ALCALINS
A base de soude. A bas* de potasse.
Prismes rectangulaires à 4 pans Prismes rhomboïdaux contenant
contenant une molécule d'eau une molécule d'eau de consti-
de constitution tution.
Soluble à peu près dans 10 fois Soluble dans 4 fois son poids
son poids d'eau froide d'eau froide.
[Réaction alcaline et saveur salée Réaction alcaline et saveur fai-
un peu urineuse blement mineuse.
Bicarbonates. ' insoluble dans l'alcool Insoluble dans l'alcool.
I Dissous , il se décompose par Té- Dissous , il se décompose par l'ébullition et devient sesquicar- bullition , devient sesqnicarbonate puis carbonate bonate pois carbonate.
II en est de même par la chaleur II en est de même par la chaleur seule seule.
Il ne précipite pas les sels de ma- Il ne précipite pas les sels de magnésie gnésie.
Je vous ai dit ailleurs que les sels alcalins, en vertu de leurs analogies, peuvent se remplacer les uns les autres dans leurs applications * . Je vous réitère cette remarque à l'occasion des carbonates, et j'ajoute que celui de soude tend à remplacer notablement celui de potasse , non-seulement parce que son prix est inférieur, mais parce qu'il est plus commode à transporter et à manier, surtout lorsqu'il a été privé de son eau de cristallisation. Il est plus facile à manier, parce qu'il n'est pas déliquescent; il est plus commode, parce que son équivalent étant moins fort que celui du carbonate de potasse, il en faut moins pour obtenir, dans certains cas, le même résultat qu'on obtiendrait avec ce dernier carbonate. Supposez, par exemple, que pour faire disparaître une réaction acide, il soit nécessaire d'employer h 00 parties de carbonate de potasse, il n'en faudra que 76 de carbonate de soude anhydre. Cette particularité, jointe à celle de la non-déliquescence et du bas prix, expliquent la préférence du consommateur.
Après les chlorures , les sulfates et les carbonates alcalins, viennent, par ordre d'importance, les azotates. A part les applications qu'on en peut faire pour la préparation de l'acide azotique, ou comme engrais dans l'agriculture, celui de potasse
1. M. De vil le a montré que lorsqu'on fait réagir le bicarbonate de potasse et le bicarbonate de sonde sur les précipités qu'ils produisent dans les dissolutions salines métalliques , il se forme dans le premier cas , un carbonate double; dans le second cas , un carbonate métallique simple. C'est ainsi que ce chimiste est parvenu à préparer artificiellement certains carbonates neutres de zinc, decobalt, de nickel, etc ,etc. qu'on n'avait trouvés que dans la nature.
constitue la base de la poudre à tirer; et comme dans cette matière il y figure pour plus des f de la masse, vous sentez combien sa consommation doit être considérable. L'azotate de potasse doit donc intéresser beaucoup plus que celui de soude : c'est pourquoi nous nous attacherons particulièrement à connaître sa provenance , son exploitation et les causes probables de sa formation.
L'azotate de potasse (nitre, sel de nitre, salpêtre, nitrate de potasse) est très-répandu aux Indes, en Egypte, à l'île de Ceylan, en Espagne et dans certaines localités de l'Italie et de la France méridionale; on le trouve tantôt à la surface du sol , tantôt dans le calcaire secondaire. Pour l'isoler, on n'a qu'à lessiver ces terres nitrifères, et à évaporer leur lessive.
Dans les pays froids ou tempérés , la nature en produit moins , mais en revanche, elle produit assez abondamment des azotates terreux ; c'est surtout aux environs des latrines, dans les caves, dans les rez-de-chaussée , dans les endroits humides et dans quelques terres cultivées ; on enlève ces azotates à leurs gisements , en les transformant en azotate de potasse , par double décomposition.
Il y eut un temps où la France, ne pouvant pas tirer de l'étranger le nitre qui lui était nécessaire pour fabriquer sa poudre, nonseulement exploitait celui que la nature lui offrait spontanément, mais en provoquait la formation artificielle. Aussi, autrefois, l'exploitation des nitrières artificielles était une des industries les plus importantes; aujourd'hui, elle est presque anéantie, parce que , non-seulement l'importation des azotates alcalins est redevenue libre, mais les forts droits qui l'entravaient ont été considérablement réduits. Je crois donc inutile de vous parler de cette industrie éteinte, et je me bornerai à arrêter votre attention sur la transformation des azotates terreux en azotate de potasse.
Dans la lessive des matériaux salpêtres, on verse de la dissolution de carbonate de potasse jusqu'à ce qu'il ne se forme plus de précipité dans le liquide , ensuite on fait bouillir celui-ci pour le concentrer et pour en tirer l'azotate de potasse par cristallisation. Pourquoi ajoute-t-on ce carbonate de potasse? parce que l'eau a enlevé aux matières nitrifères, non-seulement les azotates alcalins, mais aussi les azotates terreux qu'elles contiennent en abondance ; or, les bases de ces derniers sels donnant des carbonates insolubles, on conçoit que ces mêmes sels, mis en contact avec du carbonate de potasse, donnent lieu à un échange complet; dès lors les azotates de chaux et de magnésie deviennent carbonates , et le carbonate de potasse devient azotate. Voyez, en effet, ce qui se passe, lorsque sur cette dissolution d'azotate de chaux , j'en verse
une de carbonate de potasse ; il se manifeste un trouble occasionné par du carbonate de chaux ; autant il se forme de ce sel, autant il se forme de nitre; il en aurait été de même si j'avais opéré sur de l'azotate de magnésie, puisque le carbonate de cette base est à peu près aussi insoluble que celui à base de chaux. Quand même , parmi les nitrates , il y en aurait eu à base d'ammoniaque , la double décomposition n'aurait pas moins eu lieu, elle n'aurait pas été déterminée par la formation d'un corps insoluble , mais par celle d'un corps volatil , car, vous le savez , le carbonate d'ammoniaque est loin d'être un corps fixe.
Voilà donc , Messieurs , le phénomène chimique dont il faut se pénétrer pour bien comprendre pourquoi on tire des matières nitrifères beaucoup plus d'azotate de potasse qu'elles n'en contiennent. Ce n'est pas tout. Le but que l'industriel ne perd jamais de vue, c'est la diminution du prix des produits qu'il cherche; or, le carbonate de potasse est une matière chère. Il a donc songé au moyen de s'en passer, et voici ce qu'il fait. Il se sert d'abord de chaux caustique, puis de sulfate de soude , et enfin de chlorure de potassium ; il obtient ainsi le même résultat comme s'il s'était servi de carbonate de potasse. Puisqu'il préfère ce procédé compliqué à l'autre qui est très-simple, il faut qu'il y trouve son avantage. Ne nous occupons donc pas de la question économique , et bornons-nous à démêler par quelle série de phénomènes tous ces agents produisent le même effet définitif que le carbonate de potasse.
Nous savons que les matériaux salpêtres abandonnent à l'eau des azotates de magnésie, de chaux, de potasse et même de soude. Que peut faire la chaux sur tous ces azotates? elle n'exerce aucune action sur les trois derniers, décompose le premier, précipite la magnésie et se met à sa place. Vous voyez, en effet, que si je verse de l'eau de chaux sur une dissolution limpide d'azotate de magnésie, le mélange devient laiteux, à cause de cette dernière base qui est devenue libre. En sorte que les eaux nitrifères, après avoir été traitées par de la chaux, contiennent encore tous les mêmes azotates, excepté celui de magnésie.
Voyons maintenant quel rôle va jouer le sulfate de soude. Il est évident que ce sel ne pourra agir que sur l'azotate de chaux, car le sulfate de cette base est très-peu soluble comparativement à celui de soude. D'ailleurs , l'expérience va nous le prouver, car si je mêle ces deux dissolutions, l'une de sulfate de soude, l'autre d'azotate de chaux , j'obtiens un magma occasionné par du sulfate de chaux (gypse). Mais cette réaction a pour résultat d'introduire, dans les eaux nitrifères, de l'azotate de soude; or, c'est
celui de potasse que l'on veut. C'est justement à cet effet que l'on fait intervenir le chlorure de potassium. C'est le même principe qui domine toutes ces réactions, principe qui émane des lois de Berthollet. — Toutes les fois que deux sels peuvent donner \ par l'échange de leurs principes, vn sel moins soluble^ celuici se forme et se sépare. Les principes constituants du chlorure de potassium et de l'azotate de soude peuvent, par leur échange réciproque, donner naissance à du chlorure du sodium qui est le moins soluble ; par conséquent ce composé se dépose , une quantité équivalente d'azotate de potasse se forme en même temps et reste dans les eaux mères.
Résumons-nous. Les matériaux salpêtres livrent à l'eau des azotates qui , en partie , sont à base terreuse ; il faut transformer ces derniers en azotates alcalins ; on y parvient, directement par le carbonate de potasse , indirectement par l'emploi successif de la chaux, du sulfate de soude et du chlorure de potassium. Le carbonate de potasse détermine un échange dont le résultat est d'une part, la précipitation de la chaux ou de la magnésie, l'un et l'autre a l'état de carbonate , d'une autre part la formation d'azotate de potasse.
Voilà pour la méthode directe; voici pour l'indirecte :
La chaux décompose l'azotate de magnésie ; cette dernière base se sépare, et dans le liquide on ne trouve plus alors que des azotates de potasse et de chaux. Le sulfate de soude échange l'acide avec ce dernier sel , et le sulfate de chaux (gypse) se précipite. Il n'y reste plus en dissolution que des azotates alcalins. Le chlorure de potassium décompose l'azotate de soude , et en définitive, la liqueur ne contiendra plus que de l'azotate de potasse.
Ce dernier sel, quelle que soit la source naturelle d'où on le tire, ne peut pas être pur, non-seulement au point de vue chimique , mais au point de vue industriel. Il faut donc avoir une mesure de sa richesse. Voici le moyen d'y parvenir : on verse un demi-litre de dissolution saturée d'azotate de potasse pur sur 400 grammes de salpêtre à essayer; on agite le mélange, pendant dix minutes, avec une spatule en verre , et Ton décante le liquide sur un filtre. On répète la même opération , mais seulement avec \ de litre de dissolution saturée de salpêtre ; ensuite on jette le tout sur le filtre, on le laisse égoutter et on le transporte sur une couche de matière absorbante ; lorsqu'il aura perdu la plus grande partie de son humidité, on le met dans une capsule, pour le dessécher à une douce chaleur. Le poids du salpêtre sec, diminué de 0,02, repré- . sente le titre du sel essayé. Cette diminution est nécessaire à cause
de la portion de sel que, par suite de la dessiccation, laisse le liquide dont la masse est imbibée.
Lorsque l'on veut pousser loin l'exactitude de l'essai , il faut tenir compte des variations de température qui peuvent survenir pendant l'expérience , car elles font varier la solubilité du salpêtre ; c'est pourquoi l'on fait en même temps une opération semblable sur 400 grammes de salpêtre pur. L'augmentation ou la perte qu'aura éprouvée cet échantillon indiquera la correction à introduire dans l'essai du salpêtre brut.
On doit à Gay-Lussac un autre procédé de titrage ; voici en quoi il consiste : on projette peu à peu, dans un creuset chauffé au rouge , un mélange formé de 20 grammes de salpêtre brut , 5 grammes de charbon , et 80 grammes de sel marin ; le résidu est dissous avec soin dans 200 grammes d'eau. Comme, par cette opération , l'azotate de potasse s'est transformé en carbonate, il ne reste plus à faire qu'un essai alcalimétrique ordinaire. On connaîtra ainsi la quantité de potasse et par conséquent la quantité d'azotate réel contenue dans les 20 grammes de salpêtre brut essayé. Ce dernier procédé est plus sûr que le premier, mais l'un et l'autre impliquent des causes d'erreur, si bien qu'il faut les considérer comme des moyens plutôt approximatifs que rigoureux d'appréciation. Cependant, ils sont les seuls adoptés dans l'industrie.
Voyons maintenant de quelle manière on purifie le salpêtre, pour l'amener à cet état sous lequel nous devons l'étudier.
L'opération est fondée sur ce que l'azotate de potasse a une solubilité très- rapidement croissante avec la température , tandis que la solubilité des chlorures alcalins reste à peu près constante.
Si dans 100 parties d'eau l'on en introduit 500 de salpêtre, contenant, par exemple, 20 l de sel marin, et si l'on chauffe jusqu'à l'ébullition, une grande partie de cette dernière substance restera indissoute , puisque une pareille quantité d'eau pourra à peine en dissoudre un peu plus d'un tiers de ce qui est contenu dans le salpêtre; elle dissoudra, au contraire, très-aisément tout l'azotate de potasse. Voilà donc un premier moyen d'épuration. Si, après avoir retiré le sel marin qui est resté indissous, on laisse refroidir graduellement la dissolution ; comme à la température ordinaire, le sel marin est presque aussi soluble qu'à + î 0O°, il doit arriver qu'il ne s'en séparera pas , ou du moins il s'en séparera très-peu, tandis que les ~ au moins du salpêtre se déposeront.
Puisqu'il existe une si grande différence entre les solubilités
des deux sels, il sera aisé, en opérant sur des dissolutions pas trop concentrées, d'obtenir l'azotate pur, attendu que les chlorures trouvent toujours assez de véhicule pour rester dissous.
Comme les dissolutions de salpêtre brut sont toujours troubles et visqueuses, on les clarifie avec du sang de bœuf ou de la colle : les matières organiques, cause de la viscosité, sont amenées à la surface sous forme d'écumes que l'on enlève avec une écumoire. Les dissolutions claires sont transportées dans des cristaliisoirs où, par le refroidissement , elles abandonnent la plus grande partie de l'azotate de potasse qu'elles renferment ; et comme les cristaux seraient très-volumineux, on agite le liquide pour qu'il en dépose de petite dimension.
On suit précisément la même méthode que pour avoir du carbonate de soude pur. Règle générale , les gros cristaux sont rarement purs lorsqu'ils se sont formés dans un milieu qui ne l'est pas lui-même. Voici la raison : les gros cristaux retiennent , dans leur intérieur, de faibles quantités d'eaux mères que rien ne peut leur enlever ; il n'en est plus de même pour les petits cristaux : ils ne retiennent que cette portion qui reste interposée entre cristal et cristal , et qu'on élimine facilement par des lavages à froid. Ainsi , lorsque les dissolutions contiennent des sels étrangers à celui que l'on cherche, il ne faut jamais isoler ce dernier sous la forme de cristaux volumineux.
L'azotate de potasse cristallise en longs prismes à 6 pans terminés par des pyramides hexaèdres. Leur composition est représentée par la formule KO, Az 0* '. Ils sont toujours anhydres : leur saveur est d'abord fraîche, ensuite piquante et amère ; ils fondent vers 4- 350» et ils se figent sans cristalliser ; à une température plus élevée, ils se décomposent ; jetés sur les charbons ardents, ils fusent avec éclat de lumière blanche. L'azotate de potasse est insoluble dans l'alcool absolu; 400 parties d'eau à +97° en dissolvent 236 parties; à + 48°, elles n'en dissolvent que 29. La température d'une dissolution saturée et bouillante est égale à+ 446°, et l'eau est au sel : : 4 : 3,35 (Lepage).
L'azotate de potasse s'humecte un peu lorsqu'il se trouve dans une atmosphère saturée d'humidité : avec du soufre et du charbon, il forme des mélanges explosifs ; ingéré à haute dose, il occasionne de graves désordres, surtout dans les appareils urinaires. Il sert
O = 100= 7,9ijPota8M 4M0
Al= 475=: 1384 J Acide aw>tiqae 53,40
principalement à la confection de la poudre. Avant de parler de cette application, j'inscrirai , pour plus de brièveté, dans un même tableau les propriétés des deux azotates, potasse et soude , puis nous tâcherons de nous rendre compte de leur formation naturelle.
Acotate de potasse = KO, AiO&. Azotate de soude =3 Na o, A» o&.
Prismes à 6 pans terminés par des pyra- Rhomboèdres voisins du cube.
mides hexaèdres »
Toujours anhydre Toujours anhydre.
Saveur fraîche, piquante et amère ...... Saveur fraîche, piquante et amère.
Décomposante par la chaleur Décomposante par la chaleur.
Sur les charbons ardents H fuse avec éclat 8ur les charbons ardents, il fnse avec
de lumière blanche éclat de lumière jaune.
Insoluble dans l'alcool Insoluble dans l'alcool.
Dans une dissolution saturée et bouil- Dans une dissolution saturée et bouillante, l'eau est au sel : : i : 3,35 lante, l'eau est au sel : : 1 : 2,17.
100 parties d'eau à -f 18° en disolvent 29 100 parties d'eau à ■+• 18° en dissolvent
de*el 85 de sel ' .
1 00 parties d'eau à -{- 0° en dissolvent 13 100 parties d'eau à + i °,5 en dissolvent 73
de sel de sel.
La dissolution aqueuse saturée bout à La dissolution aqueuse saturée bout à
Le sel s'humecte légèrement dans l'air Le sel s'humecte beaucoup dans l'air
humide. humide.
Nous avons dit que la nature produit des azotates à profusion, surtout dans les pays chauds. Quelle peut en être la cause ? Il est probable qu'elle n'est pas la même partout et qu'elle est de nature complexe.
Depuis que l'on sait qu'un mélange d'azote et d'oxygène peut , sous l'influence de l'électricité, produire de l'acide azotique, on est porté à attribuer à cette même influence la formation de la plus grande partie des azotates dans les pays très-chauds.
Sous Téquateur, par exemple, il se fait dans l'atmosphère des décharges électriques pendant toute l'année : il doit donc se for
1 . J'ai rencontré dans les traités de chimie tant de divergences sur la solubilité de l'azotate de soude , que j'ai voulu la déterminer moi-même. J'ai jugé utile de le faire , d'autant plus que suivant M. Marx, l'azotate de soude serait presque quatre fois plus solubleàO' qu'à + 10°; ce qui constitue dans de pareilles limites une singularité sans exemple , et qui mérite d'être vérifiée Voici mes résultats.
100 p. d'eau à + l',5 dissolvent... 73,27 de sel.
Id. id. à + ii<>,5 id 77,70 id.
Id. id. à 4- 17»,9 id 85,00 id.
Id. id. à + 45* id 114,44 id.
Id. id. à -f il»* id 216,83 id.
On voit donc que la solubilité de l'azotate de soude ne présente aucnne anomalie , et qu'elle augmente avec la température comme pour la plus grande partie des sels.
mer de l'acide azotique qui , absorbé par la terre où se trouvent des alcalis, se salifiera.
Dans les pays tempérés, la nitrification doit tenir à une autre cause.
On sait qu'un mélange d'ammoniaque et d'air produit de l'acide azotique lorsqu'il est mis en contact avec un corps poreux et sous Faction d'une température élevée. D'un autre coté, on a observé que la nitrification, dans les pays tempérés, ne s'effectue en abondance que là où sont des matières animales. Ces matières sont azotées et , lorsqu'elles se décomposent , forment de l'ammoniaque ; mais celle-ci , surtout à l'état naissant , peut , en présence de l'air, et en contact avec des matières poreuses (calcaires, argiles, détritus organiques) , se transformer en acide azotique. Voilà donc la nitrification expliquée lorsqu'il y a des matières animales ; mais on voit bien souvent se former, des azotates en grande abondance dans des localités très-peu riches en matières azotées. Dans ce cas, on admet que l'azote et l'oxygène de l'air se combinent sous la triple influence des corps poreux, de l'humidité et des bases. Cette dernière explication n'est pas étayée de faits , comme les deux précédentes. Quoi qu'il en soit, on attribue à l'électricité la nitrification dans les pays chauds ; à l'oxydation de l'ammoniaque et à la porosité, dans fes pays tempérés; et lorsqu'on ignore l'origine de l'ammoniaque , on attribue la nitrification à l'action des bases, de l'humidité et de la porosité sur les principaux éléments de l'air.
Arrivons à l'une des applications les plus importantes de l'azotate de potasse : la fabrication de la poudre.
En vous parlant de la poudre à tirer, je me propose moins de vous apprendre à la fabriquer, que de vous instruire de sa nature et de ses propriétés. Aussi , je serai très-bref relativement aux détails de sa préparation.
Vous n'avez pas besoin que je vous dise que la poudre est composée de nitre (azotate de potasse) , de soufre et de charbon ; je vous ferai seulement observer qu'elle n'est pas une combinaison, mais bien un mélange de principes combustibles et de principes comburants.
Elle n'est pas une combinaison, car à l'aide des dissolvants, on peut séparer les matières qui la composent , et celles-ci peuvent être -encore réunies, sans qu'il se manifeste un seul des phénomènes qui accompagnent les combinaisons et les décompositions. Souvenez- vous que le nitre renferme presque la moitié de son poids d'oxygène ; ajoutez que par cela même , la poudre en renferme environ un tiers, que les principes combustibles
qui en font partie produisent , en se brûlant, des gaz dont le volume est infiniment plus considérable que celui de la masse d où ils émanent , et vous aurez tous les éléments pour vous expliquer ses effets.
Bien que la poudre à tirer soit un mélange , il n'en est pas moins vrai que les quantités pondérales des matières dont elle est formée , représentent en général de véritables proportions chimiques. Voici la composition des différentes poudres à tirer de France et de plusieurs autres pays.
