IV LEÇON

"O" — AI R ITHOIFlillSDI,

Sommai.-- Propriétés et prépar.tion de l'aaote. — Son inertie chimique apparente. — Son action 1 l'i'Iil mùim. - Signincation icienlinque de ce mot. — Eiperience mémorable de LiToiiler. — Composition de l'air déterminée pirdei moyen» endiometriquei - Description de l'eodiomÈlre (le Tolti. — Àaaljse rie l'air par le phosphore. — L'air ut on mélange. - Ootn l'oijgène et l'afote, il renferme dn gaa acide carbonqoe, et de la Tapeur d'eau. — Eipiriencea pour déterminer les proportion! de ta substances dans l'air. — Signincation des moti ctmhutitai et umbuitiblt, d'après Laioiiier et d'aprta les chimistes moderne». — Phénomènes ehimiqnea de li combustion. — Igniticn et flamme. — La respiration eet un phénomène d'oiyditiou. — Air Ticié. — Haie dn gai acide carbonique dut l'air. — Necessila de la Tapeur aqueuse dans l'air.

Messieurs, Après l'eau, nous devons étudier l'air, qui se compose d'oxygène et d'azote. L'examen des principales propriétés de ce dernier corps, je ne dis pas son histoire chimique , nous servira d'introduction.

L'azote est un gaz incolore et inodore ; il éteint les corps en combustion, et par conséquent il est irrespirable. Sa densité est ■= 0,972 ; donc, il est plus léger que l'air. Un litre de ce gaz mesuré, dans les circonstances normales de température et de pression, pèse 1" 256. Son équivalent est — 175, si l'oxygène est ■■= i 00 ; il est — * f , si l'hydrogène est— 4 . L'écriture chimique le représente par Az ou N. Le premier signe veut dire Azote , le second Nitrogène. Par Azote, on a voulu exprimer que ce gaz est contraire à la vie, et par Nitrogène qu'il engendre le nitre. Comme l'azote constitue les f de l'air , nous en avons une source abondante dans l'atmosphère. Pour l'isoler, on place un morceau de phosphore dans une petite capsule soutenue par une rondelle de liège qui nage sur l'eau d'une cuve ; on enflamme le phosphore et on recouvre immédiatement la capsule avec une grande cloche ï,fig.

29); le phosphore brûle aux dépens de l'oxygène de l'air confiné , et se transforme en acide phosphorique que l'eau absorbe. La flamme éteinte, et la cloche refroidie, on trouvera que le volume primitif de l'air est réduit è peu près à ~. Hais cet azote est loin Tig. ». d'être pur ; il contient encore i à 5

centièmes d'oxygène ; pour l'en priver tout è fait, on le transvase

dans des éprouvettes où l'on introduit un bâton de phosphore; l'oxygène sera , peu à peu , absorbé entièrement par cette substance. On s'en assure en regardant les éprouvettes dans l'obscurité ; si l'azote qu'elles renferment est pur , le phosphore ne doit donner aucune lueur.

On prépare de l'azote d'une extrême pureté en faisant passer un courant d'air par un tube en verre rempli de planures de cuivre , et adapté sur une auge en tôle ou se trouvent des charbons ardents (fig. 30).

Le siphon S détermine la chute d'un filet d'eau dans le flacon P. L'air que celui-ci contient est obligé, pour sortir, de traverser les

deux tubes ( et t'. Le premier t contient de la pierre ponce imbibée de potasse caustique qui enlèvera à l'air son acide carbonique; l'autre tube f contient de la pierre ponce imbibée d'acide sulfuriqye qui enlèvera à l'air son humidité. L'air, ainsi épuré , arrive dans le tube T, où il trouve le cuivre incandescent auquel il abandonne tout son oxygène ; l'azote passe dans l'éprouvette E \

1. M. Co«enwinder a puMié on procédé fort commode pour préparer l'aiote ; il consista à faire agir t'hydrocblorate d'uninuniaqne sur le nitrile de potasse. Voici comment il prépare ce denier tel : il tait passer do gai nïtreui ( provenant de la décomposition de I p. d'amidon par (Dp. d'acide nitrique] dans une dissolution de potasse caustique (densité l,3S) jusqu'à ce que la liqueur soit devenue fr»ncnement acide; il y ajoute ensuite nu j'en de potasse caustique pour la rendre très-légèrement alcaline.

Quand on vent préparer de l'aiote , il suffit de mêler un volume de celle liqueur

Dans l'histoire chimique de ce gaz, il est une circonstance qui fit naître jadis un singulier doute : l'azote n'a que des propriétés négatives ; on dit ce qu'il ne fait pas, et Ton ne dit pas ce qu'il fait.-détte absence de caractères positifs fit douter de son individualité ; on se demanda si l'on devait considérer comme étant simple un corps qui ne se combinait directement avec aucun autre corps. À cause de son inertie, on crut que ses affinités étaient satisfaites, ce qui excluait l'idée d'une substance simple.

Mais, plus tard , l'expérience fit reconnaître que l'azote entrait dans des combinaisons bien définies, et qu'il en sortait avec toutes ses propriétés. Ainsi , l'oxygène et l'hydrogène (pour ne parler que des corps qui nous sont connus) peuvent se combiner avec l'azote : le premier directement , tous les deux à Y état naissant. Cette condition, appelée état naissant , demande toute votre attention, car il y a nombre de composés qui ne peuvent s'effectuer qu'autant que les éléments qui doivent les former ne sont pas dans cet état spécial. On entend par état naissant la condition dans laquelle se trouve une molécule à l'instant où elle se sépare d'une combinaison. Sans qu'on en sache la cause, il est incontestable que deux molécules, indifférentes Tune pour l'autre dans les circonstances ordinaires, se combinent immédiatement si elles se rencontrent , lorsque l'une d'elles ou toutes les deux se dégagent d'une combinaison dont elles faisaient partie. Vous mettrez en vain de l'azote en contact avec de l'hydrogène ou de l'oxygène : ces gaz ne s'y combineront pas ; mais, par un courant électrique, décomposez de l'eau qui tienne en dissolution de l'air, vous obtiendrez un peu d'ammoniaque (hydrogène et azote), et un peu d'acide azotique (azote et oxygène). L'eau décomposée par le courant électrique met en liberté ses deux éléments, qui rencontrent l'azote de l'air dissous et s'y combinent. Il a fallu qu'ils sortissent d'une combinaison , sans cela ils n'auraient pas eu de prise sur l'azote. II demeure donc prouvé que ce gaz se combine directement avec d'autres corps pour former des composés nettement définis. Prouvons maintenant qu'il s'en sépare en gardant toutes ses propriétés et ses caractères.

Je verse une dissolution de chlore dans un tube jusqu'à ce qu'il en contienne les ~ de sa capacité, et j'achève de le remplir avec une dissolution d'ammoniaque ; je le renverse sur le mercure, et vous allez voir qu'au moment où les deux liquides se mêlent , il se

arec trois de dissoin tion concentrée de chlorhydrate d'ammoniaque (sel ammoniac ordinaire ), et de chanfier légèrement le mélange dans un ballon : on lave le gaz avec de l'acide snlfuriqne, ponr le priver d'un peu d'ammoniaque. Quand on a une provision de nitrite de potasse, la préparation de l'azote devient prompte et facile.

Bit CHIMIE ÉLÉMENTAIRE.

manifeste une effervescence dans leur masse, et un gaz gagne la partie supérieure du récipient. Ce gaz n'est autre que de l'azote. Comment s'est-il formé? L'ammoniaque se compose d'azote et d'hvdrogène ; le chlore s'est emparé de ce dernier élément , l'autre est devenu libre.

Je tiens moins à vous faire saisir la réaction en elle-même, que le fait de la mise en liberté de l'azote ; car le point principal que je veux établir dans ce moment , c'est que ce gaz peut entrer directement , malgré sa paresse apparente, dans des combinaisons définies, et en sortir avec tons ses caractères. J'ajoute qu'il existe peutêtre peu de corps donnant lieu â des composés aussi remarquables que lui. Avec l'hydrogène, il forme l'ammoniaque ; avec l'oxygène, il forme l'acide nitrique ; avec l'oxygène, l'hydrogène et le carbone, il constitue les tissus animaux et les organes rudimentairos des plantes ; il est un des éléments indispensables de l'organisation, comme il l'est de la respiration, car il tempère, par sa présence dans l'air, l'énergie de l'oxygène, et permet ainsi aux ani- . maux de respirer à leur aise.

Je ne vous en dirai pas davantage sur l'azote. Nous reprendrons plus tard l'histoire chimique de ce gaz, selon le programme que nous nous sommes proposé de suivre. Ce que nous venons d'exposer nous suffira pour étudier l'air, qui est le sujet principal de cette leçon.

Les anciens considéraient l'air comme un élément. Vers la moitié du xvii* siècle, on soupçonna qu'il était un corps composé. La gloire d'en déterminer la véritable nature était encore réservée à Lavoisier. Il est remarquable qu'en général on arrive aux grandes découvertes par des moyens très-simples. Voici comment Lavoisier ouvrit aux sciences naturelles la plus large voie qu'elles aient eueà

Fig. ai.

parcourir; il introduisit du mercure dans un ballon à long col recourbé, ainsi que vous le voyez dans le dessin ci-joint (jig. 31 ) ; il le

mit qp communication avec une cloche P placée dans un bain de mer* cure R S ; il fit monter du métal dans cette cloche, à l'aide d'un siphon, jusqu'à la hauteur L, Le ballon reposait sur un fourneau. Après avoir marqué soigneusement le niveau L, il chauffa le ballon autant qu'il fut nécessaire pour que le mercure entrât en ébullition. L'expérience durait depuis deux jours , lorsqu'il vit sur la surface du mercure bouillant de petites lamelles rouges qui , pendant quatre à cinq jours, augmentèrent en nombre et en volume ; puis le phénomène s'arrêta, bien que l'expérience eût marché jusqu'au douzième jour. Dès que tout l'appareil fut refroidi , il mesura le niveau du métal dans la cloche P, et vit ainsi que l'air de l'appareil avait diminué environ d'un sixième, et qu'il ne pouvait plus servir ni à la respiration, ni à la combustion ; effectivement , les animaux y périssaient et les lumières s'y éteignaient sur-le-champ. D'un autre côté, les lamelles rouges qui s'étaient formées à la surface du mercure, chauffées dans une petite cornue, se décomposèrent en mercure métallique et en un gaz dans lequel les lumières brûlaient avec éclat. Ce gaz, mêlé avec l'air de l'appareil , lui communiquait toutes les propriétés de l'air ordinaire. Lavoisier conclut de cette expérience que l'air atmosphérique est composé de deux gaz de nature différente et pour ainsi dire opposée , l'un incapable d'entretenir la combustion et la respiration ; l'autre, au contraire, très-favorable à l'une et à l'autre.

Jamais expérience ne fut ni plus simple ni mieux conçue que celle-ci. Elle fut une analyse et une synthèse à la fois, et ne put laisser le moindre doute sur la netteté de son résultat. Cependant, la véritable composition de l'air n'a été définitivement établie que dans notre siècle, et grâce aux efforts réunis des plus grandes capacités de la science.

Le moyen classique pour analyser l'air consiste dans l'emploi de l'eudiomètre à eau. Cet instrument a été inventé par Volta. Bien qu'aujourd'hui il soit devenu insuffisant pour des déterminations très-exactes, il ne mérite pas moins d'être connu comme un monument historique, car, entre les mains de MM. Gay-Lussac et de Humboldt, il servit , il y a bientôt cinquante ans, à fixer la composition de l'air.

Cet instrument (fig. 32) se compose d'un cylindre AB en verre, adapté par sa base dans une monture en laiton BC à robinet R, et par son sommet dans une monture en laiton A D à robinet R'. Les deux montures communiquent entre elles par la bande métallique b : la supérieure AD est traversée par un petit tube en verre v qui porte mastiquée dans son axe une tige métallique t ; l'extrémité intérieure de cette tige se courbe pour s'approcher de la paroi

intérieure de la monture et faciliter ainsi le passage à une étincelle électrique ; l'extrémité extérieure se termine par une sphère.

L'entonnoir C permet d'introduire facilement les gaz dans le cylindre ; D est une espèce de capsule, au centre perforé de laquelle se visse le tube gradué 0 E , qui , par le robinet R', communique avec A B. Vous allez comprendre le jeu de cet instrument par l'analyse de l'air que je vais faire sous vos yeux.

Je dévisse le tube gradué OE, je le remplis d'eau et j'y introduis 4 00 divisions d'air et 400 divisions d'hydrogène pur. Je mesure chaque gaz en plongeant le tube de telle sorte que les deux niveaux extérieur et intérieur coïncident parfaitement. Il est inutile de dire que les proportions des deux gaz peuvent ne pas être exactement égales; il suffît qu'elles soient mesurées avec soin. Après avoir ouvert les deux robinets, je remplis d'eau le cylindre en le plongeant dans la cuve et je ferme ensuite le robinet R' ; je soulève le cylindre, et par l'entonnoir C j'y fais passer le mélange gazeux du tube O E ; je ferme le robinet R et je posé l'eudiomètre sur la planchette de la cuve. Je vais maintenant , à l'aide de l'électrophore, donner une étincelle électrique à la petite sphère t. Cette étincelle traversera le mélange gazeux pour s'élancer dans la monture A D, et de là s'écouler par la bande de communication 6. Vous avez vu de la lumière dans l'intérieur au moment où j'ai donné l'étincelle, ce qui prouve que la détonation a eu lieu ; cela est si vrai que, si j'ouvre le robinet R , on voit l'eau monter : signe certain qu'une partie du mélange gazeux a disparu. 11 s'agit maintenant de mesurer ce qui reste. Pour cela, je visse au centre de la capsule D le tube O E rempli d'eau, j'ouvre le robinet R' et je fais ainsi passer le résidu dans le tube gradué. Je dévisse ce tube, et après l'avoir plongé verticalement dans l'eau jusqu'à la rencontre des deux niveaux, je trouve que son contenu n'est plus que de 437 divisions : la détonation en a donc fait disparaître 63.

Notons ces résultats, et avant de les discuter, rendons-nous

Pig. 32.

compte de la marche que nous avons suivie pour les obtenir.

Air 400

Hydrogène 400

Après détonation. ... 437 Gaz disparu 63

Nous savions d'avance que l'air se compose d'oxygène et d'azote ; nous savions aussi qu'un volume d'oxygène en exige deux d'hydrogène pour former de l'eau. Lorsque, pour 400 d'air, nous avons mis autant d'hydrogène, nous n'ignorions pas que ce dernier était en excès, puisque nous avions appris incidemment que l'air ne renferme pas, à beaucoup près, la moitié de son volume d'oxygène ; mais cet excès ne nous a pas préoccupés, car nous étions sûrs de l'apprécier ; en effet, lors de la synthèse de l'eau, nous avons vu que les deux tiers du mélange détonant que l'étincelle fait disparaître sont de l'hydrogène. Dans notre expérience, le volume disparu est égal à 63. Or d'après ce que nous venons de dire, les deux tiers de ce chiffre représentent l'hydrogène ; l'autre tiers l'oxygène : divisons donc ce chiffre par trois, le quotient nous donnera la quantité d'oxygène qui se trouvait dans les 400 parties

fil d'air que nous venons d'analyser. Ainsi — = 24 .Cent parties d'air

se composent donc de 24 d'oxygène et de 79 d'azote. Mais comme 24 volumes d'oxygène en exigent 42 d'hydrogène pour former de l'eau, il est évident que nous avions mis 58 volumes ou divisions de trop de ce dernier gaz. Si l'on faisait, en effet, détonner encore une fois le résidu gazeux après lui avoir ajouté un excès d'oxygène, on verrait disparaître 87 divisions, dont les deux tiers = 58 seraient représentés par de l'hydrogène, ce qui prouverait la justesse de l'analyse précédente.

Avant d'aller plus loin, je dois vous faire observer que, dans les expériences eudiométriques, les excès des gaz que l'on fait intervenir doivent avoir des limites. Si j'eusse opéré sur un grand excès ou d'hydrogène ou d'oxygène , la détonation n'aurait pas eu lieu, ou elle aurait été incomplète ; ou bien encore, il se serait formé des produits qui , absorbés par l'eau, auraient amené à une fausse appréciation du résultat définitif. Voyez un exemple de ce qui peut arriver lorsqu'on dépasse certaines limites.

EXEMPLE DE MÉLANGES DÉTONANTS DONT LA COMBUSTION DETER- MINEE PAR L'ÉTINCELLE ÉLECTRIQUE N'EST PAS COMPLÈTE.

No 1 Azote 666

Oxygène... 111 Hydrogène. 222

No 2 Hydrogène. 1,000 ; Oxygène... 200 i

No 3 Air 1,000

Oxygène ... 48 Hydrogène. 96

No 4 Oxygène... 1,000 j Hydrogène. 500 j Air 1,000

N« 5 Oxygène... 500 Hydrogène. 1,000

Résidu après Résidu Portion échappée

la combustion. calculé. à la combustion.

La troisième colonne de ce tableau indique le résidu calculé, c'est-à-dire le résidu qu'on aurait dû trouver après la détonation, si la combustion avait été complète. Le numéro 3 représente un cas dans lequel les ^ du mélange explosif ont échappé à la combustion. Le numéro 4 doit principalement fixer votre attention dans ce moment, car il offre un exemple qui se rattache à la contreépreuve dont je vous parlais il y a un instant. Trois fois plus d'oxy* gène qu'il n'en faut pour brûler tout l'hydrogène, ont été un obstacle à la combustion complète de ce gaz. Le numéro 5 offre un exemple d'un résultat tout contraire. Au lieu d'un résidu, il y a eu perte ; au lieu de \ ,000, il est resté 962. Cela paraîtrait inexplicable si l'on ne savait que dans certains cas, lorsque dans le mélange explosif il se trouve de l'azote, ce gaz peut se combiner directement avec l'oxygène et former des composés nitreux absorbables par l'eau aussi bien que par le mercure. Dans les analyses eudiométriques, par l'étincelle électrique, il faut donc que les mélanges soient bien entendus ; on y parvient par des tâtonnements préalables, sans lesquels ou peut ou ne pas avoir une combustion complète, ou former des produits nitreux qui rendraient inexact le résultat de l'expérience.

Nous avons trouvé que l'air se compose de 21 oxygène et de 79 d'azote. Ce résultat approche beaucoup de la vérité, et l'on ne peut demander davantage à une expérience faite séance tenante ; mais souvenez- vous que l'eau renferme de l'air, et que cette portion d'eau qui se trouve dans l'eudiomètre au moment de la combustion, en laisse échapper à cause du vide qui se forme dans l'intérieur de l'instrument. Ajoutez la grande difficulté de faire de

QUATBIBMB LEÇON. 93

bons mesurages et de lire sur les échelles graduées , si l'on ne prend pas des précautions, impraticables lorsque le temps presse. Avec ces précautions et en se servant de certains eudiomètres à mercure (véritables chefs-d'œuvre de sagacité et de prévoyance scientifique ) construits de telle sorte qu'il est aisé d'éviter toutes les causes d'erreur, on trouve que la composition de l'air, abstraction faite de la vapeur d'eau et du peu d'acide carbonique qu'il contient, est de

20,90 volumes d'oxygène , 79,40 volumes d'azote ,

ou en d'autres termes , 209 centimètres cubes d'oxygène ,

794 — — d'hydrogène»

4 ,000 — — ou un litre d'air.

Si d'après cette composition en volumes on calcule la composition en poids , on trouve que 400 parties d'air se composent de

23,40 d'oxygène, 76,90 d'azote,

Ce calcul est extrêmement simple , et je vais le faire sous vos yeux , pour que vous voyiez une fois de plus comment on passe de la connaissance des volumes à celle des poids. Si un litre d'oxygène pèse 4V 42976, le poids de 209 litres sera de 298«r 849. De même , 794 litres d'azote pèseront 994«r 4 28 , puisqu'un litre de ce gaz pèse 4«r 2568. Le poids total de 4,000 litres d'air sera de 4292«r, 947. On a donc tous les éléments pour poser la proportion 4 292,9 i7: 4000 : : 298,849 : x.

d'où a?==»23,4 oxygène.

Si l'on répète le même calcul pour l'azote , on trouvera nécessairement 769.

Nous savons déjà par quel procédé on passe de la composition centésimale à celle exprimée par équivalents, et comment des équivalents on arrive à la formule ; mais dans le cas actuel , on ne peut pas faire l'application de ce procédé , car les proportions des deux gaz ne sont pas entre elles dans des rapports simples. En effet , si l'air était composé de 20 volumes d'oxygène et de 80 volumes d'azote , rien ne serait plus facile que d'arriver à la formule O Az4 ; ces proportions n'existant pas, il faut considérer l'air comme

étant un mélange, ou renoncer à la loi des proportions définies. D'autres faits confirment cette conclusion : Nous avons dit ailleurs que l'air qu'on retire de l'eau, au moyen de l'ébullition, est plus riche en oxygène que l'air normal. Généralement l'eau de bonne qualité en donne qui contient 32 volumes d'oxygène, au lieu de 21 . D'un autre côté , on connaît les coefficients de solubilité de l'oxygène et de l'azote ; on sait que le premier est plus fort que le dernier, si bien qu'on peut calculer d'avance la quantité respective de chaque gaz qui se dissoudra, ce qui est inconciliable avec l'idée de combinaison. Enfin , dans l'absence complète de phénomènes calorifiques, lorsqu'on mêle les deux gaz ou lorsqu'on les sépare , on trouve une dernière preuve que l'air n'est point une combinaison, mais un mélange.

Pour établir la composition de l'air, je ne vous ai fait connaître que des moyens peu accessibles ; tout le monde ne peut pas disposer d'un eudiomètre de Volta, d'une cuve à eau et d'un électrophore. A plus forte raison , tout le monde n'a pas à sa disposition ces eudiomètres ingénieux, dont je vous parlais il y a un instant \ D'un autre côté , il est important quelquefois de connaître la composition de l'air d'une localité ; ou bien encore , et c'est le cas le plus fréquent , on peut avoir intérêt à savoir jusqu'à quel point

une eau est potable , en appréciant la nature de \U l'air qu'elle renferme. Je dois donc vous parler

d'un procédé très-facile d'analyse, et qui n'exige pas l'emploi d'un grand nombre d'instruments. Il y a quelques heures, j'ai introduit dans ce tube gradué (fig. 33) 50cc d'air et une baguette de phosphore ; je vais maintenant retirer cette ba- Pig. 33. guette et voir de combien le volume a diminué. Il n'est plus que de 39** £. La diminution s'élève donc à 40cc^. Comme le volume disparu représente l'oxygène qui a été absorbé par le phosphore , j'en conclus que l'air analysé se compose de 79 volumes d'azote et de 24 volumes d'oxygène *. Vous voyez , Mes-

i. Four se faire une idée de ces eudiomètres, il faut lire ce que M. Doyère en a publié dans le 28e volume des Annales de chimie et de physique (3e série ), et ce que M. Regnanlt en a écrit, à l'occasion de l'analyse des gaz, dans le 4« volume de son Cours élémentaire de chimie.

2. M. Liebig a fait l'application d'une ancienne observation de M. Ghevreul , en indiquant aux chimistes l'acide pyrogallique comme un moyen prompt , précis et commode pour analyser Pair. Voici comment M. Liebig s'exprime à ce sujet. ( Voir Comptes rendus de l'Académie , t. xxxn, p. 54-59 ) : • ... L'air dont on devait absor- « ber l'acide carbonique et l'oxygène a été mesuré dans des tubes gradués de la

• capacité de 30 c. m. c.; chaque centimètre cube était divisé en 5 parties. Après

• avoir rempli les tubes aux deux tiers avec de l'air, on y a introduit , à l'aide d'une

sieurs, que pour faire cette analyse, je n'ai eu besoin que d'un tube gradué et d'une baguette de phosphore ; objets que l'on peut faire voyager très-aisément. Ce procédé suffit pour arrivera des résultats approximatifs, surtout quand il s'agit de savoir si l'air qu'on expérimente, varie considérablement de l'air ordinaire ; mais à part cette circonstance , rien n'est plus grossier. Je ne vous le signale que parce qu'il est très-commode quand on n'a pas un laboratoire à sa disposition ; mais je suis bien éloigné de vous le donner comme exemple d'un bon moyen analytique. On peut, il est vrai, au moyen du phosphore faire une analyse fort exacte de l'air, mais en opérant autrement : je vais vous donner une idée de ce qu'il faudrait faire. D'abord on doit vérifier l'exactitude de la graduation gravée sur le tube ; ensuite il faut opérer sur le mercure et non sur l'eau. L'air que l'on introduit doit être privé d'acide carbonique ; pour le mesurer, il faut s'assurer de la verticalité du tube, tenir compte des deux niveaux et lire avec une lunette horizontale ; les parois intérieures seront humectées , pour que l'air se sature de vapeur aqueuse. De cette manière, connaissant la température et la pression atmosphérique au moment du mesurage , on tiendra compte de la force élastique de la vapeur à cette même température, pour ne pas confondre le volume apparent avec le volume réel : on introduira alors une balle de phosphore soutenue par un fil en platine ; et lorsque après plusieurs heures de contact , on sera sûr que le volume de l'air est devenu stationnaire, on retirera la balle, et on mesurera avec soin l'air restant, sans oublier de consulter le baromètre et le thermomètre, pour avoir la pression de la température au moment des deux mesurages. Du reste, les calculs à faire seront très-faciles au moyen d'une table des forces élastiques de la vapeur , et si l'on se souvient du coefficient de

pipette recourbée , une quantité s'élevant à ~ ou à ^, d'une solution de potasse de 1,4 densité (1 p. d'hydrate de potasse et 2 p. d'eau). En imprimant rapidement quelques mouvements de bas en haut, dans la cuve à mercure, au tube gradué, on étendait la solution alcaline sur les parois du tube, et l'absorption terminée, on lisait le volume diminué.

■ Quand l'air analysé est desséché préalablement à l'aide du chlorure de calcium, le volume du gaz disparu donne exactement la proportion d'acide carbonique. Mais dans le cas où 1 on opère sur l'air humide , cette détermination est entachée d'une erreur due à l'absorption des vapeurs aqueuses par la solution concentrée de potasse.

• Quand on a ainsi déterminé l'acide carbonique , on introduit dans le même tnbe, à l'aide d'une seconde pipette, une solution de 1 p. d'acide pyrogalliqne dans 5 à 6 p d'eau, et l'on en ajoute assez pour que le volume de la solution acide soit égal à la moitié du volume de la solution de potasse. On étend , par quelques secousses , les liquides mélangés sur les parois du tube , et Ton mesure , quand l'absorption est complète, le volume du résidu d'azote , etc. , etc. •

dilatation des gaz , données que Ton trouve dans tous les traités de physique.

La composition que nous venons d'admettre pour l'air suppose que nous avons fait abstraction de tout ce qui lui est étranger , mais qui s'y trouve , toutefois, constamment ; car l'air n'est jamais dépourvu de vapeur aqueuse et de gaz acide carbonique. Quelle que soit la localité ou la saison , vous verrez toujours une couche d'humidité se former à la surface d'un corps dont la température sera de beaucoup inférieure à celle de l'air ambiant. Quelle que soit la localité ou la saison, vous verrez l'eau de chaux, qui est limpide , devenir laiteuse dès qu'elle restera exposée quelque temps à l'air. Le premier fait prouve que dans l'atmosphère il y a toujours de la vapeur d'eau ; le second f démontre la présence constante du gaz acide carbonique.

Mais si la présence de la vapeur aqueuse et de l'acide carbonique est constante dans l'air, leurs proportions varient beaucoup. L'air est plus ou moins humide , selon les circonstances : plus il géra chaud , plus il contiendra de vapeur ; si bien que , pendant l'hiver , une masse d'air peut en être saturée , et en contenir beaucoup moins qu'une pareille masse pendant l'été, quand même cette dernière serait encore loin de son point de saturation. Pour l'acide carbonique , il ne peut être question ni de saturation, ni de température , puisque ce gaz ne s'y trouve jamais au delà de iTrro mais il n'en est pas moins sujet à des variations fréquentes, tant dans les lieux habités, dans les quartiers populeux des villes, que dans les campagnes et en plein air. Voilà pourquoi tous les expérimentateurs qui ont voulu déterminer les proportions rigoureuses de l'oxygène et de l'azote dans l'air, se sont toujours préoccupés d'éliminer l'humidité et l'acide carbonique, ou du moins de tenir compte de leurs proportions relatives.

Au commencement de la séance , en vous parlant de la préparation de l'azote , je vous ai fait voir par quels artifices on peut saisir au passage le gaz acide carbonique et la vapeur aqueuse qui accompagnent toujours l'air atmosphérique ; maintenant , je vais vous faire voir de quelle manière on peut doser l'une et l'autre. Le flacon F (fig. 34) , que nous appellerons flacon aspirateur , est rempli d'eau et communique avec les tubes a , 6, c, rf, e, /. Ces tubes contiennent de la pierre ponce grossièrement concassée ; cette pierre est imbibée d'acide sulfurique dans les deux premiers et les deux derniers tubes a, 6, c, /; d'une dissolution de potasse dans les deux du milieu c , d. Le tube droit, t , sort de la pièce où l'on fait l'expérience et va puiser l'air que l'on veut examiner ; à la tubulure s' est adapté le tube

qui met en communication le flacon aspirateur F avec la série des tubes à pierre ponce; à la tubulures est ajusté ud thermomètre et un tube de dégagement : au-dessous du robinet rse trouve un vase jaugé V, dont la capacité est connue, jusqu'au trait 0. Si je ferme les robinets r" r'", et si j'ouvre les robinets r' r, l'eau passe de l'aspirateur F dans le vase V, et aulant il s'en écoule , autant il entre d'air ; de façon que lorsque l'eau aura atteint le trait 0, que nous supposerons marquer 40 litres, le même volume d'air aura pénétré dans le vase F, en parcourant les tubes/, e, d, c, 6, «. Qu'arrivera- t-il à l'air pendant son trajet? L'acide sulfurique des

tubes f, e, lui enlèvera sa vapeur aqueuse; la potasse des tubes d, c lui enlèvera son acide carbonique; mais l'air étant sec lorsqu'il arrive dans les tubes d, c, il so saturera d'humidité. On le desséchera, en mettant sur son passage le tube Ô, où il trouve encore de l'acide sulfurique : le tube a est destiné à empêcher que la vapeur aqueuse de l'aspirateur F n' arrive en b.

La disposition de l'appareil est telle qu'on pourra opérer sur autant d'air qu'on voudra. A cet effet, on n'aura qu'à remplir d'eau successivement l'aspirateur F; ce à quoi on parviendra sans peine, en fermant d'abord les robinets r r', et en ouvrant ensuite le robinet r'", qui donne entrée à l'eau, et le robinet r", qui donne issue à l'air déjà analysé.

Si, avant de commencer l'expérience , on a pesé ensemble les tubes /, é, et pareillement ensemble les tubes tf, c, 6, il est évident que par une nouvelle pesée faite après l'expérience, on saura combien un volume connu d'air contenait de vapeur aqueuse et d'adde carbonique , puisqu'il a abandonné la première aux tubes /, e, et le second aux tubes d, c, b, dont on a apprécié l'augmentation de poids. Pour déterminer avec précision la quantité d'air qui a remplacé l'eau , il faut tenir compte de la pression barométrique, de la température et de la force élastique de la vapeur dans l'intérieur du flacon F. On parvient ainsi à prouver que la quantité de l'acide carbonique de l'air oscille entre et

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Ainsi , les principes qui , réunis , forment l'air atmosphérique sont : l'oxygène et l'azote dans des proportions constantes ; le gaz acide carbonique dans la proportion moyenne de -— ^ : et la vapeur d'eau en proportions très-variables. Bien d'autres principes s'y trouvent sans doute, car sur tous les points de la terre s'accomplissent à chaque instant des phénomènes chimiques dont les produits gazeux entrent dans l'air; les volcans vomissent des fluides aériformes de nature très-complexe ; l'eau, en s' évaporant, entraîne avec elle une faible partie des principes fixes qu'elle tient en dissolution ; la foudre, en sillonnant l'espace, engendre de l'acide nitrique et de l'ammoniaque. Vous voyez donc , Messieurs, que si quatre principes représentent la composition ordinaire de l'air, il n'en est pas moins certain que dans l'atmosphère il en existe une multitude d'autres que nos moyens analytiques ne mettent pas en évidence.

Maintenant que nous connaissons l'air sous le rapport de sa nature chimique, étudions-en les fonctions suivant qu'elles se rattachent à l'un ou à l'autre de ses principes.

Nous savons que si un corps brûle dans l'air, c'est qu'il y trouve de l'oxygène. Dans l'acception ordinaire , combustion et fixation d'oxygène expriment donc le même fait. Mais il ne faut pas confondre les phénomènes , qui dans certains cas accompagnent la combustion , avec la combustion elle-même ; lorsque vous voyez du charbon qui brûle , vous associez par la pensée le fait de son incandescence à celui de la fixation de l'oxygène sur sa matière; vous concevez ainsi l'idée da la combustion. Mais, toutes les fois que vous verrez du charbon incandescent ne concluez pas qu'il est tel parce qu'il se combine avec l'oxygène. En effet, lorsqu'on rapproche les pôles en charbon d'une forte pile. électrique, ils deviennent lumineux ; un fil de platine, métal que l'oxygène n'attaque pas, s'échauffe jusqu'au blanc lorsqu'il ferme un cir-

QUATRIÈME LBÇON. 99

cuit vol taïque puissant. Les phénomènes simultanés de lumière et de chaleur ne sont donc pas toujours le résultat d'une fixation d'oxygène , et l'incandescence ou l'ignition ne doivent pas être confondues avec la combustion. Je n'en dirai pas davantage sur ce point, mais j'insisterai sur la portée du mot combustion , qui dans le langage de Lavoisier, signifiait combinaison des corps avec l'oxygène. A cette époque-là , on croyait que ces combinaisons seules pouvaient dans certains cas, au moment de leur formation , développer de la lumière et de la chaleur , et l'on appelait combustibles les corps capables de se combiner à l'oxygène. Ainsi, ce gaz était regardé comme le soutien de la combustion et le comburant par excellence. Mais on a reconnu depuis que beaucoup d'actions chimiques, autres que l'oxygénation, pouvaient produire de la chaleur et de la lumière , et que le phénomène de combustion, tel que l'envisageait Lavoisier, n'était qu'un cas particulier des phénomènes calorifiques qui accompagnent les combinaisons. Vous devez vous souvenir que dans la première séance, vous avez vu se manifester de la lumière lorsque j'ai projeté de l'arsenic en poudre dans un flacon rempli de chlore. Voilà donc un exemple d'un phénomène de combustion dans le sens de Lavoisier; et cependant il n'y a intervention ni d'air ni d'oxygène. Si aujourd'hui on attache encore au mot combustion l'idée de fixation de l'oxygène, et au mot combustible l'idée d'un corps capable de se combiner avec ce gaz , c'est par une convention tacite , et non parce qu'il y a dans l'acte de la combinaison développement de chaleur et de lumière; on se garde bien de conclure que l'existence de ces deux phénomènes soit un indice infaillible de combustion , dans le sens de fixation d'oxygène.

C'est à ce point de vue que je vous disais , en parlant de l'hydrogène, que, dans la pensée des chimistes, oxydation et combustion sont deux mots équivalents. Toutefois , dans le langage ordinaire , le mot combustion exprime développement de chaleur et de lumière , et le mot combustible s'applique plus exclusivement à une classe de corps dont l'emploi habituel a pour résultat ces deux phénomènes. Ainsi , par pure convention , et pour me conformer au langage ordinaire , j'entendrai désormais par combustion la fixation de l'oxygène avec dégagement de chaleur et de lumière, et je conserverai au mot oxydation le sens scientifique, c'est-à-dire combinaison de l'oxygène , abstraction faite des phénomènes qui l'accompagnent. En un mot , la combustion ne sera pour nous qu'un cas particulier de l'oxydation.

Pour nous rendre compte, au point de vue chimique, du phénomène de la combustion avec incandescence, et du même phéno-

mène avec incandescence et flamme, examinons ce qui a lieu si l'on met le feu à un morceau d'amadou attaché à l'extrémité d'un mince ressort en acier contourné en spirale. On voit l'amadou brûler et se consumer, sans que la spirale métallique éprouve aucun changement , si ce n'est une certaine élévation de température occasionnée par son contact avec l'amadou embrasé. Mais si , au lieu de faire l'expérience à l'air libre, on la fait dans une atmosphère d'oxygène, on voit d'abord l'amadou brûler avec plus d'éclat, puis le fer brûler à son tour en faisant jaillir de fortes et brillantes étincelles , ce qui présente Tune des plus curieuses expériences de la chimie ; enfin , on voit la spirale se raccourcir et disparaître : elle s'est convertie en une multitude de petits globules d'une matière brune, dure, sans éclat, composée de fer et d'oxygène. Le métal s'est donc combiné avec ce gaz , et nous devons attribuer à cet acte de combinaison l'incandescence que nous avons vue. Mais ce détail ne doit pas nous arrêter plus longtemps ; il faut chercher par quelle raison l'expérience a réussi lorsqu'elle a été faite dans l'oxygène, tandis qu'elle n'a pas réussi dans l'air. L'amadou a brûlé dans l'air, mais non pas avec autant d'énergie que dans l'oxygène ; la chaleur développée dans le même laps de temps a été moindre dans le premier cas que dans le second ; l'extrémité de la spirale ne s'est pas assez échauffée pour déterminer sur elle une fixation d'oxygène atmosphérique ; par conséquent, une fois l'amadou consumé, la combustion s'est arrêtée. Dans l'oxygène seul , au contraire, l'extrémité de la spirale s'étant échauffée davantage, elle a pu fixer de ce gaz et s'allumer ; dès lors, la température augmentée s'est communiquée aux parties voisines, qui se sont allumées à leur tour, et , de proche en proche, toute la spirale a brûlé. Cependant , dira-t-on, il y a de l'oxygène dans l'air, et la spirale d'acier aurait pu en trouver plus que dans uu flacon. Mais l'oxygène de l'air est mêlé à une grande quantité d'azote, et ce gaz, participant à la chaleur dégagée par la combustion de l'amadou, n'a pas permis au métal de s'échauffer assez pour entrer en combustion. Cela vous explique pourquoi il peut arriver que, dans les expériences eudiométriques, la combustion, des mélanges explosifs ou n'est pas complète, ou ne se fait même pas*. C'est ce qui a lieu lorsque avec des gaz qui doivent se combiner, il s'en trouve en grande quantité, d'autres qui ne participent pas à la combinaison. L'étincelle peut déterminer un commencement de combus-

1 . Od entend ici par mélange explosif la somme des gai qui doivent se combiner. Dans un mélange formé de 200 volumes d'oxygène et de 50 volumes d'hydrogène , il n'y en a que 75 de mélange explosif.

tion ; la chaleur qui en provient peut la propager à d'autres portions du mélange explosif; mais lorsque la quantité de celui-ci devient très-faible comparativement à celle du gaz inerte, la chaleur, se distribuant dans toute la masse, ne suffît plus pour continuer le phénomène. Le gaz inerte ou passif joue alors un rôle refroidissant. On conçoit que plus la cause refroidissante augmente, moins facile devient la combustion du mélange explosif, si bien qu'elle peut même ne pas commencer.

Nous avons vu le cas d'une combustion avec incandescence ; nous avons vu un corps qui , fortement chauffé dans un point de sa masse, s'est combiné avec l'oxygène dans ce point ; la chaleur provenant de cette combinaison s'est communiquée au point voisin, où elle a déterminé une nouvelle fixation d'oxygène, laquelle, à son tour, a dégagé assez de chaleur pour faire brûler un autre point voisin , et ainsi de suite. Si tous les points de ce corps s'étaient trouvés simultanément à une température assez élevée pour se combiner avec l'oxygène, la combustion aurait éclaté sur toute la masse.

Voyons maintenant le cas d'une combustion avec flamme. Si l'on chauffe une cornue contenant de la houille, on voit que cette matière se transforme en coke, tandis qu'un gaz s'en échappe. Le coke porté à une température convenable brûle avec incandescence ; le gaz, dans les mêmes conditions, brûle avec flamme ; la houille chauffée en plein air devient tout à la fois incandescente et flambante. La flamme n'est donc qu'un gaz en incandescence lui-même, et aucun corps ne brûlera avec flamme si ses éléments ne peuvent pas se gazéifier. Le bois s'enflamme parce que ses principes combustibles, séparés par la chaleur, prennent la forme gazeuse. Le fer ne devient qu'incandescent parce que le fer lui-même, aussi bien que son oxyde, ne peuvent prendre l'état aériforme. Toutes les flammes ne se ressemblent pas ; il y en a de très-lumineuses et il y en a de très-faibles. Examinons la cause de ces différences en comparant la flamme de l'alcool à la flamme d'une bougie. Avant tout , il faut savoir qu'une mèche ordinaire n'est autre chose qu'un faisceau de fibres textiles juxtaposées , le long desquelles les liquides s'élèvent comme s'ils étaient aspirés daus des petits tubes, de sorte que la portion de la mèche qui n'est pas plongée dans un liquide s'en imbibe cependant par absorption. D'après le langage des physiciens , c'est là un phénomène de capillarité. Que l'on suppose allumée la mèche a d'une lampe à alcool L (fig. 35), c'est la vapeur de l'alcool qui, en brûlant, produit la flamme. Si Ton examine attentivement cette flamme, on la voit composée de deux parties ; l'une intérieure i}

Fig. 35.

l'autre extérieure a , qui enveloppe la première comme un manteau. Plongez dans cette flamme un fil de fer très-délié, il reste obscur dans la partie i et devient rouge-blanc dans la partie a. La chaleur est donc moins intense dans le centre que dans la périphérie. On conçoit cette différence si l'on observe que la vapeur qui s'élève de la mèche est envahie sur tous les points de sa surface par l'air ambiant ; la combustion ne s'effectue donc qu'à la surface et non pas au centre ; par conséquent , la chaleur doit être moins intense ici que là , si bien |que le centre de la flamme n'est formé, dans ce cas, que par de la vapeur chaude d'alcool.

Il est des flammes beaucoup moins simples, où les substances combustibles subissent une décomposition avant de se consumer, et dans lesquelles les produits de la décomposition ne brûlent pas simultanément. Prenons pour exemple la flamme de la bougie. La cire n'est pas volatile; on peut la distiller, il est vrai , mais à condition qu'elle se décompose ; la cire en vapeur n'est donc plus de la cire, mais un mélange formé en grande partie de carbures d'hydrogène de différente nature. Lorsque nous allumons une bougie neuve , nous voyons la mèche mal brûler au commencement , mais tout à coup elle s'enveloppe d'une flamme brillante. La mèche brûle mal d'abord parce qu'elle n'est pas encore imbibée de matière combustible ; mais celle-ci y arrive par capillarité dès qu'elle est fondue ; dès lors sa décomposition commence parce qu'elle trouve une température assez élevée ; les produits de la décomposition , enveloppés par l'oxygène atmosphérique , s'enflamment ; en brûlant ils entretiennent et même ils élèvent la température : par conséquent , l'afflux de la cire liquide continue et entretient la flamme. Examinons maintenant cette flamme (fig. 36). Le milieu m paraît peu lumineux; il est entouré comme d'un manteau brillant i , qui , à son tour, se trouve circonscrit de la même manière par une enveloppe e peu lumineuse ; la base b est bleuâtre. Si l'on plonge dans la flamme un mince fil de fer, on verra qu'il ne rougit pas dans le milieu m , ne se colore que faiblement dans la partie brillante i , mais rougit fortement dans l'enveloppe e. Le centre est donc moins chaud que la partie médiane, et celle- Fl'g- 36- ci , quoique brillante, moins chaude que l'enveloppe extérieure.

Pour nous rendre compte de ces différences, imaginons qu'un cône gazeux, formé de carbures d'hydrogène, se trouve porté à une haute température au milieu de l'air. L'oxygène atmosphérique qui entoure ce cône agit sur sa surface et produit une forte chaleur ; celle-ci se propage dans la partie médiane i et y détermine une combustion incomplète, puisque l'oxygène est arrêté en grande partie par l'enveloppe. Cette combustion incomplète produit deux effets : premièrement , la partie médiane ne s'échauffe pas autant que la partie extérieure ; en second lieu, de deux éléments qui la constituent, un seul ( l'hydrogène ) brûle, l'autre ( le carbone ) ne brûle pas. Celui-ci, séparé de l'hydrogène, reprend sa forme naturelle, qui est la solide, devient incandescent et ne brûle, à son tour, que lorsqu'il arrive à la périphérie ; c'est précisément l'incandescence du charbon devenu libre qui rend brillante la partie médiane de certaines flammes. Ce qui prouve qu'il y a là du charbon libre, c'est que, si l'on y plonge la lame d'un couteau, elle s'en recouvre et noircit.

Pour bien comprendre ces résultats , il est indispensable de connaître cet axiome de chimie : Lorsqu'un corps composé de plusieurs éléments est soumis à V action d'une quantité oV oxygène insuffisante pour que sa combustion soit complète, ce sont toujours les éléments les plus combustibles qui brûlent tes premiers.

Or, le mélange gazeux provenant de la décomposition ignée de la cire, étant formé de carbures d'hydrogène, l'hydrogène, corps plus combustible que le carbone, doit brûler le premier ; voilà ce qui explique la mise en liberté du charbon dans la partie médiane des flammes alimentées par la cire, par les huiles, par les graisses, par le gaz à éclairage, etc., etc.

Vous dirai-je maintenant pourquoi le centre de la flamme est obscur et très-peu chaud ? c'est que , dans le centre , il n'y a pas de combustion , et par conséquent pas de cause qui élève la température : c'est de la vapeur assez chaude pour rester sous forme de fluide élastique , et rien de plus. Quant à la couleur bleue de la base 6, elle est due à ce que le courant continu d'air froid , abaissant un peu la température de cette partie de la flamme, la combustion extérieure s'y fait moins facilement, le carbone n'y brûle qu'à demi et donne un gaz particulier que nous connaîtrons plus tard sous le nom d'oxyde de carbone.

Résumons. La combustion, dans son acception ordinaire, n'est qu'un cas particulier de l'oxydation. Tout combustible incapable de se gazéifier ne peut devenir qu'incandescent. Une combustion accompagnée de flamme suppose que le combustible ou ses été-

ments sont susceptibles de prendre la forme gazeuse. La partie extérieure de la flamme est toujours la plus chaude , parce que là s'exerce complètement l'action de l'oxygène. L'éclat des flammes fournies par les combustibles ordinaires provient de l'incandescence du charbon libre qui se trouve dans les flammes mêmes ; cet éclat n'a aucun rapport avec la température.

La combustion dans l'air ne pouvant s'effectuer qu'à la double condition que la température soit élevée, et que l'oxygène s'y trouve en quantité suffisante , si l'accès de ce gaz est supprimé , ou la température affaiblie, le corps en combustion doit s'éteindre. Cela explique pourquoi on fait de la braise en renfermant dans un étouffoir du charbon incandescent; pourquoi un charbon rouge s'éteint s'il est placé sur une plaque de fer ; pourquoi il en fait autant si on le plonge dans l'eau ; dans le premier cas, on supprime l'oxygène , dans le second on baisse la température , dans le troisième on fait l'un et l'autre. La nécessité de cette double condition explique aussi pourquoi l'on doit se préoccuper du tirage dans tous les appareils calorifiques ou lumineux par combustion.

J'ai dit ailleurs que le bois qui brûle et l'animal qui respire accomplissent un phénomène de la même nature. Pour s'en convaincre on n'a qu'à comparer les produits de la respiration d'un animal avec ceux qui sortiraient d'un fourneau où les éléments du bois trouveraient l'oxygène nécessaire pour brûler complètement. Le fourneau et l'animal aspirent de l'air, et rendent de l'acide carbonique, de la vapeur d'eau et de l'air très-pauvre en oxygène. Qu'est devenue la plus grande partie de ce dernier gaz en traversant le fourneau? évidemment il s'est fixé sur les éléments combustibles qu'il a rencontrés et a produit ainsi de l'acide carbonique et de l'eau, puisque ces éléments étaient le carbone et l'hydrogène. Qu'est devenu l'oxygène de l'air aspiré par l'animal? Ce gaz a rencontré du carbone et de l'hydrogène sous une forme quelconque, il s'y est combiné et les a transformés en acide carbonique et en eau. Vous voyez donc, Messieurs, que l'on ne peut pas nier l'analogie qui existe entre les principaux phénomènes chimiques de la respiration et de la combustion considérée sous son acception la plus vulgaire.

S'il importe de se préoccuper du tirage pour faire brûler un combustible, il ne faut pas moins se préoccuper de l'aérage pour ne pas entraver la respiration.

On admet que l'homme expire toutes les vingt-quatre heures, sous la forme de gaz acide carbonique, un volume d'oxygène égal environ à 450 litres. Il doit donc, quelle que soit la quantité de

ce-dernier gaz qu'il introduise, sous forme solide, dans son économie, au moyen des aliments, il doit en puiser la plus grande partie dans l'air atmosphérique. Par conséquent , toute cause qui tendrait à diminuer la proportion de l'oxygène dans l'air, serait défavorable à la respiration. Ne croyez pas cependant qu'un homme ne puisse vivre dans une atmosphère confinée qui ne contiendrait , par exemple, que 48 ou 49 ? d'oxygène au lieu de 24 ; il en serait quitte tout au plus pour augmenter le nombre de ses respirations dans un temps donné. Je viens de dire dans une atmosphère confinée, car c'est dans cette condition seulement que la diminution relative de l'oxygène est admissible ; or, dans l'air confiné et dans l'état normal des choses, l'oxygène soustrait est remplacé par des gaz irrespirables. Supposez que dans une chambre close, dont la capacité serait de 50 mètres cubes, une bougie, pesant 400 gram., brûle entièrement ; par sa combustion elle y introduit environ 450 litres de gaz acide carbonique, et soustrait une quantité bien plus considérable d'oxygène. Si au lieu d'une bougie on brûle 400 grammes de charbon, il se forme alors environ 480 litres de gaz acide carbonique, et un volume égal d'oxygène disparaît. Ces quelques millièmes de gaz acide carbonique en plus et ces quelques millièmes d'oxygène en moins, ne peuvent pas à la vérité vicier notablement l'air ; mais dans les deux cas, il se forme aussi une certaine quantité d'oxyde de carbone. Ce gaz , non-seulement est irrespirable comme l'acide carbonique, mais de plus il exerce sur les organes une véritable action morbide, qui peut devenir mortelle. Au surplus, si par la pensée vous faites brûler dix* bougies au lieu d'une, l'effet est décuplé et l'air de cette chambre peut devenir réellement peu favorable à la respiration. On conçoit donc pourquoi il est nécessaire de ventiler une pièce , afin d'y respirer à son aise, lorsqu'il y a un fort éclairage ou beaucoup de feu. Il doit en être de même lorsque plusieurs personnes s'y trouvent réunies. Dans ce cas, la soustraction de l'oxygène et la formation de l'acide carbonique ne proviennent pas de la combustion, mais de la respiration même de ces personnes.

M. Leblanc, par une série d'expériences fort bien faites, et dont vous trouverez les détails dans le cinquième volume de la troisième série des Annales de Chimie et de Physique, a démontré ce fait remarquable, qu'une atmosphère viciée par 3 ou 4 £ d'acide carbonique, provenant de la combustion du charbon, devenait subitement mortelle pour un chien de forte taille, tandis que, pour produire le même effet, il fallait 40 fois plus d'acide carbonique pur. C'est qu'il suffit que l'air renferme 4 p. i d'oxyde de carbone, pour être aussi asphyxiant que s'il contenait 30 à 40

p. | de gaz acide carbonique. Avec de l'air qui ne contenait que 4, fi p. ~ de ce dernier gaz et 0,54 d'oxyde de carbone, M. Leblanc a asphyxié un chien aussi subitement qu'avec de l'air artificiel qui contenait 30,4 p. J d'acide carbonique pur. Vous vous expliquez ces différences en vous souvenant que pendant la combustion du charbon, il se forme presque toujours une certaine quantité d'oxyde de carbone. Par une raison du même ordre, vous comprendrez pourquoi l'homme pourrait vivre, sans être notablement gêné, dans de l'air qui ne contiendrait que 2 à 3 p. £ d'acide carbonique pur ; tandis qu'il éprouverait une sensation de malaise prononcé, si la proportion de ce gaz ne s'élevait qu'à 1 p.J par l'effet de la respiration. Les gaz expirés renferment des matières animales difficilement saisissables par l'analyse, et qui aspirés de nouveau exagèrent la sensibilité du système nerveux, et la rendent plus impressionable à l'influence du gaz acide carbonique.

Ainsi les causes principales qui vicient l'air confiné sont : la respiration, qui lui enlève de l'oxygène et y introduit de l'acide carbonique et des matières animales; la combustion, surtout du charbon et du bois, qui lui soustrait de l'oxygène et y verse de l'acide carbonique et de l'oxyde de carbone. Nous ne parlons pas dans ce moment des causes accidentelles qui peuvent produire le même effet, telles que les putréfactions, les fermentations et une foule des phénomènes provenant de réactions chimiques difficiles à déterminer.

Le peu que je viens de vous dire doit vous faire comprendre toute l'importance de bons systèmes d'aérage et de ventilation. Il ne m'appartient pas d'entrer ici dans des détails sur une matière traitée amplement dans des ouvrages spéciaux, dont un des plus remarquables en France est celui de M. Peclet ( Traité de la chaleur) ; je vous ferai seulement observer qu'il est indispensable aux hommes aussi bien qu'aux animaux qui séjournent dans des enceintes fermées et sans ventilation, d'avoir une quantité d'air assez considérable pour empêcher les produits de la respiration de faipe prévaloir leurs propriétés malfaisantes. Ainsi chaque homme ne doit pas avoir moins de 6 mètres cubes d'air par heure ; un cheval ne doit pas en avoir moins de 4 8 ; il y aurait avantage à augmenter ces quantités. En tout cas , on ne doit pas compter sur les mauvaises jointures des portes et des fenêtres dont on a constaté que l'influence est presque nulle.

Cependant, l'air renferme de ce même gaz acide carbonique qui, au delà de certaines limites, s'oppose à la respiration. Nous ne chercherons pas à découvrir son origine. Nous ne nous préoccuperons pas non plus de l'invariabilité apparente de sa proportion

moyenne : on se l'explique, sans effort, en se rappelant que si les volcans, la combustion et la respiration versent sans cesse de l'acide carbonique dans l'atmosphère, les parties vertes des plantes, des myriades d'animaux , en soutirent aussi sans cesse , pour le décomposer, sous l'influence de la lumière, en carbone qui se Gxe et en oxygène qui se dégage. On conçoit donc la possibilité d'une balance ou d'un équilibre; aussi nous demanderons-nous plutôt quelle est son utilité. Nous savons que c'est à l'oxygène que l'air doit sa faculté comburante ; nous savons que l'azote tempère cette faculté et l'harmonise avec les exigences de la nature; mais l'acide carbonique que fait-il? quelles qualités donne-t-il à l'air? Sans doute nous ne pouvons pas apprécier toute l'utilité de ce gaz ; nous nous contenterons de remarquer que si l'air en était dépourvu , l'eau ne serait pas le principal véhicule de la nourriture des plantes. Nous avons dit ailleurs que l'air se dissout dans 1 eau, y introduit de l'acide carbonique, et que c'est à la faveur de ce gaz que les carbonates, les silicates, et les phosphates terreux pénètrent, à l'état liquide , dans l'économie végétale : d'ailleurs, s'il n'y avait pas d'acide carbonique dans l'atmosphère , où les plantes trouveraient-elles leur carbone?

Enfin , tout en laissant aux météorologistes le soin de dire [les nombreux phénomènes qu'occasionne la présence de la vapeur aqueuse dans l'air (phénomènes dont une partie , tels que la pluie et la rosée, exercent tant d'influence sur la végétation) nous remarquerons que presque toutes les propriétés chimiques de l'air se rattachent à la présence de la vapeur aqueuse. Si , pour opérer les combustions vives, l'air peut se passer d'eau, il ne le saurait dans les combustions lentes ou les oxydations : ainsi la respiration serait pénible si l'air qui arrive aux poumons était constamment sec; elle deviendrait même impossible, car les membranes se dessécheraient à leur tour et deviendraient imperméables aux gaz. Le fer se rouille, mais seulement dans l'air humide : c'est encore à cette condition que la chaux caustique redevient effervescente; ce qui a vécu, rentre, par une combustion lente, dans la nature minérale : dès qu'ils sont soustraits à l'influence de la vie , les principes si complexes des êtres organisés se résolvent définitivement en acide carbonique, en eau, et en ammoniaque; cette résolution deviendrait impossible si l'air ne contenait pas d'eau; cela est si vrai, que pour conserver toute matière organique , il suffit d'en éliminer l'humidité. L'acide carbonique ne pourrait pas être décomposé par les parties vertes des plantes sous l'influence solaire, si dans l'air il n'y avait pas. d'eau. Faute d'eau la majeure partie des facultés chimiques de l'air sont paralysées:

108 Ut I MIE ÉLÉMENTAIRE.

Maintenant que nous connaissons la nature de l'air et les conditions de son action chimique, nous allons rentrer dans le programme d'où nous nous sommes écarté par une convenance d'enseignement. Le soufre sera le sujet de la leçon prochaine.

50ULUUI. -Provenance du nonfre.— Son épuration. — Fleur de son Cre . — Snn Iït ..'n bâtons. — Le soufre est un corps dimorphe. — Ses'proprit tés physiques- — Diinsités da sa vapeur à +■ SOO, et i+ luao. — Trempe et détrempe du soufre. — Combinaisonl oiygénéesdo sonfre. — Préparation, propriétés et applications dn gai acide ■alfinil. — Acide sulforiqoe ordinaire, — Théorie de sa préparation. — Chambres de plomb. — Propriétés de l'acide sulfurique ordinaire. — Acide snllbriqug anhydre. — Acide sulfnrique de Nordhausen. — Applications de l'acide solfuriqae- — Sa minière d'être dans la nature. — Préparation el propriétés du gai sulfhydrique. — Les produits de la combustion de ce gai varient suivant I" 111coostances. — Action dn gai acide sulfureui snr le gai 6ulf hydrique — Fumerolles d'Agnano. — Eiplication donnée par M. Piria. — Formation de gai sulfhydrique déterminée par l'action des matières organiques sur les attirâtes. — Action des tissus organiques sur le gai sulfhydrique en présence de l'air. — Propriétés délétères du gai suif hydrique. — Analogies entre l'oiygèue, le soufre, te seleninm et le tellure.

Messieurs, En diverses sortes de terrains, principalement dans les contrées volcaniques, on trouve une matière jaune qui se présente souvent en masses translucides ou opaques, moins souvent sous forme de cristaux jaunes verdàtres, ordinairement transparents, quelquefois sous celle de poussière agglomérée avec de la terre ; enfin, on en trouve en abondance dans les volcans actifs, qui en dégagent continuellement, et dans les solfatares. Cette substance est le

ng. *;.

toujre. Pour le séparer des impuretés qui l'accompagnent, on le

CINQUIBHB LECO*. *09

chauffe dans des pote en terre d'une forme particulière : les impuretés se déposent, et le soufre liquéfié distille par une tubulure latérale.

Os pots ont à leur partie supérieure une ouverlure qu'on tient bouchée pendant l'opération : elle sert à charger de matière et en même temps à retirer les résidus. Vous voyez ici la disposition d'un de ces appareils distillatoires ( fv>. 37).

A est la cornue ; e en est le col ; B le récipient , et 6 une tubulure d'écoulement qui permet au soufre liquide de tomber dans le

baquet C contenant de l'oau. Ainsi préparé, le soufre est livré au e sous le nom de soufre brut , car il renferme encore de

MO CHIMIB ÉLÉMENTAIRE

3 à 40 p. °/0 de matières terreuses, qu'une distillation mal réglée a laissé passer dans le récipient. Pour l'épurer d'une manière définitive, on lui fait subir une seconde distillation dans un appareil dont voiri les principales dispositions (h'g. 38).

Un cylindre T en fonte, courbé en col de cygne, effleure, par son extrémité ouverte, la paroi intérieure d'une grande chambre en maçonnerie : ici sa rendent les vapeurs du soufre qui partent du cylindre même, chauffé par le fourneau F. T-a chaleur perdue de ce fourneau chauffe une chaudière A qui renferme le soufre brut : celui-ci , en fondant , se sépare des matières étrangères et s'écoule de temps en temps par le robinet r pour alimenter le cylindre. La grande chambre porte en haut une soupape S qui permet à l'air intérieur de sortir dès qu'il se dilate; de cette manière, on évite les pressions trop inégales, ce qui est une garantie de conservation. Les vapeurs de soufre arrivant dans la chambre , qui est le récipient de l'appareil distillatoire, s'y condensent sous forme de neige; dans cet état, elles portent le nom de fleur de soufre. La porte P sert à retirer le produit. Si la distillation dure longtemps, la température s'élève assez pour fondre les fleurs de soufre : alors on a du soufre liquide que l'on fait passer par la tirette t dans une petite chaudière B , chauffée par un fourneau particulier. Ainsi liquéfié, le soufre est introduit dans des moules en bois, où il se refroidit et prend la forme de cylindres un peu coniques ; c'est sous cette forme qu'il est livré au commerce, sous le nom de soufre en bâton. Avec le même appareil , on peut donc obtenir de la fleur de soufre ou du soufre en bâton, suivant la durée de l'opération et le degré de température. La chambre a-t-eile, par exemple, une capacité d'environ 80 mètres cubes et y fait-on arriver 300 kilogrammes de vapeur de soufre , on aura le premier produit ; y en fait-on arriver 4 ,800 kilogrammes, on aura le second.

Le soufre a une densité deux fois plus forte que celle de l'eau. Quand on en serre dans la main , pendant quelque temps , un bâton , il se casse par suite de l'inégale répartition de la chaleur dans sa masse. Il est donc un mauvais conducteur de la chaleur. Par le frottement , il acquiert une légère odeur et dégage de l'électricité ; il fond au-dessus de -}- 4 4 4 , bout à + *00, et par le refroidissement il cristallise en aiguilles. Son équivalent est représenté par 200, ou bien par 46, selon que l'on considère l'oxygène = 400, ou l'hydrogène = 1 . Voilà des traits généraux ; nous allons entrer dans des détails qui méritent toute votre attention. -

Le soufre est insoluble dans l'eau et soluble dans le9 huiles vo-

latiles, entre autres dans l'essence de térébenthine ; mais il l'est spécialement dans un liquide ( que nous connaîtrons plus tard sous le nom de sulfure de carbone ) dont il se sépare, par évaporation ou par refroidissement , sous forme de cristaux. On peut également l'obtenir avec une forme géométrique , en se servant de la fusion. Voici une capsule dans laquelle on a fondu 2 kilogrammes de soufre : on a laissé refroidir jusqu'à ce que la surface du liquide se fût figée, on a percé la croûte et fait écouler la portion encore liquide ; plus tard, on a détaché la croûte elle-même et mis à nu, de cette manière, une belle cristallisation de soufre. On peut donc se procurer ce corps cristallisée par voie ignée et par voie humide ; mais les cristaux obtenus par ces deux moyens n'ont pas la même forme : ceux que l'on obtient par voie humide sont des octaèdres droits à base rhombe dérivant du système prismatique rectangulaire droit ; ils ont la même forme que les cristaux de soufre naturel. Ceux que l'on se procure par voie ignée, c'est-à-dire par fusion, sont des prismes obliques à base rhombe. Ces deux formes cristallines étant incompatibles, on en conclut que le soufre est un corps dimorphe. Il est dimorphe, remarquez-le bien, non pas parce qu'il affecte deux formes différentes en apparence, mais parce que ces formes appartiennent à deux systèmes cristallins distincts, et sont par conséquent incompatibles. Un corps, par exemple, pourrait cristalliser en cubes et en octaèdres sans être dimorphe, et pourrait être dimorphe en ne cristallisant qu'en octaèdres. Il ne sera pas dimorphe, dans le premier cas, si les rapports de longueur et de position des axes sont les mêmes dans les deux espèces de cristaux ; il sera dimorphe, dans le second cas, si ces rapports ne sont pas les mêmes pour tous les octaèdres. Ainsi , les formes cristallines qu'affecte le soufre appartiennent à deux systèmes différents ; il en est ainsi de tous les corps dimorphes.

Pour le cas qui nous occupe, la cause apparente du phénomène paraît être la température à laquelle la cristallisation a lieu. Si Ton observe, en effet , un thermomètre plongé dans du soufre fondu, on trouve qu'il marque + \ 4 \ ° au moment où le liquide se fige et cristallise ; or, lorsque le soufre est dissous dans le sulfure de carbone, il peut cristalliser à la température ordinaire. D'un autre côté, si , d'après les indications de M. Mitscherlich, on expose à une température de + 406° à + 407° du soufre octaëdrique, et par conséquent cristallisé à froid , on le voit perdre son opacité ; élèvet-on de quelques degrés la température? le soufre se liquéfie ; dès ce moment, il ne peut plus cristalliser qu'à + 144° et en prismes obliques transparents. La perte de l'opacité dans le. octaèdres in-

dique un mouvement moléculaire et un nouvel équilibre, qui serait permanent si la température à laquelle il apparaît était elle-même permanente. Les prismes obliques transparents deviennent peu à peu opaques ; il s'y opère donc un autre mouvement , mais pour ainsi dire spontané, et l'équilibre qui en résulte est bien plus stable que le précédent , puisque l'opacité persiste jusqu'à ce qu'on la fasse disparaître par une nouvelle élévation de température. Ainsi , à partir de + 4 06°, la forme solide réelle est le prisme oblique ; au-dessous de cette température, c'est l'octaèdre droit ; lorsqu'on voit les apparences du contraire, c'est l'effet d'une illusion, car à +406° une multitude de prismes obliques se trouvent arrangés accidentellement de manière à représenter le simulacre d'un octaèdre droit; par contre , au-dessous de + 406, une multitude d'octaèdres droits se trouvent arrangés accidentellement de manière à représenter le simulacre d'un prisme oblique.

La chose se passe différemment lorsque le soufre est dissous : dans ce cas, il présente le phénomène du dimorphisme à des températures beaucoup plus basses.

M. Deville a observé que lorsqu'on sature à chaud la benzine avec du soufre et qu'on expose la dissolution au refroidissement, il se dépose entre + 80° et + 23° des prismes et des octaèdres. Tandis que ces derniers restent transparents , les premiers deviennent opaques et dégagent de la chaleur.

Le même chimiste a aussi observé une modification particulière du soufre, qui consiste en ce que cette substance étant amorphe, est insoluble dans le sulfure de carbone, tandis qu'elle est soluble dans le chloroforme, l'éther et l'alcool absolu. Ce soufre amorphe, qu'on pourrait appeler vésiculaire, devient soufre octaëdrique normal , si on l'expose pendant un temps suffisant, à la vapeur de l'eau bouillante.

Ainsi le soufre peut être considéré entre les limites de +22° et de -+-440° comme passant deux fois, et successivement, de la forme octaëdrique à la forme prismatique.

Le soufre fondu a l'aspect d'une huile fluide transparente, aspect qu'il ne conserve pas si la température s'élève au delà de centaines limites.

En suivant la marche d'un thermomètre plongé dans du soufre fondu que Ton continue à chauffer, on trouve qu'à + 4 60° le liquide perd de sa fluidité et brunit; à + 200°, il devient si épais que l'on peut renverser le récipient qui le renferme sans crainte qu'il en sorte ; entre + 250° et + 255°, on voit un phénomène d'un autre ordre, mais non moins intéressant : le thermomètre devient

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stationnaire, et après un moment d'arrêt, il reprend sa course ascendante sans présenter désormais aucune irrégularité. Si Ton continue à observer le thermomètre après avoir cessé de chauffer, on le verra descendre régulièrement jusqu'à + 255°, s'arrêter pendant quelque temps, puis reprendre sa course descendante jusqu'à ce que la température du soufre soit devenue constante. Entre la fusion et l'ébullition, on rencontre donc un point où la chaleur devient latente ; et à partir de l'ébullition pour arriver au figement , on rencontre également un autre point où cette même portion de chaleur, qui était devenue latente, redevient libre. Il est difficile de ne pas admettre qu'entre + 250° et + 255°, les molécules du soufre éprouvent un changement profond. Sans attacher aucune idée de matérialité à la chaleur, nous ne pourrions mieux exprimer ce fait qu'en disant : le soufre, dans quelques circonstances, se combine avec de la chaleur, qu'il abandonne aussitôt que ces circonstances ont changé.

La vapeur de soufre présente aussi une singularité remarquable ; d'après M. Dumas, sa densité, déterminée à -+• 500°, est de 6,654 ; d'après M. Bineau, elle est égale à 2,248 si on la détermine à + 1000* : si bien que, quel que soit l'état sous lequel on examine le soufre, il présente toujours deux manières d'être parfaitement tranchées : deux formes cristallines incompatibles lors* qu'il est solide ; deux capacités calorifiques différentes quand il est liquide; deux groupements moléculaires distincts s'il est aériforme.

Ce corps va nous offrir encore d'autres phénomènes étranges. Tout le monde sait qu'en général la trempe donne de la dureté : l'acier en est l'exemple le plus connu. Le contraire arrive pour le soufre : si vous versez dans de l'eau froide du soufre fondu à la température de + 200° degrés, il se prend en une masse brune tellement molle qu'elle peut être tirée en fils. Remarquez bien, Messieurs, que si vous faites la même expérience avec du soufre qui n'aurait été chauffé qu'entre + 4 14° et + 450°, c'est-à-dire à cette température à laquelle il ne perd pas encore sa fluidité, il deviendra jaune, dur et cassant. Le soufre trempé à + 200° n'est pas dans un état permanent : au bout de quelques jours, il durcit et prend une couleur plus claire ; on peut même le durcir immédiatement , si on le. chauffe jusqu'à + 90° degrés.. M. Regnault a observé qu'au moment où le soufre mou se transforme en soufre ordinaire, sa température s'élève brusquement de 4 2 degrés ; ce qui prouve que, sous le rapport de la constitution moléculaire, le soufre mou et le soufre dur sont deux corps différents, puisqu'ils n'ont pas la même capacité pour la chaieur.

Le soufre est l'objet de nombreuses et importantes applications ; il suffit de vous dire qu'il entre pour un tiers dans l'acide sulfitrique, et environ pour un dixième dans la poudre à tirer. Aujourd'hui , la France seule en consomme, année moyenne, 26 millions de kilogrammes, et les mines de la Sicile en versent annuellement dans le commerce 50 millions. Malgré la grande consommation du soufre, on n'a pas à se préoccuper de l'épuisement possible de ses sources. Une guerre avec l'étranger pourrait cependant en occasionner une disette en France ; mais le pays même en fournirait d'immenses quantités à l'état de combinaison. Nous avons des montagnes de sulfate de chaux (gypse) ; cette substance en renferme 1 8 p. °/0. Nous sommes riches en pyrite de fer, matière qui peut en abandonner 1 i p. °/0 ; vous voyez donc que le soufre, en cas de guerre, ne nous ferait pas défaut : le prix seulement pourrait en augmenter.

Quelques applications du soufre se rattachent à sa propriété de s'enflammer à une température peu élevée. En effet, il peut prendre feu dans l'air s'il est chauffé à + 4 50° centigrades. Ceux qui en manient de grandes quantités ne doivent pas oublier cette propriété, d'autant qu'il est assez difficile d'en éteindre une forte masse en combustion à cause de la vapeur suffocante qui s'en exhale. En 4787, un incendie se déclara dans une mine de soufre près de Sommatino en Italie ; ce ne fut qu'après deux ans qu'on put pénétrer dans les travaux.

Le produit de la combustion directe et immédiate du soufre est le gaz acide sulfureux. L'odeur piquante que Ton appelle odeur de soufre provient de ce gaz. L'acide sulfureux soumis directement ou indirectement à certaines actions peut produire cinq acides différents. Peu de substances donnent autant d'acides que le soufre. On lui en connaît sept, dont voici la liste :

Équivalent. Equivalent.

1© Acide hyposnlfnreux S202.... 48 600

2o Acide hyposulfurique trisulfuré (pentathionique) . SH)5 .... 1 20 1 500

3o Acide hyposulfurique bisulfure (tetrathionique). S«05.... 104 1800

4o Acide, hyposulfurique mouosulfuré (trith ionique). S30&. ... 88 1 1 00

5o Acide suif ureui SO*.... 32 400

6o Acide hyposulfurique (dithionique) S205. ... 72 900

7o Acide sulfurique SO3.... 40 500

Nous ne nous occuperons que de deux : l'acide sulfureux et l'acide sulfurique ; ils sont les plus employés et les plus communs.

Bien ne parait plus facile que la préparation de l'acide sulfureux,

puisque pour l'obtenir il suffit de brûler du soufre ; mais préparé de cette manière il contient de l'air. On ne l'obtient dans un état de pureté qu'en chauffant du mercure et de l'acide sulfurique , contenus dans un ballon ; le produit de la réaction est le gaz acide sulfureux, qui doit être recueilli sur le mercure dans des éprouvettes où il arrive au moyen d'un tube abducteur. On pourrait employer le cuivre au lieu du mercure, qui est cher ; mais par ce procédé on ne serait pas assez maître de l'opération , car dès que le dégagement commence , il marche avec une grande rapidité , malgré l'empressement qu'on met à retirer le feu. Vous voyez que l'acide sulfurique renferme trois équivalents d'oxygène, tandis que l'acide sulfureux n'en renferme que deux ; si donc, l'on enlève à l'acide sulfurique le tiers de son oxygène, on doit obtenir l'autre acide. C'est précisément ce que l'on fait en chauffant du mercure ou du cuivre avec l'acide sulfurique. Le métal enlève à cet acide un équivalent de son oxygène, et devient oxyde ; l'acide ainsi appauvri devient gaz acide sulfureux : l'oxyde métallique se combine avec une portion d'acide sulfurique non encore décomposé et produit un sulfate. D'après cela, il est aisé de voir que la réaction ne peut avoir lieu qu'entre un équivalent de métal et deux d'acide ; ce qui est exprimé par l'équation suivante :