avec le liquide.

Cette expérience montre que la vapeur carbonique peut facilement dissoudre l’iode solide, et il serait difficile d’invoquer ici la diffusion du liquide dans sa vapeur, puisque le tube n’est pas agité, comme cela avait lieu dans la première expérience; en second lieu, on a l’explication de ce fait qu’en chauffant de l’anhydride carbonique liquide coloré par l’iode, la vapeur qui le surmonte ne se colore pas si l’on n’agite pas, ou si cette vapeur n’est pas en contact avec de l’iode. On vient en effet de voir que les vapeurs qui se dégagent du liquide coloré ne présentent pas de coloration sensible, elles n’entraînent donc pas avec elles l'iode dissous dans le liquide et ne peuvent, par suite, accroître la coloration de la partie supérieure du tube. On voit également qu’à partir du point critique, la vaporisation paraît terminée.

Remarquons en passant que, par refroidissement, l'iode se sépare de l’anhydride carbonique. Ce phénomène est comparable à la cristallisation, par refroidissement, d’un sel dissous dans l’eau.

L'examen spectroscopique n’a montré, dans aucun cas,

les cannelures caractéristiques de l’iode gazeux. Aussi ai-je cru devoir faire à ce sujet une dernière expérience avec un tube de Natterer de 8"" de diamètre intérieur, contenant assez peu d’anhydride carbonique pour qu’audessus de + 25° il n’y ait plus de liquide dans le tube, que l’on ait agité ou non son contenu. Au-dessus de + 25° le tube ne contenait donc que du gaz carbonique fortement comprimé, à l’état de vapeur non saturée.

Dans ce tube, le gaz carbonique se colorait notablement au contact de l’iode, la coloration augmentait quand la température s'élevait, mais le spectre d'absorption s’est montré, comme dans le tube précédent, tout à faitexempt des cannelures qui caractérisent l’iode gazeux, et semblable au spectre de l’iode dissous dans l'anhydride carbonique liquide. Les cannelures caractéristiques s’observent au contraire très bien dans un tube ne contenant que de l’air à la pression ordinaire, et de l’iode, et que l’on chauffe jusqu’à ce qu'il présente la même teinte que le tube plein de gaz carbonique.

Il faut donc admettre que l’iode qui colore le gaz carbonique comprimé s’y trouve à un état analogue à celui qu’il possède quand on le dissout dans un liquide. L’absence des cannelures qui caractérisent le spectre de l’iode vaporisé par la chaleur ne permet donc pas de conclure que l’anhydride carbonique peut conserver l’état liquide au-dessus de la température critique.

Quant au fait que, dans un tube préalablement chauffé à +40°, du gaz carbonique comprimé à 100*!", en présence diode, se colore uniformément, ce résultat s'explique aisément par la solubilité de l’iode dans le gaz carbonique comprimé.