APPAREIL
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Nous avons construit un appareil analogue à celui ayant servi à MM. Grignard et Escourrou pour réaliser les travaux dont nous avons parlé antérieurement.
Il comprend quatre parties :
1° Un générateur d’hydrogène ; 20 Un purificateur d'hydrogène ; 39 Une chambre à catalyse ;
49 Un condenseur.
10 Générateur
Le générateur est constitué par une bombe contenant de l'hydrogène électrolytique, comprimé à 180 kilos. On en règle
Apparei Îde Pitot
facilement le débit à l’aide d’un manomètre détendeur, indiquant, d’une part la pression dans la bombe, d’autre part la pression à l’intérieur des appareils qui y sont reliés.
Certains manomètres portent, en outre, un mesureur de débit indispensable pour nos expériences, puisque l’on est amené à travailler avec des vitesses d'hydrogène variables. Nous l’avons remplacé parletube de Pitot (voir figure ci-contre), qui permet d'évaluer la vitesse du gaz d’aprèsla pression
qu’il exerce pour passer dans un tube capillaire C de diamètre convenable, placé à la partie supérieure d’un tube en U dont les deux branches contiennent de l’eau colorée par un peu de fuchsine. On lit la dénivellation à l’aide d’une règle millimétrée. Cet appareil très sensible permet d'évaluer des différences de débit extrêmement faibles.
Appareil pour la Catalyse dans le vide,
2° Purificateur
Au sortir de la bombe, l'hydrogène passe dans un barboteur à permanganate, ou a bichromate acide de potassium ; puis il est débarrassé du peu d’oxygène qu'il renferme par passage dans un tube de 30 ‘ de long, contenant un tortillon de toile de cuivre chauffé au rouge par une petite grille à analyse. Ce tube est légèrement incliné pour permettre un écoulement plus facile de l’eau formée et éviter ainsi une chance de rupture.
L'eau est condensée en grande partie dans un petit ballon tubulé et, de là, l'hydrogène passe dans un barboteur à acide sulfurique et dans une série de tubes à chlorure de calcium concassé et de potasse en pastilles. Finalement, il traverse un compte bulles à huile de vaseline. Tous ces tubes et barboteurs sont soudés entre eux et réalisent une étanchéité parfaite. Ces différentes parties sont visibles sur la photographie.
3° Appareil à Catalyse (1)
Après les appareils de purification,est un second compte-bulles à huile de vaseline. Celui-ci est placé en dérivation dans un double but : tout d’abord, permettre de purger le purificateur en fermant le robinet R? et ouvrant le robinet R1; de cette façon, l'hydrogène impur est évacué au dehors, sans avoir à pénétrer dans l’appareil à catalyse, et ensuite, il indique les dépressions accidentelles provenant d’un débit insuffisant de la bombe (le liquide monte dans la boule supérieure) ou les surpressions occasionnées par une obstruction du tube à catalyse (l'hydrogène s'échappe par le barboteur).
De plus, ce compte-bulles permet de règler l’ouverture du robinet R°, donnant accès à un supplément d'hydrogène en rapport avec le débit que l’on veut obtenir dans le tube à catalyse. (Cf fonctionnement de l’appareil).
L’hydrogène purifié arrive dans le tube à catalyse par lintermédiaire de deux capillaires, permettant de faire le vide dans l’appareil. Cette partie est une des plus délicates à réaliser, avec celle permettant l'introduction des substances dans le tube laboratoire.
(1) Voir schéma.
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Le capillaire C1 reste toujours en service. C’est l'organe des vides très poussés ; il doit donc être assez fin pour que le débit d'hydrogène qui en résulte permette néanmoins de faire un vide de quelques millimètres de mercure.
Le capillaire C2,placé en dérivation,est plus gros. Il est commandé par le robinet R3 et permet de donner un débit en hydrogène plus fort et variable. Il doit être suffisamment gros pour que lon puisse faire une opération à la pression ordinaire (réduction du catalyseur).
La substance à traiter est introduite dans le tube à catalyse par une petite boule à brôme, dont la tige est formée par un capillaire très fin C3. Pour éviter l’obstruction de celui-ci, la substance est débarrassée des particules solides en suspension, par passage au travers d’une allonge dont l'extrémité est étirée encore plus finement que le capillaire précédent. Le débit est réglé de façon très précise par un système de ? robinets R4 et R5 dont le jeu très variable permet d’assurer un écoulement constant et régulier. En prenant la précaution de toujours maintenir un tampon liquide au-dessus de R5, on évite toute rentrée d’air accidentelle, provoquée par le vidage complet de la boule à brôme.
Le laboratoire à catalyse est constitué par un tube de 15-20 % de diamètre et de 30 à 35% de long, étiré aux deux extrémités. Il est garni par de la ponce recouverte de catalyseur, et maintenue par deux tampons de laine de verre ; un tampon postérieur empêchant la ponce d’être entraînée en dehors, et un tampon antérieur de 5% de long, servant de chambre de vaporisation. Le tube est placé à l’intérieur d’un four électrique, dans la région centrale où la température est uniforme. Un thermomètre placé entre le tube et la paroi du four, imdique une température d'environ 5 à 100 supérieure à celle du catalyseur. Un rhéostat permet, d'obtenir la température fixe que l’on désire.
4° Appareil de Condensation
Il comprend :
a) Un petit réfrigérant à eau R., qui condense la plupart des vapeurs qui s'échappent du laboratoire à calalyse et qui évile
Jéchauffement du robinet R6. Il est bon de laisser entre le four ‘et ce robinet une longueur de tube double de celle du réfrigérant, de facon qu’au cas où une cristallisation de la substance réduite viendrait à se produire et à former bouchon, on puisse, en faisant coulisser le réfrigérant, faire fondre les cristaux par un chauffage convenable.
b) Une burette B, où se rassemble la majeure partie des produits de la réaction, avec un robinet de vidange ;
c) Un tube à boules,en U, placé dans une cloche que l’on peut remplir d’un mélange réfrigérant (glace+sel ; —neige carbonique; —air liquide), dans les cas où l’on opère sur des substances très volatiles.
Un compte-bulles à huile de vaseline est placé à l’extrémité et permet de se rendre compte de la quantité de gaz qui s'échappe de l’appareil.
Un tube latéral T est en communication par l'intermédiaire du robinet R7, avec un gazomètre à hydrogène purifié. Il permet :
19 De prélever les liquides condensés dans la burette et le tube en UÜ, sans casser le vide dans le tube à catalyse ;
20 De faire une rentrée d'hydrogène dans l’appareil, quand on laisse refroidir le catalyseur, sans être obligé de maintenir le débit de la bombe, ce qui nécessite toujours une surveillance attentive. |
Un manomètre différentiel, avec un tube barométrique, est placé sur la conduite. On règle le vide à produire dans l’appareil au moyen d’un tube effilé t, et d’une pince à vis.
Afin d'éviter toute rentrée d’air dans l'appareil, ces différentes parties sont soudées entre elles, et le tout ne forme qu’une seule pièce. Les soudures sont faites sur place à l’aide d’un petit chalumeau à main.
Ce travail assez délicat demande un apprentissage préalable, et avant d’avoir acquis la pratique nécessaire du verre, on est sujet à bien des déconvenues.
Les robinets demandent à être choisis soigneusement et nécessitent un entretien suivi. Avant chaque opération, il est
RO
bon de les dégraisser à fond avec un petit linge de soie imbibé de benzine et de les regraisser régulièrement avec de la graisse de laine. I faut veiller également à ne pas introduire de graisse dans les capillaires. Nous avons travaillé simultanément avec deux appareils semblables.
Mise en marche - Fonctionnement
Tous les robinets étant fermés,sauf R;,on allume la grille du purificateur, et on envoie le courant d'hydrogène. Quand la toile de cuivre est portée au rouge, l'hydrogène peut être alors dirigé dans l’appareil. Pour cela, on ferme R;,ouvre Ro, Ra, Ré et Rs, la pince à vis étant ouverte à fond. Cette manœuvre établit le courant d'hydrogène dans tout l’appareil. On porte alors le four à catalyse à la température voulue en mettant au rhéostat une résistance convenable. |
Pendant ces opérations préliminaires, la substance à catalyser est introduite dans la boule à brôme à l’aide de l’allonge filtrante signalée. En créant une légère pression au-dessus du liquide, on en fait pénétrer quelques gouttes, destinées à faire tampon, au-dessus du robinet R;.
Ceci fait,on ouvre R;,on ferme R3 et on règle le courant d’hydrogène à la vitesse voulue, suivant l’action et le vide que l’on veut obtenir. Ce débit doit toujours être au moins supérieur à celui demandé par le capillaire C1. On met en communication avec la canalisation à vide, en ouvrant R3$ et on ferme doucement la pince à vis, de façon à obtenir une dépression progressive dans l’appareil, jusqu’à ce que le manomètre indique une pression légèrement inférieure à celle désirée.
On tourne ensuite tout doucement le robinet R3 jusqu’à ce qu’il ne se dégage plus rien par le compte-bulles en dérivation et que le niveau de l'huile de celui-ci reste constant. On peut alors fermer R:.
Si l'établissement du courant d'hydrogène a trop fait baisser le manomètre, on corrige à l’aide de la pince à vis.
La température du catalyseur et le vide étant au point, on envoie le liquide goutte à goutte, en réglant le débit à l’aide du système des deux robinets.
En
Pour prélever le liquide amassé dans l’appareil condenseur, sans casser le vide et sans interrompre l'opération, on ferme RG et Rs, puis on ouvre R7. Le condenseur revient ainsi à la pression ordinaire ; on soutire le liquide par les robinets Ro et Rio.
On referme ceux-ci, ainsi que R7. On ouvre R&$ et quand la dépression est suffisamment rétablie, on rouvre enfin R6. Tout ceci ne demande que quelques secondes.
Le remplacement du tube à catalyse par un autre s'effectue rapidement. Le tube, coupé à chaque extrémité du four, est retiré et remplacé par un autre que l’on ajuste et soude au chalumeau à main.
