DISTILLATION SÈCHE

aujourd’hui, encore bien qu’on n’ait pas obtenu le résultat impossible qu’il réclamait.

La facile décomposition des matières organiques, les métamorphoses continuelles qu’elles subissent si aisément, rendent leur étude beaucoup plus difficile que celle des substances minérales. Celles-ci ne sont pas détruites par les réactions chimiques. L’opérateur exercé ne perd aucun des principes sur lesquels portent ses investigations, et il peut toujours contrôler les résultats de ses analyses par la synthèse; mais il en est tout autrement des composés organiques. Toute réaction un peu énergique est une cause de destruction ou de transformation ; de nouveaux produits sont formés, tout différents de ceux qui préexistaient, et avec lesquels il est impossible de refaire ce qui s’était organisé sous l’influence de la vie.

Distillation sèche «Scs matières organiques. — Composition élémentaire. — Jusqu’ici, Messieurs, j’ai posé comme un principe fondamental que les substances organiques sont essentiellement formées d’oxygène, d’hydrogène, de carbone et d’azote; que, dans les unes, on ne rencontre le plus souvent que les trois premiers principes, tandis que tous les quatre existent dans les autres. L’expérience va vous démontrer la vérité de ces assertions.

On a introduit dans une cornue en grès A ( fig . 725) une certaine quantité de sucre. On aurait pu y mettre tout aussi bien de l’amidon

de blé, delà gomme ou toute autre matière extraite des plantes. Vous voyez que cette cornue, placée dans un fourneau à réverbère, communique avec un tube de porcelaine BB posé horizontalement sur un fourneau également à réverbère, et qu’à ce tube sont adaptées une large éprouvette G et une cloche D propre à recueillir les gaz. L’éprouvette est entourée d’un mélange réfrigérant de glace et de sel.

On chauffe d’abord jusqu’au rouge le tube de porcelaine, puis on

élève la cornue à cette môme température. Le sucre renfermé dans celle-ci ne peut supporter ce degré de chaleur sans que ses principes élémentaires se dissocient, et, lorsque l’opération a été poussée jusqu’à sa dernière période, on trouve :

1° Dans la cornue et le tube de porcelaine, du charbon en assez grande quantité ;

2° Dans l’éprouvette, del’ecra, presque toujours un peu d’huile rousse et fétide, et du vinaigre ou acide acétique ;

3° Enfin, dans la cloche à mercure, un gaz qu’une analyse ultérieure peut faire reconnaître pour un mélange, à proportions variables, d’oxyde de carbone , d’hydrogène carboné et d’acte carbonique.

Si l’on fait passer de nouveau à travers le tube de porcelaine incandescent l’eau, l’huile et l’acide acétique, on peut les convertir définitivement en charbon C, en gaz hydrogène protocarboné C2H4 et en gaz oxyde de carbone CO.

Ces derniers produits, dans lesquels se transforment la plupart des substances végétales, ne nous représentent que trois éléments : l’oxygène, l’hydrogène et le carbone. Donc ce sont eux qui constituent uniquement et essentiellement ces mêmes substances.

Qu’on agisse de même sur une matière tirée du corps de l’homme, et l’on aura tous les produits précédents, plus des sels ammoniacaux , de Y acide cyanhydrique , C2AzH, et du gaz azote, qui par l’application d’une forte chaleur se réduiront, en définitive, en charbon C, gaz hydrogène pr otocarboné C2H*, gaz oxyde de carbone CO, et azote Az.

Donc la chair musculaire, ainsi que la majeure partie des substances dites animales, est composée, comme je l’avais avancé, d’oxygène , d’hydrogène , de carbone et d'azote.

Cette décomposition par le feu, qu’on appelle distillation sèche , sert non-seulement à montrer la facile désunion des éléments des matières organiques, mais encore la nature de ces éléments, et la grande ressemblance de toutes ces matières sous ce rapport. Dans les produits précédents de la distillation sèche des plantes et des animaux, on ne trouve, en effet, que quatre éléments, et toujours les mêmes, à savoir : l’oxygène, l’hydrogène, le carbone et l’azote. On peut donc en conclure que ce sont là les éléments organiques par excellence.

Un autre fait capital à constater, c’est que, parmi ces éléments, le carbone est toujours très-prédominant. Comme, d’ailleurs, il ne manque dans aucune des matières du règne organique, on peut dire que c’est lui q.ui les caractérise essentiellement et qu’il y joue le rôle le plus important .

Les anciens chimistes n’avaient que des idées erronées sur la constitution chimique des êtres organisés et de leurs produits. Ils les regardaient comme des composés de feu, de terre, d’air et d’eau. N’em- , ployant qu’une méthode analytique très-vicieuse, la simple distillation à la cornue, qu’ils analysassent une plante alimentaire, ou un végétal

vénéneux, le froment ou la ciguë, le tilleul ou la jusquiame, ils n’obtenaient jamais pour résultats que du charbon, de l’eau', de l’huile empyreumatique, de l’acide acétique, des gaz et parfois des sels ammoniacaux, et ne pouvaient véritablement acquérir aucune notion utile sur le sujet qu’ils avaient l’intention d’éclaircir. Aussi, bien que l’Académie des sciences ait consacré, depuis la fin du dix-septième siècle jusqu’à la moitié du dix-huitième, tous ses soins à l’analyse par le feu de plus de trois mille plantes, la science n’a retiré aucun profit de tant d’expériences longues et dispendieuses.

Création de l’analyse élémentaire des matières organiques par Cavoisier. — Ces tentatives infructueuses avaient discrédité l’analyse végétale par le feu; un découragement complet s’était emparé des chimistes : la chimie organique semblait abandonnée, lorsque Lavoisier, en examinant les produits de la combustion de l’huile et de l’esprit-de-vin, en étudiant avec un égal soin les phénomènes de la fermentation vineuse, ouvrit une carrière nouvelle à cette partie de la science. Faisant l’application de son importante théorie de la combustion à la composition des substances végétales et animales, il les considéra comme des oxydes, dont les uns avaient pour base l’hydrogène et le carbone, et les autres l’hydrogène, le carbone et l’azote. Il vit qu’en brûlant ces substances dans une quantité donnée de gaz oxygène, on pouvait, par l’eau et l’acide carbonique qui se forment, déterminer les principes constituants de la matière soumise à la combustion. Il fit ainsi quelques analyses; et, bien qu’elles n’aient pas atteint l’exactitude à laquelle on est parvenu depuis, elles n’en resteront pas moins des modèles de précision et d’habileté.

Les élèves de Lavoisier s’empressèrent de continuer l’œuvre de leur illustre maître. Ils reconnurent qûe l’on peut, par l’action du feu et sous l’influence de l’oxygène, réduire les matières organiques en produits gazeux, dont l’analyse donne avec exactitude la connaissance des principes dont elles sont composées.

C’est encore la méthode que l’on suit aujourd’hui, puisque tous les procédés successivement décrits et employés se réduisent à brûler la substance de telle manière que son carbone soit transformé en acide carbonique, vson hydrogène en eau, et que l’azote, s’il s’en trouve, se dégage à l’état de liberté. Le poids de l’acide carbonique indique celui du carbone, le poids de l’eau celui de l’hydrogène. La proportion d’azote se trouve directement, puisqu’il reste mêlé à l’acide carbonique, dont il est facile de le séparer. Quant à l’oxygène, on en détermine la proportion par la différence de poids qui existe entre celui de la substance employée et la somme des poids du carbone, de l’hydrogène et de l’azote réunis.

Pour brûler complètement la substance organique, plusieurs moyens ont été successivement employés. Lavoisier la brûlait dans des cloches

remplies de gaz oxygène, au sein duquel il l’enflammait, soit par un miroir ardent, soit par toute autre voie. Abilgaard la distillait avec de l’acide sulfurique et du peroxyde de manganèse. Berzelius la chauffait avec le protoxyde de "plomb ou le minium.rMais tous ces moyens ne fournissaient que des résultats approximatifs. Le 15 juin 1810, Gay- Lussac et Tlienard posèrent les bases d’une méthode rigoureuse d’analyse, en opérant la combustion au moyen du chlorate de potasse bien pur, et dans un cylindre ou tube de verre disposé de manière à permettre de recueillir les gaz formés pendant la combustion. Vous vous rappelez, sans doute, que le chlorate de potasse se décompose facilement à une douce chaleur, en abandonnant de l’oxygène et en se convertissant en chlorure de potassium fixe. Or, l’oxygène du sel, se trouvant en contact avec les éléments de la substance organique, brûle son hydrogène et son carbone, en produisant de l’eau et de l’acide carbonique, qu’il est très-facile de recueillir sans en perdre aucune trace.

Un peu plus tard, Gay-Lussac s’est servi de l’oxyde noir de cuivre en place du chlorate de potasse, cet oxyde se réduisant avec la plus grande facilité en cuivre métallique et en oxygène. Ce moyen a été généralement adopté comme plus commode et plus exact.

Rien de plus simple à vous démontrer qu’une substance organique, chauffée en présence d’une quantité suffisante d’oxygène, se transforme complètement en deux ou trois produits volatils : eau, acide carbonique et azote.

Il y a dans ce tube de verre A ( fig . 726J, placé horizontalement sur

Fig. 726. — Calcination d'un composé organique avec l’oxyde de cuivre.

un long fourneau, un mélange d’oxyde noir de cuivre et de sucre bien pur. On va élever peu à peu le tube à la température du rouge obscur, et bientôt de l’eau va ruisseler dans le tube B en U, tandis que du gaz acide carbonique va remplir la cloche C, qui termine l’appareil. Il ne restera dans le tube A, après l’opération, que du cuivre métallique pur, reconnaissable à sa couleur rouge.

Cel appareil, légèrement modifié, est celui qui sert aujourd’hui à la combustion de la substance que l’on veut analyser; mais on opère différemment suivabt que celle-ci est azotée ou ne l’est pas. Dans tous les cas, on n’opère que sur 5 à 10 décigraim mes de la substance, qu’on a soin de prendre à son plus grand état de pureté et privée des plus légères traces d’eau hygroscopique.

On obtient ce dernier résultat en la maintenant pendant un temps suffisant dans le vide sec au-dessus d’un bain d’acide sulfurique concentré, ainsi que le montre la figure 727.

1° Analyse d’une matière non azotée. — • La combustion de cette matière par l’oxyde de cuivre s’effect’ e dans un tube de verre vert (fig. 728), peu fusible, de

Fig. 728. — Tube à analyse.

50 centim. de long sur 10 à 12 millim. de diamètre intérieur, terminé à l’un de ses bouts par une pointe tirée suivant l’axe même du tube.

Celui-ci ayant été bien desséché, on y introduit de l’oxyde sec et chaud en poudre fine dans une longueur de quelques centimètres, puis, par-dessus, la matière à analyser, après l’avoir mélangée intimement avec 25 à 30 fois son poids du même oxyde. Ce mélange occupe toute la partie du tube, depuis a jusqu’en b (fig. 729). On achève de le rem-

Fig. 729. — Disposition des matières dans ce tube.

Fig. 727. — Dessiccation d’une matière organique dans le vide sec.

plir, à 3 centimètres près, avéc de l’oxyde pur, entremêlé seulement de quelques planures de cuivre oxydé à la surface, afin de diviser la masse et de faciliter le passage des gaz.

Toutes ces introductions de matière se font à l’aide d’une main en clinquant, en opérant ainsi que le représente la figure 730. On ferme

alors le tube avec un bon bouchon provisoire et on l’entoure d’une

enveloppe de clinquant c [fig. 731), pour éviter sa déformation pendant qu’il sera soumis à l’incandescence. On le pose alors horizontalement sur une table en lui imprimant de légères secousses afin de tasser les

Fig. 731. — Même tube qu’on entoure de clinquant.

matières et de former au-dessus d’elles un espace vide dans lequel les gaz puissent circuler librement.

Les choses étant ainsi disposées, on place le tube sur un fourneau

Fig. 732. — Fourneau pour l’analyse élémentaire.

long en forte tôle, percé de jours à son fond et élevé sur des supports largement espacés (/îgr.732). On y adapte, au moyen d’un autre bouchon

bien sec qui remplace le premier, l’appareil qui doit condenser l’eau. C’est un tube en U ( fig . 733), dont les deux branches sont remplies de petits fragments de pierre ponce imbibée d’acide sulfurique concentré.

Au moyen d’un petit tuyau de caoutchouc vulcanisé, on relie le tube à ponce au condenseur de Liebig pour l’acide carbonique (fig. 734). C’est,

comme vous le savez, un tube en verre à cinq renflements ou boules d’inégales grosseurs, non entièrement remplies d’une solution de potasse caustique marquant 35 à 40° Baumé.

Enfin, à l’extrémité libre de ce condenseur, on adapte, au moyen d’un bouchon, un petit tube d’aspiration à deux branches (fig. 735), dont la plus large contient des fragments de potasse caustique solide, afin de retenir les bulles d’acide carbonique qui traversent la solution alcaline quand la combustion marche trop vite .

Le tube à ponce sulfurique, le condenseur de Liebig et l’aspirateur, dont la branche la plus étroite reste constamment ouverte, sont tarés à l’avance avec soin.

Fig. 736. — Appareil de combustion pour l’analyse d’une matière non azotée.

La figure 736 représente l’appareil à combustion complet et tout prêt à fonctionner. Voici maintenant comment on le fait marcher.

On chauffe graduellement le tube au rouge, en commençant d’abord par la partie antérieure d , et arrivant peu à peu à la partie comprise entre c et 6 où se trouve la matière organique. Celle-ci, brûlée par l’oxygène de l’oxyde de cuivre, se convertit totalement en eau et en gaz acide carbonique. La vapeur aqueuse et le gaz passent à travers le tube à ponce sulfurique ; la première y reste, tandis que le second va se faire absorber par la solution alcaline du condenseur.

On conduit le feu de manière que le dégagement ne s’opère qu’assez lentement. Lorsqu’il s’arrête tout à coup, alors que le tube à combustion est rouge de feu dans toute son étendue, c'est qu’il n’y reste plus de matière organique.

On casse aussitôt la pointe effilée du tube au moyen d'une petite pince (fig. 737), on adapte à cette pointe un tube rempli de fragments de potasse solide, puis on aspire lentement pendant quelques secondes avec la petite branche du tube d’aspiration de la figure 736. De cette manière, l’air extérieur, privé d’eau et d’acide carbonique, rentre dans le „„„ . tube à combustion et chasse devant lui la vapeur

Fig. 737. — Pmce . , , . . . ,

des laboratoires. aqueuse et 1 acide carbonique qui pourraient, rester dans son intérieur ; la première est retenue par la ponce, le second par la potasse, et l’air sort par la pipette d’aspiration.

L’opération est terminée en moins d’une heure. Il ne reste plus qu’à déterminer les quantités d’eau et d’acide carbonique produites.

On détache alors et l’on pèse les trois petits tubes de condensation. L’augmentation du tube à ponce donne le poids de l’eau formée ; le neuvième de cette augmentation sera le poids de l’hydrogène, puisque dans l’équivalent d’eau (9), il y a 1 d’hydrogène et 8 d’oxygène. — L’augmentation du condenseur de Liebig et du tube d’aspiration* pesés ensemble, fournit le poids de l’acide carbonique, dont les 3/1 1 cs représenteront celui du carbone, puisque dans l’équivalent d’acide carbonique (22), if y a 6 de carbone et 16 d’oxygène. — La différence entre les poids réunis de l’hydrogène et du carbone et celui de la matière organique analysée représentera le poids de l’oxygène de cette matière.

Une fois qu’on a déterminé ces choses, il est bien aisé de trouver la composition centésimale de la matière. Je vais prendre pour exemple l’acide du vinaigre ou acide acétique , afin de vous faire comprendre comment on opère.

Supposons que nous ayons soumis à l’analyse de l’acide acétique le plus pur et le plus concentré possible, et que 0er,o00 nous aient donné :

0,300 d’eau

et 0,734 d’acide carbonique.

Pour trouver les poids d’hydrogène et de carbone que ces quantités d’eau et d’acide carbonique représentent, on établit les proportions suivantes :