Ammoniaque et composés oxygénés de l’azote
Scheele fut le premier à constater la présence de petites quantités d’ammoniaque dans l’air, ce qui s’explique aisément par suite de la décomposition des matières organiques azotées à la surface du sol.
Comme l’air renferme de l’acide carbonique, l’ammoniaque pourra s’y combiner et se trouver alors sous forme de carbonate d’ammoniaque.
Enfin lorsque des étincelles électriques éclatent dans l’air humide il y a formation d’acide nitrique et d’ammoniaque qui peuvent également s’unir pour donner de l’azotate d’ammoniaque.
L’ammoniaque et les sels ammoniacaux étant solubles dans l’eau devront se retrouver dans les eaux météoriques, balayant,
selon la pittoresque expression de Bergman, toutes les immondices de l’atmosphère ; ce fait s’est trouvé vérifié par les expériences de divers savants (1).
Brandes et Zimmermann commencèrent, de 1820 à 1825, des recherches régulières sur lès eaux pluviales. Après eux Liebig constata la présence de l’ammoniaque dans les eaux de pluie. Barrai vers 1852 constata que l’ammoniaque et l’acide nitrique se trouvent normalement dans l’eau de pluie en quantités parfaitement dosables. D’autre part Henry Ben Jones avait trouvé, mais sans le doser, de l’acide nitrique dans des eaux pluviales recueillies en Angleterre, dans diverses localités.
Vers la même époque Bineau dosa d’une manière régulière l’ammoniaque et l’acide nitrique de la pluie tombée à Lyon, et Thomas Way se livra, en Angleterre, à des expériences analogues.
Schœnbein a, de son côté, anuoncé avoir reconnu de l’azotite d’ammoniaque dans de l’eau provenant de pluies d’orages.
Les premiers travaux importants concernant cette matière sont dus à Boussingault (2). Ce savant reconnut que l’eau, déposée par un brouillard intense qu’il fit à Paris le 23 janvier 1854, contenait par litre 138 milligrammes d’ammoniaque.
De nombreuses expériences effectuées au Liebfrauenberg, du 5 août au 16 novembre, lui fournirent des quantités d’ammoniaque variant pour l’eau de pluie entre 0 milligr. 2 à 4,03 par litre; l’eau provenant de la rosée en renfermait 6 milligr. 20 et l’eau donnée par le brouillard de 2 milligr. 56 à 7,21 par litre. L’ammoniaque n’existe donc pas seulement dans l’atmosphère des villes. De plus, en recueillant pendant une pluie d’une certaine durée, des échantillons d’eau pris à différents intervalles et en dosant l’ammoniaque séparément dans chacun d’eux, Boussingault constata que la teneur en ammoniaque va
(1) Barrai. Leçon professée à la Société chimique de Paris, 1868.
(2) Annales de Ch. et Ph. (3) XXXIX, p. 287, et XL, p. 129.
en décroissant à 'mesure que l’eau provient d’une prise plus distante du moment, où la pluie a commencé.
l’our effectuer ses dosages, Boussingault admettait que, quand on distille une eau renfermant une petite quantité d’ammoniaque, celle-ci se trouve entraînée dans les premiers produits de la distillation. Il opérait en présence d’un alcali fixe, potasse ou magnésie, et recueillait les 2/3 du volume initial.
M. Schlœsing (1) dans le but de vérifier analytiquement sa théorie des migrations de l’ammoniaque, a étudié comment se répartissait ce gaz entre l’air et l’eau, lorsque l’un ou l’autre de ces fluides’, mis en présence, contenait une proportion connue ce cet alcali et à une température déterminée.
Voici ses conclusions :
Pour une môme tension d’ammoniaque dans l’air, la quantité d’alcali dissoute, dans une eau naturelle, jusqu’à équilibre de tension, décroît rapidement à mesure que la température augmente.
Les résultats fournis par l’eau de mer et l’eau distillée, sont à peu près identiques ; cependant, pour un môme titre ammoniacal, la tension est un peu plus grande dans l’eau de mer.
Une petite quantité de carbonate d’ammoniaque dissous dans l’eau de mer y possède une tension, comme dans l’eau pure, ce qui lui permet de se diffuser dans l’air.
La loi de Dalton n’est pas applicable à l’ammoniaque mélangée à de l’air, dans des proportions de 0,25 à 1 mgr. par mètre cube.
Cette anomalie a amené l’auteur à déterminer le coefficient de partage de l’ammoniaque entre l’air et l’eau pour des températures variant de 0 à 26°.
La connaissance de ces quantités permet de calculer dans l’intervalle de ces températures la loi de partage de l’ammoniaque entre un nuage et la pluie qui s’en échappe.
(1) Comptes-rendus. LXXX, p.,175, 265; LXXI, p. 1252; LXXI1, p. 747, 846.
Soit une masse d’air saturée d’humidité à la température T et renfermant une quantité d’ammonique A. Si la tempéra ture devient t il eu résultera une condensation représentée par v pour 1 mètre cube.
Si on appelle x la quantité d’ammoniaque contenue dans le vol. d’eau v, 1 litre de cette eau renfermera en ammoniaque —- et l’air conservera après la condensation une quantité A — x.
Le coefficient correspondant à f dans la table dressée par M. Schlœsing étant K, on aura :
d’où l’on tire
(!) x =VTr et A — v = (2).
Envisageons certains cas où le refroidissement produit 1 gr. d’eau par mètre cube d’air, on a':
D’où l’on déduit en appliquant les formules (1) et (2)
Ammoniaque condensée dans l’eau :
Ammoniaque restant dans l’air :
L’examen de ces chiffres montre que la proportion d’ammo niaque condensée par une même quantité d’eau croît à mesure que la température s’abaisse, on en déduit que l’ammoniaque d’un nuage n’est pas entièrement entraînée dans la condensation de ce nuage.
Les ,eaux météoriques ue renferment pas non plus la totalité de l’ammoniaque atmosphérique. Cet entraînement n’a lieu intégralement que pour l’azotate d’ammoniaque, car en ce qui concerne le carbonate d’ammoniaque, la proportion de ce corps pourra augmenter, diminuer ou demeurer constante pendant le passage de la pluie à travers les couches d’air.
Les eaux météoriques ne peuvent donc fournir, sur la proportion d’ami,noniaque, que des données ■ incertaines et c’est dans l’air même qu’il faut se procurer les éléments de son dosage, aussi M. Schlœsing a-t-il, dans ce but, imaginé un appareil susceptible d’absorber en quelques heures la totalité de l’ammoniaque renfermée dans 30.000 litres d’air.
L’air fortement aspiré pénètre dans une cloche renfermant de l’eau acidulée sulfurique, par l’intermédiaire d’une plaque de platine percée de 300 trous.
Dans ces conditions, le barbotage est extrêmement énergique et le contact entre le gaz et le liquide se trouve réalisé autant qu’il est possible.
L’opération terminée, on titre, après distillation en présence de magnésie.
A l’Observatoire de Montsouris, on opère dans le service de M. Albert Levy ainsi qu’il suit (1) :
L’air, mis eu mouvement* par une trompe, passe au travers d’un barboteur contenant 25 cc d'une liqueur sulfurique à 4(? r d’acide par litre. Le volume d’air passé est indiqué par un compteur ; la liqueur sulfurique est, après le passage de l’air, titrée au moyen du réactif de Nessler.
On étend le liquide à 50°‘' et on ajoute l cc de liqueur de Nessler ; s’il y a de l’ammoniaque, il se produit une coloration jaune. La teinte obtenue au bout de dix minutes est comparée, au moyen du coiorimètre Dubosoq, avec la teinte que donne une liqueur de titre connue, traitée exactement de la même manière au même instant.
(1) Annuaire pour 1897, p. 505.
En divisant la quantité obtenue par le volume d’air paèsé exprimé en litres, on a la quantité d’ammoniaque par litre d’air.
Quand ou ne veut pas employer cette méthode', assez délicate, on a recours au procédé suivant :
On distille le liquide sur de la magnésie calcinée et on recueille l’ammoniaque dans 3 CC d’une solution sulfurique -
qui est ensuite saturée par de l’ammoniaque gg eu présence de cochenille, d’orangé-méthyle ou de fluorescéine.
Quels sont les résultats fournis par ces nombreuses analyses?
M. Schlœsing a trouvé en 1865, au quai d’Orsay, à Paris, les chiffres suivants, rapportés à 100 mo d’air et exprimés en milligrammes.
L’année entière conduisait à une moyenne de 2,25, comprenant 1,93 pour le jour, 2,57 pour la nuit. Les jours pluvieux ont fourni 1,73 et les jours sans pluie 1,93. La différence est, on le voit, très minime, ce qui semble prouver que la pluie enlève peu d’ammoniaque à l’atmosphère.
Par les temps couverts, la proportion est un peu plus faible que par les temps découverts et cela, le jour aussi bien que la nuit.
A Moutsouris, la moyepne de treize années (1887-1895) a fourni le chiffre 2,0.
Au centre de Paris, place Saint-Gervais, les nombres sont un peu plus élevés.
Enfin MM Müntz et Aubin (1) ont trouvé sur le Pic du Midi, à 2,880 mètres, un chilfre moyen de 1,35.
La quantité d’ammoniaque renfermée dans l’air est donc assez faible; quant aux variations observées en ce qui concerne l’ammoniaque libre ou combinée, nous reviendrons sur ce sujet dans la suite.
On a vu plus haut que l’air pouvait renfermer, combinés à
(1) Comptes-rendus, 1882.
l’ammoniaque, des acides azoteux et azotique. Or, ces compo sés nitreux peuvent également exister dans l’atmosphère à l’état libre, comme l’a montré i\l. Cloëz (1). Ce savant a constaté que de l’air puisé à environ 1 m. du sol, était susceptible de faire virer au rouge de la teinture de tournesol, sans que la coloration puisse être modifiée par l’ébullition, ce qui exclut l’influence de l’acide carbqnique.
En faisant barboter de l’air dans une solution de potasse ou faisant circuler le gaz dans un long tube renfermant du carbonate de plomb, M. Gloëz a constaté la formation dans le premier cas d’azotate de potasse et dans le second cas d’azotate de plomb.
La production d’azotite et d’azotate de cuivre dans la formation de la liqueur de Schweitzer, vient confirmer ces expériences.
A Montsouris, on a dosé l’acide azotique dans l’air, en appliquant le principe de la méthode donnée par Pelouze pour l’analyse des salpêtres.
La détermination quotidienne des quantités d'acide nitrique .contenues dans l’air a montré que la proportion de cet acide subit d’un jour à l’autre de très grandes variations, et que, tandis qu’à certaines époques il n’eu existe que des traces, la proportion peut, par exemple, à la suite d’un orage, atteindre 12 milligr. par litre.
