OXYGÈNE. — HYDROGÈNE

Sommaire. — Préparation de l'oxygène par le bioxyde de manganèse. — Tube de Welter ou de sûreté. — Comment ce tube joue le rôle d'une soupape. — Gomment passe-t-on de la composition centésimale à la composition par équivalents et réciproquement.— Préparation de l'oxygène par le chlorate de potasse. — Procédé pour obtenir promptement de l'oxygène pur. — Propriétés de l'oxygène. — Combustion et oxydation , denx mots synonymes. — La respiration est un phénomène d'oxydation. — Faculté calorifique de l'oxygène condensé. — Chalumeau à air. — Chalumeau à oxygène. — Préparation de l'hydrogène par l'acide sulfurique, le fer ou le zinc , par la Tapeur d'eau et le charbon incandescent. — Propriétés physiques de l'hydrogène. — Ce que l'on entend par circonstances normales de température et de pression. — Pourquoi un mélange d'hydrogène et d'air est-il détonant. — Précautions à prendre pour éviter les explosions des appareils où l'on prépare l'hydrogène. — Faible faculté éclairante de l'hydrogène. — Cause de l'éclat des flammes. — Puissance calorifique de la flamme de l'hydrogène. — L'hydrogène est irrespirable , mais non délétère. — Témérité de Pilatre-des-Rosiers. Equivalent de l'hydrogène proposé pour unité des nombres proportionnels. — Loi de Prou t. — Applications de l'hydrogène.

Messieurs ,

Le premier jour du mois d'août 4774, Priestley découvrit un gaz c'est à-dire un corps aériforme, dont l'étude ultérieure devait faire i. 2

disparaître, comme par enchantement, les ténèbres qui enveloppaient la chimie. Les propriétés de ce corps étonnèrent. Comment pouvait-il en être autrement ! Sans ce gaz, appelé à tort ou à raison, oxygène, les animaux ne pourraient pas respirer; l'eau en contient ~ , l'air j: si l'oxygène disparaissait de ia terre il n'y aurait plus de feu, car il en est le principe. Ce simple énoncé suffit pour justifier l'intérêt universel qu'il excita parmi les savants.

Voyons comment opéra Priestley pour arriver à cette grande découverte.

Il concentra la lumière du soleil, à l'aide d'une forte lentille, sur une substance , connue à cette époque-là sous le nom de mercure précipité perse. Cette substance devait nécessairement être contenue dans un appareil en verre disposé de telle sorte que rien ne pût se perdre de ce qui s'en serait dégagé. Bientôt il en tira un gaz, un air, comme il le dit lui-même, à qui il reconnut la propriété de ne pas être absorbé par l'eau, et cette autre propriété, bien plus remarquable, de donner à la flamme d'une bougie une vigueur extraordinaire. Dès ce moment la grande découverte était accomplie.

Pour mieux nous en rendre compte, répétons l'expérience de PriesUey en la rendant plus facile par des moyens dont nous sommes redevables aux progrès de la science.

Voyez cet appareil (fig. 3) : dans la cornue B il y a du bioxyde de mercure, autrefois appelé mercure précipité perse. Nous

le chauffons à l'aide d'un fourneau F : il se décompose en mercure, qui sous forme de petits globules métalliques va se condenser dans le col b de la cornue, et en un gaz qui sort par le tube abducteur C. L'extrémité inférieure de ce tube communique avec une petite cloche en verre E appelée éprouvette. Cette cloche remplie d'eau et renversée sur une terrineT contenant également de l'eau, repose sur une capsule retournée en terre cuite D, ayant deux ouvertures, une circulaire dans le centre, et

l'autre oblongue sur l'un de ses bords ; elle porte le nom de têt à gaz. C'est dans celle-ci que l'extrémité du tube abducteur s'engage pour faire arriver le gaz dans l'éprouvette à travers l'autre ouverture. Les premières portions ont été perdues, car elles contenaient beaucoup d'air, l'appareil en étant rempli avant l'expérience. C'est une règle générale qu'il ne faut jamais oublier toutes les fois qu'il s'agit de recueillir un gaz.

En opérant ainsi, nous sommes arrivés au même résultat que Priestley ; la preuve en est, que si nous plongeons dans une éprouvette, pleine du gaz que nous venons de préparer, une bougie allumée, nous verrons sa flamme devenir éclatante (fig. i ), Priestley avait donc opéré sur une combinaison de mercure et d'oxygène ; par une température élevée les deux éléments s'é- \ svar- taient Bépares; pour

«■' reprendre, l'un son \ "^ïki. tot metal|i°.ue< l'au- ^ ^BiL ire la forme gazeuse.

Hais qui l'amena à expérimenter précisément sur cette substance? Une discussion dans le sein de

Fig. i.

l'Académie entre Cadet et Baume, sur les propriétés du mercure calciné, ou mercure précipité per se- Eut-il quelque pressentiment de sa découverte, ou fut-il favorisé par le hasard? lui-même va vous répondre, o Si, dit-il, je n'avais eu devant moi une chani délie allumée, je ne l'aurais pas plongée dans cet air, et toute « la suite de mes expériences serait restée dans le néant. ■ Ainsi, d'après lui c'est le hasard qui l'a servi ; mais hâtons-nous d'ajouter que c'est celte espèce de hasard qui n'accorde ses faveurs qu'à ceux qui les méritent. L'homme qui avait découvert neuf corps aérif ormes , qui avait inventé tous les appareils propres à les manier et les étudier, qui le premier avait aperçu cette espèce d'équilibre providentiel entre les causes qui vicient l'air et les causes qui l'épurent, pouvait bieo quitter sa modestie habituelle, et se faire plus tard un mérite légitime de son immortelle découverte.

Singulière tournure d'esprit! à l'entendre, la chimie n'est pour lui qu'un loisir, et lorsqu'il reconnaît que sans l'oxygène il n'y aurait ni respiration, ni combustion, et que sa découverte est un véritable événement pour la science, il eu attribue le mérite

à une souris et à une chandelle; à la première parce qu'elle s'y pâme d'aise, à la seconde parce qu'elle y brûle avec éclat.

Hais revenons à notre sujet principal, et occupons-nous des procédés les plus prompts et les plus économiques pour extraire ce gaz si intéressant. Bien que le bioxyde de mercure semble trèsconvenable pour servir à la préparation de l'oxygène il faut néanmoins, à cause de son prix élevé, en abandonner l'usage.

On trouve dans la nature un autre oxyde, le bioxyde de manganèse, qui, à une température élevée, dégage le tiers de son oxygène et par conséquent environ 1 2 0/0 de son poids : comme il ne coûte pas cher il doit être préféré , surtout quand on a besoin de ce gaz en grande quantité.

Voici l'appareil en activité [flg. 5 ) ; c'est une cornue en terre A

placée dans le laboratoire B d'un fourneau C. Le laboratoire est recouvert d'une voûte percée que l'on appelle le dOme, dont

l'ouverture E peut être engagée dans un tuyau en fer servant de cheminée. Au bec de la cornue s'adapte un bouchon percé dans le sens de son axe par un tube de sûreté G (tube de Welter) dont je vais vous expliquer bientôt l'usage. Ce tube communique avec une cloche H pleine d'eau et renversée sur une planchette dans la cuve I. Un entonnoir en fer-blanc ajusté à demeure sur une ouverture pratiquée dans la planchette K, reçoit l'extrémité recourbée du tube G et livre ainsi passage au gaz qui en sort, et monte dans la partie supérieure de la cloche H. En commençant l'expérience on a mis quelques charbons allumés sous la cornue, puis on a rempli le fourneau avec du charbon noir. De cette manière la cornue a pu s'échauffer graduellement sans courir le risque de casser. Dès que la température est arrivée à un certain degré, l'oxyde de manganèse a commencé d'abandonner une .partie de son oxygène : les premières portions ont été perdues suivant la règle ; ensuite le gaz a été recueilli, comme il l'est encore, dans des cloches. J'arrive au tube de sûreté. Vous voyez que par une disposition très-ingénieuse il met en communication l'intérieur de la cornue avec l'air extérieur : il joue le rôle d'une soupape. Supposez en effet que l'extrémité inférieure du tube G vienne à se boucher, vous voyez que te gaz trouvant son issue ordinaire fermée, se fera jour par le tube S qui ne lui offre d'autre résistance qu'une petite colonne d'eau : dès lors toute explosion devient impossible : voilà pourquoi on appelle ce petit appareil tube de sûreté, et pourquoi je l'ai comparé à une soupape.

Fig. 6.

Son rôle ne se limite pas à prévenir une explosion; il doit encore prévenir l'entrée de l'eau dans la cornue, c'est-à-dire une i. 3.

absorption, dans le cas où il se formerait un vide. Vous allez le comprendre : si je chauffe la cornue C (fig. 6) dont le tube de communication T plonge dans un vase contenant de l'eau, l'air se dilate, refoule l'eau qu'il rencontre dans le tube et sort. Si après avoir fait sortir une certaine quantité d'air, je retire la lampe L, la cornue se refroidit, l'air qui reste en fait autant ; comme son volume est diminué, la pression qu'il exerce à l'intérieur de la cornue devient moindre que celle exercée par l'air extérieur à la surface de l'eau : alors l'eau pressée de dehors en dedans montera par le tube T, et il en entrera dans la cornue un volume égal à celui de l'air que la chaleur avait expulsé.

Voyez maintenant ce qui arrive lorsque je remplace un tube simple par un tube de sûreté. Je chauffe la cornue C (fig. 7), l'air se dilate et presse également sur la surface des deux colonnes

Fig. 7.

liquides dont une est dans le tube T, et l'autre dans le tube à boule S, Ces deux colonnes, étant pressées, reculeront. Lorsque le niveau t de la colonne du tube T sera arrivé en t' en descendant, le niveau s du tube S sera arrivé en s' en montant. La colonne liquide qui parcourt la longueur t 1' finit sa course ; l'air ne trouve donc plus d'obstacle et sort. 11 n'en est plus de même de la colonne qui parcourt la longueur s s' ; elle est loin d'avoir fini sa course, parce que tout le liquide ne peut pas être compris entre s' et s" ; elle ne peut donc pas livrer passage à l'air. Si je retire la lampe L, l'air de la cornue se refroidit, et son volume diminue ; dès lors la pression de l'air extérieur l'emporte ; l'eau montera par conséquent à partir de t1, et descendra à partir de s1 : lorsque le niveau s' sera arrivé en s", le niveau t' sera arrivé en t''\ le premier, ayant fini sa course, laissera entrer l'air ; le second, n'étant plus pressé de

dehors en dedans par suite de l'introduction de l'air dans l'appareil, non-seulement s'arrête mais recule, et l'absorption devient ainsi impossible. Tous les tubes qui dans un appareil préviendront les absorptions ou les explosions, sont appelés tubes de sûreté. Ce que je viens de dire n'est qu'une explication très-abrégée du fait. La démonstration des lois sous l'empire desquelles il s'accomplit appartient à la physique.

Le procédé que nous venons d'examiner est très-suffisant quand il s'agit d'obtenir de grandes quantités d'oxygène , dont la pureté absolue ne serait pas indispensable ; dans le cas contraire il faudrait opérer différemment et renoncer à l'emploi du bioxyde de manganèse : d'ailleurs , cette substance contient très-souvent un peu de calcaire, qui, se décomposant lui-même par la chaleur, contribue à rendre l'oxygène impur.

Avant de passser au procédé qui doit nous donner l'oxygène d'une extrême pureté, rendons-nous compte des phénomènes chimiques qui se sont passés en chauffant le bioxyde de manganèse , nous aurons ainsi l'occasion de faire un premier exercice sur les formules.

Un kilogramme de bioxyde de manganèse doit fournir plus de 85 litres d'oxygène ; mais comme un minéral est rarement pur, et que d'ailleurs on est obligé de perdre une bonne quantité de gaz à cause de l'air qui l'accompagne , on en obtient en dernier résultat, beaucoup moins que la théorie ne l'indique. Quoi qu'il en soit, il reste dans la cornue un oxyde inférieur dont le poids doit s'évaluer à moins de •£, de la masse primitive. Ainsi on peut admettre que le bioxyde de manganèse perd par la chaleur, environ les ~~ de son poids , et subit une transformation dont nous allons connaître la nature. Pour cela il faut que nous supposions le minéral pur, et que nous connaissions sa composition avant et après l'action de la chaleur.

La composition centésimale du bioxyde de manganèse est

63,28 manganèse, 36,72 oxygène.

L'équivalent de ce métal étant 3 44, 7 et celui de l'oxygène 400, nous pourrons, par une simple opération d'arithmétique, arriver à cette conclusion ; savoir, que le bioxyde de manganèse, abstraction faite de sa dénomination, se compose d'un équivalent de manganèse et de deux équivalents d'oxvgène. Sa formule sera donc MnOV

En effet, si 63,28 (manganèse) correspond à 344,7 (son équivalent), 36,72 (oxygène) correspondra à 200 (deux fois son équivalent). Ou en d'autres termes :

Mw 0x2

Examinons maintenant la composition centésimale du résidu. La voici :

72, H manganèse, 27,89 oxygène.

Si nous raisonnons ainsi que nous venons de le faire pour l'oxyde précédent , nous trouverons que ce résidu est formé d'un équivalent de manganèse et d'un équivalent et un tiers d'oxygène : d'où

la formule MwO1?.

Par la seule comparaison de ces deux formules , on voit déjà que je bioxyde de manganèse perd, sous l'influence d'une température élevée, un tiers de son oxygène, et se transforme en un oxyde inférieur. Pour nous représenter ce phénomène au moyen d'une équation très-simple, faisons disparaître la fraction. Ainsi Un O'i va devenir M»5 O4 ; on a alors

3M»09=Mn*0* + 09.

Cette équation nous dit que 3 équivalents de bioxyde de manganèse se sont dédoublés en 2 d'oxygène gazeux et 4 d'oxyde inférieur.

J'insiste sur ces particularités afin de ne plus y revenir. C'est un exemple que je vous donne , une fois pour toutes. Au surplus , si je vous amène sur ce terrain, ce n'est pas seulement pour vous y faire voir les procédés par lesquels on passe de la composition centésimale aux équivalents; de ceux-ci aux formules, et des formules aux équations ; mais pour vous faire comprendre comment ces notions peuvent se dépouiller de leur caractère spéculatif pour devenir des auxiliaires d'une application fort utile. Supposez, en effet, que vous ignoriez la composition centésimale du bioxyde île manganèse , que vous ignoriez ce qu'il devient par la chaleur, mais que vous ayez sous vos yeux la table des équivalents, le poids du litre d'oxygène ( 4&r-,43 ) et l'équation

MnO^MnO'^+Of

Supposez en outre que , dans ces circonstances , vous vouliez préparer un mètre cube d'oxygène. Avec ces données, qui semblent toutes théoriques , vous parviendrez à connaître la composition centésimale du bioxyde de manganèse, la quantité nécessaire de cet oxyde pour obtenir un mètre cube de gaz , et vous en dé-

DtUXIÈMK LEÇON. 33

duirez la capacité de votre cornue et les dimensions de votre fourneau. En effet, un mètre cube contenant 4,000 litres, l'oxygène que vous voulez, pèsera 1 k- 430c*- D'après l'équation vous savez que l'oxygène qui se dégage représente le tiers de celui que contient le bioxyde de manganèse. Vous serez donc ûbligé de prendre assez de ce minéral pour que l'oxygène pèse 3 fois 0-43, c'est-à-dire 4k-29. La formule MnO*, interprétée à l'aide de la table des équivalents , vous dit que le bioxyde de manganèse se compose de 3447 de métal , et de 2000 d'oxygène , en tout 5447. Vous n'aurez qu'à faire ce raisonnement : si 2000 oxygène correspondent à 5447 de minéral, les 4k-29 oxygène dont j'ai besoin correspondront à x. Posez donc la proportion suivante :

D'où vous tirerez pour x :

Dès que vous connaissez la quantité de minéral nécessaire pour faire l'expérience, vous savez quelles doivent être la capacité de la cornue et la dimension du fourneau.

N'oubliez pas que j'ai voulu seulement vous donner un exemple de la marche à suivre pour passer des formules aux poids; votre bon sens vous dira que j'ai négligé beaucoup d'éléments, dont l'oubli , de la part de l'expérimentateur, altérerait singulièrement le résultat. Ainsi je suppose que le bioxyde de manganèse soit pur, ce qui n'arrive jamais ; je ne tiens pas compte du gaz qu'il faut perdre au commencement de l'opération à cause de l'air qui l'accompagne ; je suppose complète la décomposition du minéral , chose impossible lorsqu'on opère sur des masses considérables et surtout dans une cornue; j'attribue au litre d'oxygène un poids qui varie avec les circonstances : mais, encore une fois, c'est la filiation des raisonnements que vous devez considérer ici , et non pas l'expérience en elle-même.

Terminons cette digression pour revenir aux procédés de préparation de l'oxygène, et voyons celui qui peut nous donner ce gaz parfaitement pur. Règle générale, on ne doit jamais compter sur la pureté des gaz qui ont traversé l'eau et qui ont été extraits des substances naturelles. Si nous voulons donc de l'oxygène irréprochable, préparons-le sur le mercure à l'aide d'une substance artificielle. On emploie ordinairement le chlorate d'oxyde de potassium, qu'on appelle chlorate de po'asse. C'est un sel , ainsi que son nom vous le dit, qu'on trouve facilement dans le commerce. On en met 45g*-, par exemple, dans une cornue en verre, à laquelle

34 CB1IUB ÉLÉMENTAIRE.

on adapte, au moyen d'un bon bouchon, un tube à deux branches dont l'extrémité est recourbée ; celle-ci doit plonger dans une cuve a mercure et être mise en communication avec une éprouvette remplie de ce métal (fig. 8). On chauffe la cornue avec une lampe

à esprit^de-vin, ou avec un fourneau. Voici l'appareil : quand on se sert de ce procédé, il faut avoir soin de ne pas pousser jusqu'au bout la décomposition du sel , car les dernières portions exigeant une température très-élevée, le verre de la cornue pourrait se ramollir ; et comme la résistance que présente le mercure à la sortie du gaz est plus considérable que celle de l'eau, il arriverait que le verre, déjà ramolli, se boursouflerait et laisserait échapper le gaz.

Le prix du chlorate de potasse étant aujourd'hui assez modéré, on peut se servir de ce sel pour la préparation de l'oxygène en grand; alors, à la place d'une cornue en verre ou en terre, on emploie un cylindre en fer battu, qui , par un tube également en fer, terminé par un autre tube en verre, communique avec le gazomètre.

Dans le but de faciliter la décomposition du sel, on y ajoute uu peu de bioxyde de manganèse, ou mieux d'oxyde de cuivre. Cet artifice ne doit jamais être employé lorsqu'on tient a avoir de l'oxygène d'une grande pureté.

Enfin, je vous ferai voir de quelle manière on peut instantanément se procurer des petites quantités d'oxygène très-pur : rem-

plissez avec du chlorate de potasse fondu le tiers d'un petit tube a, (fig. 9) que vous fermerez hermétiquement par un bouchon portant

un autre tube à plus étroit ayant son extrémité c recourbée. Si vous chauffez avec une lampe à espritde-vin la partie de l'appareil où 6e trouve le sel , il se dégagera de l'oxygène.

Lorsque vous en aurez assez perdu pour que le gaz qui sortira ne soit plus mêlé d'air, cessez de chauffer, et en même temps plongez l'extrémité c du tube abducteur b dans un verre contenant du mercure. Le gaz, dilaté par la chaleur, se condensera alors dans le

Fig. 9.

tube 6, et le mercure y montera jusqu'à une certaine hauteur. Dès que la colonne de mercure sera devenue stationnai re, retirez l'extrémité c et bouchez-la avec de la cire. L'appareil peut ainsi être conservé indéfiniment. Toutes les fois que l'on voudra un peu d'oxygène, on n'aura qu'à chauffer l'appareil après avoir retiré le petit bouchon de cire. Quand on laissera refroidir l'appareil, le mercure montera encore dans le tube, qui, bouché par de la cire, pourra servir, avec le même succès, pour une nouvelle opération.

Voyons maintenant comment et pourquoi on obtient de l'oxygène lorsqu'on chauffe le chlorate d'oxyde de potassium. Le nom seul dit que les éléments constituants de ce sel doivent être le chlore le potassium et l'oxygène. Cela est vrai , en effet , et vous le voyez par sa formule : KO, CIO*. Ce chlorate se décompose par la chaleur et dégage de l'oxygène, ainsi que vous le savez; ce que je vous apprendrai , c'est que, la décomposition terminée, on ne trouve dans la cornue que du chlorure de potassium ; comme il ne s'est dégagé que de l'oxygène, vous en conclurez que le chlorate d'oxyde de potassium se décompose par la chaleur en oxygène qui s'en va et en chlorure de potassium qui reste. Vous exprimerez ce phénomène par l'équation : K 0, Cl 0* = K Cl + 0e. Souve-. nez-vous par quelle série de raisonnements on passe de la connaissance des formules à celle de la composition centésimale, pour trouver que 400&r- de chlorate renferment 39^- 16 d'oxygène,

et peuvent, par jGtjggquent, fournir à peu près 27 litres de ce gaz.

Maintenant qtfè ntfiïs savons prépaçef l'oxygène pur, étudions-en les propriétés.

Ce corps ne saurait être distingué de l'air, car, ainsi que l'air, il est dépourvu de couleur, d'odeur et de saveur. Il en diffère cependant par la densité , car celle de l'air étant 1 , celle de l'oxygène est J ,40563. Un litre d'oxygène pèse 4^-42976, pourvu qu'il soit bien sec et qu'il ait été mesuré à la température de 0, la colonne de mercure dans le baromètre étant à la hauteur de 0m76. Quelle que soit la pression à laquelle on le soumette, il ne se liquéfie point. Il est donc un gaz permanent. Un litre d'eau peut en dissoudre, à la température ordinaire, 46 centimètres cubes. Nous verrons plus tard que si ce gaz n'était pas soluble dans l'eau, les poissons périraient. Le caractère distinctif de l'oxygène est de rallumer une bougie ou une allumette qui , bien qu'éteinte, conserve quelques points incandescents f . Voyez cette allumette qui brûle ; je vais l'éteindre, mais je la plonge aussitôt dans l'oxygène, et la flamme reparaît plus brillante qu'auparavant. Tout corps qui brûle dans l'air brûle avec plus d'éclat dans l'oxygène et s'éteint dans tous les autres gaz. Ce fait prouve plusieurs choses : premièrement , que dans l'air il y a de l'oxygène ; secondement, que la combustion est l'effet de la combinaison de l'oxygène avec les éléments du corps qui brûle; enfin, que la combinaison n'a lieu qu'à une température élevée ; et c'est heureux, car que deviendrait le monde organisé, s'il en était autrement ! L'oxygène, par cela seul qu'il fait partie de l'air, enveloppe la terre ; s'il pouvait se combiner à froid avec la même énergie qu'à chaud , le bois, les animaux, tout ce qui vit s'embraserait. Ne croyez pas cependant qu'il ne contracte jamais de combinaisons à froid : le fer qui se rouille prouve le contraire. Le fer qui se rouille et le bois qui brûle offrent deux phénomènes identiques au degré près. J'ajouterai que ces deux phénomènes ne diffèrent aucunement de celui qui s'accomplit chaque fois qu'un animal respire. Dans tous les cas, il y a combinaison véritable d'oxygène : pour le fer avec la matière même du fer ; pour le bois avec ses éléments ; pour l'animal avec les principes de son sang. Les mots brûler et oxyder sont synonymes, et dans leur acception chimique ils équivalent au mot respirer. La combustion, l'oxydation, et la respiration *sont le même phénomène sous des formes différentes. En vous parlant de l'air, je m'étendrai davantage sur ce sujet. Le peu que je vous en ai dit vous démontre toute l'im-

I . Le gaz protoxyde d'azote partage cette propriété avec l'oxygène; on verra pins tant que ce n'est qu'une conséquence de la décomposition du gaz.

DKUXIBMB LEÇON. 37

portance de l'oxygène ; aussi les chimistes l'ont-ils choisi comme l'unité à laquelle ils rapportent tous les éléments de leurs calculs. Il est de tous les corps le plus important , non-seulement par les fonctions auxquelles il participe, mais aussi par sa grande abondance dans la nature. Cette enveloppe de 60 kilomètres, qui en* toure le globe terrestre et qu'on appelle atmosphère, est formée pour x d'oxygène. Les £ du poids de l'eau qui recouvre la surface de la terre sont de l'oxygène, sans compter l'énorme quantité qu'elle tient en dissolution ; la moitié du poids des êtres vivants, et à peu près de tout ce qui constitue la croûte terrestre, est encore de l'oxygène. Doit-on s'étonner de cette profusion, quand on pense que ce gaz est destiné à être, pour ainsi dire, la pierre angulaire de tous les phénomènes chimiques qui s'accomplissent sans cesse dans la nature * !

Jusqu'à présent, l'oxygène pur n'a pas encore reçu d'applications. On l'a proposé pour combattre le choléra et certaines maladies nerveuses ; mais je ne sache pas que la généralité des médecins en fasse grand cas comme médicament ft.

Il y aurait un beau problème à résoudre : ce serait d'obtenir l'oxygène à bon marché et de le condenser pour les besoins de l'industrie. La chaleur est un des instruments les plus importants entre les mains de l'industriel. Plus la chaleur sera énergique, plus l'instrument sera utile. Les machines soufflantes sont là pour l'attester. Ces appareils ne font que condenser l'oxygène, mais de l'oxygène mêlé à une grande quantité d'un autre gaz, qui loin de la favoriser contrarie la combustion. Cependant , malgré cet obstacle, vous savez tous qu'au moyen d'une forge on ramollit le fer de telle sorte qu'il devient souple au marteau, ce qui prouve la puissance calorifique de l'oxygène condensé ; les forges ne sont donc que des appareils de condensation. Pour vous édifier, voyez ce que je puis faire avec une machine soufflante d'une très-petite dimension que l'on appelle chalumeau. Ce n'est qu'un tube effilé s ; quand on y souffle on y condense l'air, car l'ouverture par où l'air sort est beaucoup plus petite que celle par où il entre. Or, si avec

i. D'après des expériences faites par MM. Schoenbein, Marignac, De la Rive, Freray, Becquerel fils, l'oxygène acquiert, sons l'influence de l'électricité , des propriétés toutes nouvelles. Pour donner un exemple , il suffira de dire qu'il devient absorbable par le mercure et l'argent.

2 D'après les observations de M. Duroy, il parait que l'oxygène pur respiré après l'inhalation de chloroforme fait disparaître tous les inconvénients qui suivent l'application de cet anesthésique.

3. On donne au chalumeau une forme particulière pour en rendre l'usage pins commode. La forme de la fig. 10 est celle que l'on préfère d'ordinaire. L'appareil se compose de quatre pièces. Le tube 1 1 dont l'extrémité ouverte est destinée à être I. 3

cet appareil je souffle horizontalement sur la flamme d'une lampe à esprit-de-vin , je forme un jet que Ton appelle dard ; son extrémité, quoique très-chaude sans doute, ne l'est pas assez pour fondre le bout d'un fil en platine ayant un demi-millimètre d'épaisseur ; mais si , au lieu de souffler avec ma bouche, je souffle avec une vessie pleine d'oxygène, le fil en platine fondra facilement, et un globule de ce métal se formera à son extrémité. Voyez, en effet, cette vessie remplie d'oxygène (fig. H) et à laquelle est appliqué un tube métallique Fig- **• à ouverture capillaire. Si j'ouvre

le robinet r et qu'en même temps je comprime la vessie, je force l'oxygène à sortir par l'extrémité du tube s. En dirigeant ce courant sur la flamme a d'une lampe à esprit de vin, je produis un dard qui frappe le bout du fil en platine, et le fait fondre.

Cette expérience, quoique très-simple, suffit pour démontrer tout le parti que l'on tirerait de l'oxygène, si l'on pouvait le condenser à bon marché * . Il y en a une source intarissable dans l'air ; il y en a une autre non moins intarissable dans l'eau ; mais les procédés pour l'en extraire sont trop coûteux. Voilà toute la difficulté du problème.

L'histoire chimique de l'oxygène, telle que je viens de la faire, vous paraîtra bien courte ; aussi je dois vous dire que c'est à peine si je l'ai abordée. Il ne peut pas en être autrement, car

placée dans la bouche : la chambre c qui doit contenir une partie de l'humidité que la bouche introduit avec l'air; l'ajoutage a que l'on appelle porle-vent et le bout b

Fig. 10.

qui est percé d'un trou dont le diamètre varie suivant l'effet que l'on veut produire.

Cet instrument, dont l'usage général chez les chimistes prouve l'utilité , rend de grands services à ceux qui n'ont pas de laboratoire. Avec une lampe , avec quelques réactifs très-peu coûteux et un chalumeau, on peut faire une multitude d'essais et reconnaître la nature de tous les minéraux.

Je ne saurais donc trop recommander cet instrument, et en même temps 1 ouvrage qui apprend à le manier : De l'emploi du chalumeau dan» les analyie* chimiquet et let détermination* minéralogiques , par M. Berzelius.

t. M. Boussingault a déjà fait un grand pas pour atteindre ce résultat. (Voir leçon 14.)

l'oxygène étant le premier corps que nous étudions, nous ne pouvons examiner son action sur les autres corps que nous ne connaissons pas encore ; mais son histoire se déroulera à mesure que nous avancerons, et bientôt nous le verrons commencer son rôle important par la manière dont il se comporte avec l'hydrogène.

Je vous ai dit incidemment que l'eau contient environ ^d'oxygène ; le reste est de l'hydrogène. A ce seul titre, vous comprenez combien ce dernier corps doit nous intéresser. Comment ] 'isolerons-nous ? Mettons dans un tube o en fer, en porcelaine ou en grès plusieurs faisceaux de Bl de fer assez fin ; adaptons à l'une des extrémités du tube une cornue C contenant de l'eau ; à l'autre extrémité, un tube abducteur T à deux branches (fig. 12} : posons

Fig. lï.

«t appareil sur un fourneau long à réverbère F ; faisons en sorte lue le tube abducteur T plonge dans l'eau et que son extrémité s'engage sous un têt à gaz dans une terrine contenant de l'eau. Si l'on chauffe graduellement le tube o jusqu'à l'incandescence, et qu'alors on fasse entrer en ébullition l'eau de la cornue C, on verra un gaz se dégager en abondance à l'extrémité du tube T. Après en avoir perdu les premières portions, on le recueille dans des éprouvettes. Ce gai est de l'hydrogène.

De ce que i'eau se décompose lorsqu'elle passe sous forme de vapeur sur du fer incandescent, et quo l'hydrogène seul devient libre, il faut conclure que le fer a la propriété, dans ces circonstances, de lui enlever son oxygène ; dès lors le fer deviendra un «yde. Si, en effet , l'expérience finie, l'on examine le contenu du

tube o, on lui trouve un aspect nouveau ; ce n'est plus du fer, mais une combinaison d'oxygène et de fer. Nous pouvons donc nous expliquer le phénomène par cette équation :

4HO + 3Fe= Fe*0* +4H

e™. r», osjtfadefU. HïdKjSM.

Cette formule nous montre qu'un litre d'eau peut en fournir environ 1235 de gaz hydrogène.

Ce procédé de préparation n'est pas compliqué ; cependant on lui en préfère un autre qui est encore plus simple : on met de la tournure de fer ou de la grenaille de zinc dans un flacon à deux tubulures ; à l'une d'elles, on ajuste un tube recourbé, et à l'autre un bouchon portant un tube droit surmonte d'un entonnoir. Ce dernier tube doit être assez long pour arriver presqu'au fond du flacon. Voici l'appareil (fig. 43) :

Je verse, par l'entonnoir e, assez d'acide sulfurique, étendu de ku'U fois son poids d'eau, pour que le flacon F en soit à moitié

Fig. (3.

rempli. Bientôt l'hydrogène va se dégager par l'extrémité du tube abducteur t; je perds les premières portions, ensuite je recueille le gaz par les moyens ordinaires. On voit que ce procédé est beaucoup plus commode que le précédent; il marche tout seul, pour ainsi dire ; mais d'une autre part, il n'est pas aussi facile à expliquer.

L'acide sulfurique, mis en contact avec de l'eau, ne la décompose pas; le zinc non plus ; réunis, ils la décomposent immédiatement. Des deux éléments qui constituent l'eau, un seul (l'hydrogène) est rendu libre; l'autre (l'oxygène) se 6xe; commente! où selîxe-t-il?Si l'on évapore le liquide contenu dans le flacon où l'on aura dégagé de l'hydrogène, on obtiendra un corps cristallisé qui

renferme un équivalent d'oxyde de zinc, et un équivalent d'acide sulfurique : c'est un véritable sel formé par suite de Faction réciproque des différentes substances. Pour bien discuter le phénomène, représentons-nous ce sel par sa formule : ZnO, SO* ; elle nous dit que, sous l'action simultanée de l'acide et du métal , l'eau s'est dédoublée en ses éléments ; l'oxygène a oxydé le métal , l'hydrogène s'est dégagé : l'oxyde, se trouvant en présence d'un acide, s'y est combiné pour former un sel. Je résume tout ce raisonnement dans l'équation : Z n + S 0 * H 0 = Z n 0, S 0 *+ H. Pourquoi l'eau s'est-elle décomposée sous la double influence du métal et de l'acide? L'observation a démontré que lorsque plusieurs corps sont en présence, ils tendent toujours à satisfaire leurs affinités et à former, par conséquent, des combinaisons plus stables; en d'autres termes, les molécules des corps, mises en mouvement par l'ensemble des forces chimiques, tendent à se mettre en équilibre. Dans le cas actuel, le zinc, qui a de l'affinité pour l'oxygène, tend à former un oxyde ; l'acide sulfurique tend à se combiner à cet oxyde : ces deux tendances réunies suffisent pour décomposer l'eau. On les qualifiait autrefois par le nom d'affinités ou de forces prédisposantes. Quoi qu'il en soit , bien d'autres métaux ne se seraient pas comportés comme le zinc, attendu que leur affinité pour l'oxygène n'aurait pas été aussi grande.

n y a une contradiction apparente entre l'expérience et l'équation : ici nous ne voyons figurer qu'un équivalent d'eau, et si par les méthodes connues, on en calcule la quantité pondérale, on la trouvera bien moindre que celle employée dans l'expérience. Pourquoi cet excès? dans l'action mutuelle des différentes substances , il se forme du sulfate de zinc : or, s'il ne trouvait pas assez d'eau pour s'y dissoudre à mesure qu'il se forme, ce sel adhérerait à la surface du métal et formerait une espèce d'enduit ; dès lors le contact entre le métal et les autres corps n'existant plus, l'action s'arrêterait. Un excès d'eau est donc nécessaire.

Enfin , pour décomposer un litre d'eau et obtenir environ 4235 litres d'hydrogène, il faudra, d'après cette équation, employer 5k 5 d'acide sulfurique concentré, et 3k 6 de zinc.

On peut encore préparer l'hydrogène par la décomposition de l'eau, sans avoir recours ni à l'acide sulfurique ni à un métal ; il suffit de diriger de la vapeur d'eau sur du charbon incandescent ; on obtient ainsi un mélange d'acide carbonique et d'hydrogène : en effet ,