HYDROGÈNE. 5J

intérieures appareilssoitcomplétementexpulséparl'hydrogène

ans quoi on s’exposerait à des explosions dangereuses Z’S a inflammation d un mélange d'air et d’hy- ’

drogène. J

Si, en effet, on introduit dans un flacon 1 volume d hydrogène et 2 volumes 1/2 d’air et qu’on enflamme le mélange, il se produit une vive détonation. Voici ce qui s’est passé : l’hyrogene s est combiné avec l’oxygène et a fourni de la vapeur d’eau qui, portée à une température élevee, s est subitement dilatée, est sortie du flacon en poussant l’air devant elle ; mais, au contact des parois froides du vase, la vapeur qui y ^ reste se condense, un vide partiel se produit et ^ — air rentre pour le remplir. Il y a donc un Fi^.2,5- ~ LamPe double ébranlement de l’air, et c’est là la cause P phique’

- seraupius —

2 volumes d’hydrogène et de 1 volume d’oxygène. Dans les deux cas il fautprendre la précaution d’entourer le flacon avec un linge, qui protégera l’opérateur contre les accidents que peut occasionner la rupture du vase.

Org-ue philosophique ou harmonica chimique. — Si

l’on entoure (flg. 26) avec un tube de verre le jet d’hydrogène enflammé qui s’échappe de la lampe philosophique et qu’on 1 abaisse peu à peu, la flamme se rétrécit et on entend un son dont la nature dépend de la position du tube de verre. M. Faraday explique le son observé de la manière suivante. Il admet que le

ZZL î7nla combuslion de

f dessus do la flamme une certaine quantilé de ee gaz

Iig. 26. — Harmonica chimique.

qui constitue avec l’air un mélange détonant ; celui-ci s’enflamme, et le son entendu résulte de ces petites détonations successives. M. Martens a confirmé l’exactitude de cette explication.

54. !*réparsition «le l'hydrogène. — 1° Par le fer et la vapeur d’eau. On place un faisceau de fils de fer dans un tube en porcelaine 0 (fig. 27) qui traverse un fourneau long F ; à l’une

des extrémités du tube est adaptée une cornue C contenant de l’eau et placée sur un fourneau. On fait bouillir l’eau, la vapeur s’engage dans le tube chauffé au rouge, y rencontré le fer qui la décompose, en ses éléments, l’hydrogène et l’oxygène. Le dernier oxyde le fer et le transforme en oxyde magnétique. Quant à l’hydrogène, il se dégage par le tube abducteur et on le recueille dans des éprouvettes. La formule de la réaction est la suivante :

3Fe -f- 4110 = Fe304 + 4H

Fer. Eau. Oxyde magnétique Hydrogène.

de fer.

2° Par le zinc et l’acide sulfurique. Dans un flacon F (fig. 28) à deux tubulures, on place de la grenaille de zinc et de l’eau ; par le tube à entonnoir e on ajoute un peu d’acide sulfurique. Une effervescence se manifeste aussitôt, et l’hydrogène se dégage par le tube t. En présence du zinc et de l’acide sulfurique, 1 eau

Fig. 27. — Préparation de l'hydrogène par le fer et la vapeur d'eau.

s’est décomposée en ses éléments, l’hydrogcne et l’oxygène. Le premier s’est dégagé, le second s’est fixé sur le zinc pour former

F'g- 28. Préparation de l’hydroyène par le zinc, l’eau et l’acide sulfurique.

de l’oxyde de zinc qui, se combinant à l’acide sulfurique, a pro-

U1 c. u sulfate d’oxyde de zinc. La formule suivante exprime la réaction :

Zn -f S03,H0 = ZnO,S03 -f H

Zinc. Acide sulfurique Sulfate d’oxyde Hydrogène, hydraté. de zinc.

Le gaz préparé par ce procédé n’est jamais parfaitement pur par suite des impuretés que contient le zinc. ’

DE l’eau.

bb. Composition .lo Veau. Historique. Jusqu'il la fin

En MC™ier’ rCaU ful considl5ré<! comme un élément.

n i ,6, Macquer ' ayant placé une soucoupe de porcelaine blanche sur la flamme de l'hydrogène qui brûlait (fig. 29) à Vo-

d'caÜ ■ m" nr°n’ ,°bS“'Va qu,il s>ï rormail des gouttelettes ' “als 11 s'gnala le fait sans s’y arrêter et sans en soupçonner 1 importance. *

En 1781, Warlüre, physicien anglais, fit détoner, par 1 e<in-

celle électrique, un mélange d’hydrogène et d’oxygène, et observa qu’il s’était formé de l’eau. En 1783, Priestley 1 remarqua que le

poids de l’eau formée était égal à la somme des poids de l’hydrogène et de l’oxygène employés.

James Watt2 vit dans cette expérience la démonstration delà composition de l’eau et affirma le premier (26 avril 1783) que l’eau est composée des deux gaz oxygène et hydrogène.

Pendant que ces expériences se faisaient en Angleterre, Lavoisier poursuivait en France ses recherches sur le môme sujet. Le 24 juin 1783, Lavoisier et Laplace 3 obtenaient 1 9®r,17 d’eau pure en faisant détoner en vase clos des mélanges d’hydrogène et d’oxygène. Après avoir répété cette expérience synthétique avec Meusnier 4, Lavoisier fit avec lui l’analyse de l’eau en 1784, en décomposant la vapeur parle fer chauffé au rouge. La disposition de leur appareil permettait de mesurer le poids d’eau décomposée et celui de l’hydrogène produit. L’augmentation de poids subie par le fer transformé en oxyde donnait la quantité d’oxygène.

1 Priestley (Jos.), physicien et théologien, né en 1733 à Fuldhead, aux environs de Lceds, mort en 1804.

2 James Watt, habile mécanicien, né en 1730, à Greenock (Écosse), mort en 1819.

3 Laplacc, célèbre géomètre et membre de l’Institut, né en 1749 à Beaumont-en- Arge (Calvados), mourut à Paris en 1827.

.* Meusnier (Jcan-Baptistc-Maric), général et physicien français, né à Paris en 1754, mort à Mayence en 1793. ,

DE L’EAU

Les nombres ainsi déterminés ne forent point exacts.

06. Analyse de l’eau par la pile. — En 1800, Carlisle 1 et Nicholson 2 décomposèrent beau par la pile et prouvèrent quelle se compose de deux volumes d’hydrogène combinés à un volume d’oxygène. On se sert, pour faire l’expérience, d’un verre (tig. 30) dont le fond est traversé par deux lames de platine. On

l'ig. 30. — Décomposition de l’eau par la pile.

remp ht le vase avec de l’eau que l’on a légèrement acidulée pour la rendre plus conductrice de l’électricité, et l’on met les deux James de platine en communication avec les pôles d’une

fes Lampe; C0Urant est étabIi> les Saz se dégagent contre

... ' , ’ et’ sllona eu soin de disposer au-dessus d’elles de pe-

tites éprouvettes, on recueille dans l’éprouvette H corresponant au polo négatif un volume d’hydrogène double du volume

po°siüE ^ reCUGllli danS répr0Uvette 0 (Iui correspond au pôle o/. Synthèse «le l ea„. - On peut arriver par la synthèse à

lhôd™mer C°mp0Siti0n de reau' Nous «Poserons deux mé-

ilil-Jnlif' , eudiométriVue- - Gay-Lussac et de Humboldt - étam dCfinitlvement, par la synthèse eudiomélrique, que l’eau

* Cailisle, savant anglais.

en isit015011 (W,I‘lîlm)’ SaVanl angla!s' né à Londres en 1753, mort en celte villa

* »c Humboldt, célèbre savant, né à Berlin en 1769, mort en 1864.

se compose de deux volumes d’hydrogène combinés avec un volume d’oxygène.

Cette expérience peut se faire avec l’eudiomètre à eau que nous allons d’abord décrire.

Il se compose d’un tube épais en cristal AB (fig. 31), mastiqué

à ses deux extrémités dans des montures en cuivre BC et AD qui portent des robinets R et R' et se terminent par des parties évasées.

Fig. 31. — Eudiomctre à eau. Fig. 32. — Jauge de l’eudiomètre.

La monture supérieure est traversée par un petit tube de verre v ; suivant l’axe de ce tube passe, mastiquée contre ses parois, une tige métallique t qui se recourbe à l’intérieur et vient aboutir à une petite distance de la monture. Les deux montures sont réunies par une règle métallique divisée l, qui servira de corps conducteur à l’électricité. La capsule D est percée à son centre d’une ouverture dans laquelle peut se visser un tube

DE L’EAU

gradué OE, qui sera par conséquent en communication avec l’intérieur de l’eudiomètre lorsque le robinet R' sera ouvert.

Une petite éprouvette en verre ou jauge M (fîg. 32) sert à mesurer les gaz; elle est d’une capacité égale à tOO divisions du tube gradué. Elle est terminée à son extrémité ouverte par une monture en laiton portant une coulisse c, dans laquelle peut glisser une lame métallique l, de sorte qu’on peut à volonté boucher ou ouvrir l’orifice de la jauge.

^ Cela posé, voici comment on opère pour faire l’analyse de 1 eau tà 1 aide de cet appareil. On commence par plonger l’eudiomètre verticalement sous l’eau, après avoir ouvert les robinets R et R ; 1 air s échappe par R' et l’eau entre par R. On ferme R et on soulève l’appareil qui reste plein de liquide et que l’on place sur la planchette de la cuve à eau. A l’aide de la jauge, que l’on renverse sous l’entonnoir C, on introduit dans l’eudiomètre 200 volumes d’hydrogène et 100 volumes d’oxygène. On ferme R,, on emplit le tube OE d’eau et on le visse sur l’appareil. Cela lait, on approche un corps électrisé de la tige t, l’étincelle jaillit et se reproduit dans l’intérieur entre l’extrémité recourbée de t et la monture. Un éclair sillonne le mélange des gaz l’hydrogène et l’oxygène se combinent, et, si l’on ouvre le robinet R, 1 eau se précipite dans l’appareil pour remplir le vide produit par la condensation de la vapeur formée.

Pour vérifier s il n’y a pas de résidu gazeux, on ouvre le robinet R', et dans le cas où tout le gaz ne serait pas transformé en eau, le résidu devrait monter dans OE, où il pourrait être mesure. On constate que ce résidu est insignifiant; il provient de 1 air qui était dissous dans l’eau de l’eudiomètre et qui s’est dégage par suite du vide produit par la combinaison des deux gaz et la condensation de la vapeur qui en est résultée.

Du reste, pour éviter ce résidu et vérifier que l’eau se compose exactement de deux volumes d’hydrogène et d’un volume d’oxygene, on peut employer l’eudiomètre à mercure.

/fiCeia?Sarei! SG Compose d’un tubeen verre O à parois épaisses (ng. 33) dont la partie supérieure porte une monture en fer M

se terminant à l’intérieur par une lige en fer t : celle-ci vient aboutira une petite distance d’une autre lige en fer c qui traverse horizontalement la paroi et doit communiquer avec le sol par l’intermédiaire d’une chaîne métallique a.

Remplissons l’appareil de mercure et faisons-y passer ensuite un mélange de 200 volumes d’hydrogène et de 100 volumes d’oxygène (fig. 34). Approchons de M un corps électrisé, comme le plateau d’un électrophore : une étincelle jaillit entre lui et la

monture, se reproduit à l’intérieur entre t etc; un éclair sillonne le mélange, et le mercure monte dans le tube pour remplir le vide laissé par la combinaison des gaz et la condensation de la vapeur d’eau produite. On constate qu’il n’y a point de résidu.

Cette dernière expérience prouve que l’eau se compose exactement de 2 volumes d’hydrogène combinés à I volume d’oxvgène.

58. Synthèse «le l'eati par M. Dumas. — L’hydrogène a la propriété de réduire certains oxydes, l’oxyde de cuivre par exemple, c’est-à-dire de se combiner avec leur oxygène pour former de l’eau.

M. Dumas s’est servi de cette propriété pour arriver à déterminer synthéliquement la composition de l’eau. Un poids déterminé d’oxyde de cuivre est chauffé et soumis à l’action réductrice de l’hydrogène; l’eau qui résulte de la réaction est recueillie et pesée avec soin. La perte de poids de l’oxyde de cuivre indique la quantité d’oxygène qui entre dans le poids d’eau

Fig. 33. — Eudiomètre à mercure.

Fig. 34. — Synthèse eudiométrique de l’eau.

DE L’EAU

formée. La différence entre le poids d’eau et celui de l’oxygène donne le poids de l’hydrogène. Supposons, par exemple, qu’on ait obtenu 100 grammes d’eau : la diminution de poids de l’oxyde de cuivre sera de 88gr,8S8, la différence entre 100 et 88gr,888 donne le poids llgr,l 12 d’hydrogène contenu dans K 0 grammes d’eau.

La figure 35 représente l’appareil employé, que nous décrirons sommairement.

Toute la partie droite de la figure jusqu’à l’ampoule chauffée par la lampe à alcool représente le flacon où se produit l’hydrogène et une série de tubes contenant des substances destinées à purifier ce gaz. L’ampoule chauffée contient l’oxyde de cuivre j à sa suite se trouve un petit ballon bitubulé où l’on recueille l’eau produite.

A la suite de ce ballon est disposée une série de tubes destinés à arrêter la vapeur d’eau qui pourrait s’échapper. ' :i!:

Nous admettrons qu’en poids lOOparlies d’eau renferment :

Hydrogène .

Oxygène . . ,

Cette composition correspond à un équivalent d’hydrogène

Fig. 35. — Synthèse de l’eau par le procédé de JI. Dumas..

uni à un équivalent d’oxygène, et par suite le symbole de l’eau ou sa formule chimique est H O.

50. Propriétés «le l'eau. — L’eau existe dans la nature sous trois états différents, à l’état liquide, à l’état de glace et à l’état de vapeur.

Vue en petites masses elle est incolore, sous de grandes épaisseurs elle paraît verdâtre. Quand elle est pure, elle est sans odeur et sans saveur. Lorsqu’on la refroidit, elle se contracte jusqu’à ce qu’elle ait atteint la température de. 4°, où sa densité est maximum : à partir de celte température elle se dilate. Arrivée à 0° elle se solidifie en augmentant très-sensiblement de volume. 030 cent, cubes d’eau à 4° peuvent donner en se congelant t litre de glace.

La dilatation de l’eau, au moment de sa congélation, se fait avec une force considérable. Huyghens 1 observa qu’un canon de fer qu’il avait complètement rempli d’eau, qu’il avait ensuite fermé et plongé dans un mélange réfrigérant, se brisait avec * bruit au moment de la congélation du liquide intérieur.

Cette expérience explique la rupture pendant les gelées des vases remplis d’eau. Les pierres dites gélives se fendent, parce que l’eau qu’elles contiennent augmente de volume au moment de la solidification. C’est de là que vient l’expression, il gèle à pierre fendre. On conçoit de même les ravages produits par les gelées tardives dans les végétaux qu’elles frappent au moment où la sève commence à circuler.

Lorsqu’elle se congèle, l’eau peut prendre des formes cristal-

Fig. 30. — r.ristuux ac neige.

lines. La figure 36 représente des formes que l’on a trouvées dans les cristaux qui composent les flocons de neige.

Lorsqu’on élève suffisamment la température de l’eau, elle entre en ébullition et se transforme en vapeur. On peut môme,

i Huyghens, savant hollandais, n<$ à la Haye en 1629, mort en 1695,

DE L’EAU

en la portant à une température très-élevée, en y projetant du platine fondu, la décomposer en ses éléments : l’hydrogène et l’oxygène. C’est là un phénomène de dissociation dans lequel n internent point 1 affinité du métal pour l’oxygène, puisque le platine ne s’oxyde pas dans cette expérience.

60. L’eau est capable de dissoudre un grand nombre de substances solides, liquides ou gazeuses. C’est ce qui fait que l’eau ordinaire que nous rencontrons à la surface de la terre n’a jamais la pureté que nous avons supposée jusqu’ici et renferme toujours des substances autres que l’hydrogène et l’oxygène.

L eau qui tombe sous forme de pluie ou de rosée a dissous dans l’atmosphère, de l’oxygène et de l’azote, de l’acide carbonique, quelquefois même une petite quantité d’ammoniaque et d azotate d ammoniaque. Ces deux dernières substances existent spécialement dans les pluies d’orage.

L eau, qui coule sur le sol, s’infiltre dans la terre et en sort sous forme de sources, après avoir dissous sur son passage des substances solides variables avec la nature des terrains.

61 . Gaz «lissous dans l’eau. — Une eau qui a été exposée au contact de l’air en contient toujours les éléments. Pour prouver la présence de ces gaz et les recueillir, il suffit de chauffer un ballon que l’on a rempli exactement d’eau ainsi que le tube abducteur qui le fait communiquer avec une éprouvette placée sur la cuve a mercure. Les gaz se dégagent et sont recueillis

dans l eprouvetteavec une petite quantité d’eau que l’ébullition y a chassée.

En général, les volumes d’azote et d’oxygène dissous sont dans le rapport de 67 à 33.

62. Matières solides dissoutes dans l’eau. — La nature des substances dissoutes dans les eaux varie suivant la constitution des terrains qu’elles ont traversés, suivant leur température et le temps pendant lequel elles sont restées en contact avec les terres, suivant enfin diverses autres circonstances qu’il serait trop long d’énumérer. Pour prouver la présence de ces substan-

Tfrf iveS maintenues en dissolution dans l’eau ordinaire, il 1 d évaporer une certaine quantité de ce liquide dans une

nTruVf "VT? ÛU f°nd dC k CapSule> après ^évaporation,

un dépôt oolide formé par les substances que l’eau y a abandonnées en se volatilisant. J

CniMIE POIRÉ.

Ce résidu est le plus souvent composé de carbonates de chaux et de magnésie, de sulfates de chaux et de magnésie, de chlorure de potassium et de sodium, de silice et quelquefois de matières organiques.

Nous ferons remarquer que les carbonates de chaux et de magnésie, insolubles lorsqu’ils sont à l’état de carbonates neutres, sont maintenus en dissolution à l’aide d’un excès d’acide carbonique qui les a transformés en bicarbonates. Dès qu’on porte à l’ébullition une eau qui en renferme une certaine quantité, elle se trouble et laisse déposer ces carbonates : c’est qu’en effet à cette température les bicarbonates se décomposent, laissent dégager leur acide carbonique et, transformés ainsi en carbonates neutres, retrouvent leur insolubilité primitive.

Le sulfate de chaux que nous avons cité plus haut est assez soluble dans l’eau froide : sa solubilité diminue à mesure que la température s’élève, et à 200° elle est presque nulle. La partie précipitée par le fait seul de l’élévation de la température se réunit à celle qui se dépose par l’évaporation du liquide et donne lieu à la formation de ces croûtes si solides et si adhérentes qui se torment au fond des chaudières à vapeur et que l’on désigne sous le nom d 'incrustations.

Lorsque l’eau qui alimente la chaudière ne contient pas de sulfate de chaux, mais seulement du carbonate de chaux, celui-ci se dépose à l’état de poudre fine et non adhérente que l’on enlève très-facilement. Mais lorsqu’elle contient en môme temps du sulfate de chaux, chaque parcelle de sulfate déposée sur la chaudière devient un centre d’attraclion pour le carbonate qui s’y fixe ; ce carbonate se recouvre lùi-même de sulfate, et ainsi de suite, de telle sorte que ce dépôt par couches alternatives devient très- dur, très-adhérent et ne peut souvent s’enlever qu’à la pioche.

On a proposé bien des substances pour empêcher la formation de ces incrustations qui nuisent beaucoup à la solidité des chaudières; mais il n’en est guère qui soit d’une efficacité absolue. La fécule de pommes de terre et les copeaux de bois de campèche donnent cependant de très-bons résultats.

63. Quelques réactions simples permettent de constater la présence des substances principalement contenues dans les eaux.

On reconnaît la présence des sulfates en versant, dan* Veau

DE L’EAU» gg

acidulée avec l’acide azotique, de l’azotate de baryte qui donne un précipité blanc de sulfate de baryte insoluble. Si l’eau reste

limpide en présence de ce réactif, c’est qu’elle ne contient pas de sulfate. 1

Ine eau qui contient des chlorures donne un précipité blanc de chlorure d’argent, quand on y verse quelques gouttes d’une solution de nitrate d’argent.

La présence des sels de chaux se reconnaît par la solution d oxalate d’ammoniaque, qui donne un précipité blanc d’oxalate de chaux.

Quand une eau contient du bicarbonate de chaux, et qu’on v verse une solution alcoolique de bois de campêche, cette liqueur jaune se colore en violet d’autant plus foncé qu’il y a plus de

64 Eaux potables. - Une eau, pour être potable, doit être fraîche sans être froide, limpide, sans odeur, avoir peu de sapeur. Elle doit contenir, à l’état de gaz dissous, de l’oxygène, de 1 azote et de l’acide carbonique. On sait en effet qu’une eau récemment bouillie et privée de gaz donne des nausées quand on la boit.

Une eau potable ne doit pas contenir de quantités notables de matières organiques, qui parleur fermentation en altèrent bientôt la qualité. Mais elle doitrenfermer des sels en dissolution. La présence du carbonate de chaux, du phosphate de chaux et du chlorure desodium est utile à la nutrition en général, et en particulier au développement de notre système osseux. Il ne faut pas cependant que les matières solides dissoutes dépassent une

rîlT,*16, Quand Une eau donneà l’évaporation plus de 0& 5 l ,6 de résidu solide par litre, elle doit être rejetée comme boisson, car elle serait lourde et indigeste.

INous donnons ci-après la proportion de sels contenue par litre dans un certain nombre d’eaux :

Eau de la Seine prise à Bercy

Eau de la Marne

Eau du puits de Grenelle........."..’..

Eau du puits de la Manutention à Paris. Eau du puits de l’École militaire à Paris

Eau de la Vesle à Reims

Eau de la Loire à Nantes. ...

Eau de la Garonne à Toulouse

Résidu par litre.

Eau de la Fontaine Suzon à Dijon 0sf,260

Eau du Rhône à Lyon 0, 190

Eau de la Moselle en amont de Metz 0, 116

Eau de la Somme en amont d’Amiens • o, 264

— — aval — 0, 317

Eau des fontaines d’Amiens : source des Frères 0, 295

— — — Puits forés du Château d’Eau. 0, 424

Puits foré dans la filature de M. Levert (partie haute de

la -ville) 0, 249

Les eaux d’un grand nombre de puits, de la mer, des mares, des étangs, doivent, en général, ne pas être adoptées pour l’alimentation.

Une bonneteau potable ne doit donner, en présence de la teinture alcoolique de campôche, qu’une légère coloration bleue; elle ne doit pas former de grumeaux avec la solution alcoolique de savon.

On peut reconnaître la présence des matières organiques dans l’eau par l’un des deux procédés suivants :

1° On chauffe une certaine quantité d’eau, t litre par exemple à 65° environ, on acidulé avec l’acide sulfurique, et on verse goutte à goutte une dissolution de permanganate de potasse à ierparlitre. Cette liqueur, qui est d’un beau violet, se décolore en arrivant dans l’eau, si celle-ci renferme des matières organiques.

2° On fait bouillir l’eau à essayer avec quelques gouttes d’une dissolution de chlorure d’or. Cette dissolution communique à l’eau une coloration jaune. S’il y a des matières organiques, la coloration disparaît au bout de quelque temps, le chlorure d’or se décompose et l’or se dépose à l’état de poussière d’un noir violacé.

65. Eaux séléniteuses. — On appelle eau séléniteuse une eau qui, comme celles d’un grand nombre de puits, contient une forte proportion de sulfate de chaux. Une pareille eau ne peut servir à la cuisson des légumes, parce qu’un des principes qu’ils contiennent se combine avec le sulfate de chaux et forme une matière dure, qui rend ces aliments coriaces et peu digestibles.

Une eau séléniteuse a de plus l’inconvénient d’étre impropre au savonnage, parce que le savon se décompose en présence du sulfate de chaux et que l’un de ses principes actifs se combine à la chaux pour former avec elle un produit insoluble et inerte, qui se présente sous forme de grumeaux. On peut remédier à cet inconvénient en ajoutant à celte eau un peu de carbonate de