CATALYSE DE LA RÉDUCTION

L'étude de l'action catalytique de divers facteurs permet de mettre en évidence, des résultats importants. Cette recherche, comprise dans le sens général, a été faite en agissant successivement sur un assez grand nombre d'éléments. Les facteurs physiques (température, pression) ont donné lieu à une étude comparative, accomplie au fur et à mesure que nous réalisions des expériences sur divers oxydes. Les catalyseurs chimiques et électriques ont fait l'objet d'une étude spéciale.

Surface

La réaction se faisant par l'interface, il est naturel de penser que si la zone de séparation devient plus grande, la vitesse de la réaction augmente.

Nous avons réalisé plusieurs expériences en utilisant l'oxyde d'argent fraichement préparé. Nous avons tar isé

ETUDE SUR LA RÉDUCTION DES OXYDES MÉTALLIQUES ti

le produit sur des soies de différents numéros allant €e 0 à 120. Les expériences de réduction ne montrent alors pas de différences sensibles. Cela tient à ce que le gaz hydrogène diffuse très rapidement dans le granule d'oxyde.

Comme l'indique le tableau et les courbes, l'expérience ne montre pas une augmentation de la vitesse de disparition du gaz.

Nous avons placé, dans des conditions aussi voisines que possible, le même produit tamisé. On réduit un poids sensiblement égal d'oxyde à la même température, à la même pression.

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: | o | L 1 0 20 40 € $o 400 Fig. 27. — Influence de la division du solide sur la réaction.

Les points représentatifs d'états de divisions différentes, se placent sur la même courbe,

La température de réduction étant réglée exactement à 86°C. dans le four. La pression de réglage est de 779 mm.: la température ambiante 13° C.

N°du | Poids |1=-10.73 | 15,75 | 25,75 | 40,75 | 50,75 | 90,75 tamis | d'oxyde sec. sec. sec. sec. sec. sec. 50 0,826 14, 23,5 45, 97 134, 266 80 0,825 1520102 4%, 98 132, 266, 120 0,8190 15,2 | 24.0 46, 99 133, 267, 0,8270 14,1 | 24. 16,3 96, 133,3 | 266.6

La division mécanique ordinaire ne joue done pas un rôle prépondérant dans la réduction de loxyde d’argent par l'hydrogène (fig. 27). Ce résultat s’est trouvé confirmé dans la suite pour tous les autres corps étudiés.

Métal

Dans les réductions par l'hydrogène des oxydes métalliques nous rencontrons sans cesse le métal comme produit de la réaction. Il apparaît sous forme très dispersée, colloïdale même, dans certains cas.

L'adsorption des gaz sur le métal, entraîne des conséquences importantes pour la marche de la réaction étudiée.

« Un atome de métal à l'interface peut facilement « céder un ou plusieurs électrons aux atomes sous- « Jacents, ce qui correspond à une réduction de l'oxyde « du dessous par réaction d'électrovalence. Il peut aussi « céder des électrons aux atomes du gaz, ou mettre un « certain nombre d'entre eux én commun avec les mo- « lécules gazeuses. IT agit comme conducteur. Il peut « done également transmettre les électrons de l’une des « phases dans Pautre. Enfin, s'il est chargé électrique- « ment, il peut subir et exercer sur les molécules envi- « ronnantes toute action électronique et en particulier « des adsorptions électrostatiques d'ions. »

Dans ces conditions, toute réduction d'un oxyde métallique est une réaction autocatalytique. Le métal, qui prend naissance, catalyse, par ses élecirons qu'il cède volontiers, la réduction. C'est bien ce que nos expériences ont confirmé, On a toujours une courbe qui rappelle celle d’une réaction type du genre autocatalytique: départ plus ou moins lent, augmentation de la vitesse de réaction, point d’inflexion.

Nous avons étudié plus spécialement l’action de l’argent métallique dans la réduction, soit de l'oxyde d’argent, soit des sels de ce métal.

La littérature physique et chimique sur cette question, à notre avis, d'une imporlance essentielle, signale quelques travaux. En présence d'hydrogène, certains auteurs, et plus particulièrement BERTHELOT, pensaient à la formation d’hydrures métalliques, très instables. On avait constaté, également que l'argent métallique catalyse un nombre important de réactions. Cet effet était fonction de la surface.

En outre, certains auteurs, admettent que les molécules d'hydrogène en présence d'eau réagissent plus ou moins facilement sur la surface d'un métal, avec formation d’une couche faite d'ions OH et H+, plus ou moins mobiles par glissement sur la surface métallique. Dans toutes les réactions étudiées, il y a bien des traces d'eau, soit dans les produits de la réaction, soit aussi, comme on l’a vu, dans l’oxyde même. L'argent métallique est done capable des réactions d'interface et des phénomènes corrélatifs aux adsorptions hydrolvytiques.

C'est aussi la conception de Pisargewskr. Pour cet auteur, l’activité catalvtique des métaux serait due aux électrons libres de leur surface.

« L'adsorption des gaz par un métal est due aux for- « ces électrostatiques entre molécules et électrons libres « de la surface des métaux; les chocs de ces derniers

« dissociant et ionisant les molécules gazeuses, c’est-à- « dire causant des réactions chimiques. »

D. L. Cnapmanx trouve que la catalyse pour la réduction avec l'hydrogène, se fait mieux à la température basse qu'à une température trop élevée.

On a placé le même poids d'oxyde d'argent 0,3685 utilisé dans une des expériences précédentes. L'argent métallique présent au début de la réaction catalyse cette dernière, et le palier correspondant à l'induction initiale de la réaction disparait. La réaction est cependant, et toujours, autocatalytique et le point d'inflexion demeure.

BENTOX et ELQIx. — Am. Chem. Soc., 51, 7, 1929