Préparation. — On peut préparer l’azote en l’extrayant

de l’air atmosphérique dont il, constitue l’un des éléments. Celte extraction peut se faire par le phosphore ou par le cuivre chauffé au rouge.

1° Par le phosphore. Dans une capsule en terre placée sur un bouchon de liège qui flotte (iig. 38) à la surface de l’eau d’une cuve, on met un morceau de phosphore ; on l’enflamme et on recouvre le tout avec une cloche. Le phosphore brûle aux dépens de l’oxygène de l’air renfermé dans la cloche et se transforme en acide phosphorique qui se dissout dans l’eau. Quand

t Ruterford, physicien anglais, né dans le comté de Cambridge en 1712, mort en 1771.

lout l’oxygène est absorbé, le phosphore s’éteint et le gaz qui reste sous la cloche est l’azote.

Nous ferons remarquer que l’eau a monté d’une certaine quantité dans la cloche pour remplacer l’oxygène absorbé parle phosphore.

L’azote ainsi préparé n’est pas d’une pureté parfaite. Il contient encore un peu d’oxygène qui a échappé à la combustion vive du phosphore, de l’acide carbonique provenant de l’air employé et des vapeurs de phosphore.

2° Par le cuivre métallique. On peut préparer l’azote à l’étal de pureté parfaite en faisant passer un courant d’air privé d’acide

Préparation par le cuivre et l’air.

carbonique sur du cuivre métallique chauffé au rouge. A cette

température, le cuivre s’empare de l’oxygène de l’air et l’azo te seul se dégage.

L’eau d’un flacon à robinet (fig. 39) s’écoule dans un tube à entonnoir, qui traverse l’une des tubulures du flacon situé auaessous. L eau arrivant dans ce flacon en chasse l’air par le tube qui traverse la seconde tubulure et qui communique avec le

reste de 1 appareil. Les tubes en U contiennent de la potasse caustique destinée à arrêter au passage l’acide carbonique. Le cuivre est contenu et chauffé dans un tube en verre vert porté sur une grille où on l’entoure de charbons ardents ; ce tube communique avec une éprouvette dans laquelle se rend l’azote.

70. La terre est entourée par une couche gazeuse que l’on désigne sous le nom d’air atmosphérique, et dont l’épaisseur est de 60 kilomètres environ.

L air est incolore, lorsqu’on le regarde sous une faible épaisseur. Vu sous une épaisseur considérable, il paraît bleu ; c’est ce qui arrive lorsque l’atmosphère n’est pas chargée de vapeurs, lorsque le termps est beau. Si parfois le ciel nous paraît couvert, gris ou blanc, c’est que l’atmosphère se trouvant chargée de vésicules de vapeur, qui constituent les nuages, nous ne pouvons la regarder sous une épaisseur assez considérable pour qu’elle nous paraisse bleue.

L’eau n’a ni odeur ni saveur. Galilée 1 a démontré, en 1640, qu’il était pesant; sa densité est ^ de celle de l’eau. C’est à la densité de l’air prise pour unité que l’on rapporte la densité des autres gaz. 1 litre d’air pèse 1er, 293, à 0° et sous la pression de de 760mm.

71. Composition. — Les anciens regardaient l’air comme un élément. Ln 1669, un chimiste anglais, John Mayow 4 soupçonna dans l’atmosphère la présence d’un principe plus spécialement propre à entretenir la combustion. Plus tard, les expériences de Bayen3 (1774) prouvèrent que le mercure chauffé à l’air augmente de poids; mais, comme celles de Jean Rey 4 (1630) sur l’augmentation de -poids de l’étain chauffé à l’air, elles restèrent sans résultats.

La composition de l’air n’est connue que depuis la fin du siècle

Galilée, né à Pavie en 1564, mort en 1612v

2 John Mayow, chimiste anglais, né en 1645 en Cornouailles, mort à Londres en

3 Bayen (Pierre), pharmacien et chimiste, né à Châlons-sur-Marne en 1725, mort en 1798.

4 Jean Rey, chimiste français, né dans le Périgord vers la Gn du dii-septième siècle, mort en 1745.

dernier, C’est à Lavoisier (1774) que l’on doit cette découverte, qui doit être considérée comme ayant exercé la plus grande influence sur le développement de la chimie. On comprend en effet que la plupart des phénomènes chimiques se passant au milieu de l’air, il doit intervenir dans le plus grand nombre d’entre eux, et que sa part d’influence, comme les résultats de cette intervention, ne pourront être bien calculés et expliqués qu’aulant qu’on connaîtra sa composition chimique.

Voipi l’expérience mémorable par laquelle Lavoisier démontra l’existence dans l’air de deux gaz différents :

Il introduisit un poids déterminé de mercure dans un ballon dont le col recourbé (fig. 40) s’élevait jusqu’au milieu d’une

Fig. 40.

Expérience clc Lavoisier pour montrer la composition de l’air

cloche P reposant sur un bain de mercure RS, et remplie d’air; puis, aspirant une partie de cet air avec un siphon, il fit monter le mercure jusqu a un niveau L qu’il marqua soigneusement avec une bande de papier. Le ballon reposait sur un fourneau. Les charbons que contenait ce dernier échauffaient le mercure jusqu’à une température voisine de son ébullition.

’ L’expérience dura douze jours. Au bout du second jour, Lavoisier commença à voir nager à la surface du mercure du ballon de petites parcelles rouges dont le nombre augmenta pendant quatre ou cinq jours. En même temps le mercure s’éleva dans la cloche P. Au bout de douze jours, Lavoisier voyant que la calcination du mercure (oxydation du mercure) ne faisait plus aucun progrès, éteignit le feu et laissa refroidir l’appareil. Il constata alors que le volume d’air qu’il contenait au début de l’expérience

avait diminué d’environ f, que le gaz qui restait n’avait plus la propriété d’entretenir la combustion ni la respiration, que les animaux y tombaient asphyxiés, que les bougies s’y éteignaient immédiatement.

Reprenant alors les parcelles rouges qui s’étaient formées à la surface du mercure (et qui ne sont autres que du bioxyde de mercure), il les introduisit dans une petite cornue de verre munie d’un tube abducteur, la chauffa et décomposa la matière rouge en mercure qui resta dans la cornue et en un gaz- qu’il recueillit. Le gaz communiquait à la flamme de la bougie un éclat éblouissant; le charbon, au lieu de s’y consumer paisibleblement comme dans l’air ordinaire, y brûlait avec éclat.

En réfléchissant aux conséquences de cette expérience, on voit que l’air se compose de deux gaz de nature différente et, pour ainsi dire, opposée : l’un, capable d’être absorbé par le mercure chauffé, de communiquer à la combustion une activité quelle n’a pas dans l’air, c’est l’oxygène ; l’autre, incapable de se combiner avec le mercure et d’entretenir la combustion, c’e=t l’azote.

Lavoisier achevait de prouver cette importante vérité, en montiant que les deux gaz mélangés dans les proportions qu’il avait déterminées reproduisaient de l’air ordinaire.

L’expérience de Lavoisier établissait d’une manière incontestable que l’air était composé d’azote et d’oxygène, mais elle ne donnait pas exactement les proportions relatives de ces deux gaz.

;2. 't apeur d’eau et acide carbonique contenus dans l’air. — Avant d’exposer les méthodes qui nous^ermettent aujourd'hui d’arriver à la détermination exacte de la composition de l’air, ajoutons qu’il contient aussi une petite quantité d’un gaz appelé acide carbonique. Pour le prouver, on expose à 1 air une dissolution limpide de chaux dans un vase large et peu profond. 11 se forme bientôt à la surface une pellicule blanche de carbonate de chaux ; si l’on enlève cette pellicule, elle est bientôt remplacée par une autre, el si l’on réunit les pellicules successivement formées à la surface du liquide, qu’on les chauffe dans une cornue de grès munie d’un tube abducteur se rendant sur la cuve à eau, on recueillera un gaz que nous étudierons plus lard sorn le' nom d’acide carbonique et que nous avons

AIR ATMOSPHÉRIQUE. 7 j

vu se former (48) parla combustion du charbon dans l’oxygène. Le corps qui reste dans la cornue est de la chaux vive.

L’air contient aussi de la vapeur d’eau, et c’est la condensation de cette vapeur qui produit la pluie et les brouillards, sa congélation qui produit la neige.

C’est aussi à la présence de la vapeur d’eau dans l’air qu’est due la propriété des substances dites déliquescentes qui, comme le set de cuisine, comme la potasse, fondent à l’air, parce qu’elles y absorbent assez d’eau pour s’y dissoudre.

Pour déterminer la quantité d’acide carbonique et de vapeur d eau contenue dans l’atmosphère, il suffit de faire passer un volume déterminé d’air dans des tubes en verre remplis, les uns de potasse, les autres de pierre ponce imbibée d’acide sulfurique ; la potasse retient l’acide carbonique, l’acide sulfurique s empare de la vapeur d’eau. L’augmentation de poids, que les tubes à potasse ont subie après le passage de l’air, donne le

poids de l’acide carbonique contenu dans le volume d’air sur lequel on a opéré; l’augmentation de poids des tubes à acide sultunque indique la quantité de vapeur d’eau.

1 appareil dont on se sert est représenté (tig. 41). Le flacon F,

dit flacon aspirateur, est rempli d’eau et communique avec les tubes a , b, c, d, e, f remplis, les uns de ponce imbibée de potasse, les'autres de ponce imbibée d’acide sulfurique. Dans la tubulure médiane de ce flacon passent un thermomètre et un tube à dégagement muni d’un îobinet r" ; la tubulure S porte un entonnoir cà robinet r'".

Pour faire passer 1 air dans les tubes, on ouvre les robinets r et r', les autres étant fermés : l’eau s’écoule dans un ballon Y jaugé jusqu’au trait O ; supposons que sa capacité soit de 5 litres. A mesure que l’eau s’écoule, l’air extérieur entre dans le flacon F pour remplir le vide qu’elle laisse, et, comme il n’y a que le robinet r' ouvert, passe, avant d’arriver dans le flacon, dans les tubes a , b , c, d , e, f. Lorsque le vase Y est rempli jusqu’au trait, on est sûr qu’il a passé 5 litres d’air dans les tubes en U. Avec cet appareil, on pourra opérer sur autant d’air que l’on voudra. On n’aura pour cela qu’à remplir d’eau l’aspirateur, en fermant les robinets r et r ' et ouvrant les robinets r " et r"' qui laisseront, le premier, arriver l’eau versée dans l’entonnoir, le second sortir l’air déjà analysé. Deux pesées faites, l’une avant, l’autre après l’expérience, donneront par leur différence l’augmentation de poids subie par les tubes.

On parvient ainsi à prouver que la quantité d’acide carbonique de l’air oscille entre, 0,0003 et 0,0004. Quant à la quantité de vapeur d’eau, elle est très-variable.

73. Analyse de l’air par le phosphore à froid. — On introduit un bâton de phosphore mouillé dans un tube gradué reposant sur. le mercure (fig. 42) et contenant un volume d’air que l’on observe. Le phosphore s’empare lentement de l’oxygène de l air pour Fig. 42. — Analyse de former avec lui de l’acide phosphoreux que

l’air par le plies- . .ni,.., .

phore à froid. dissout 1 eau qui mouille le bâton de phosphore. Lorsque celui-ci n’est plus lumineux dans l’obscurité, on mesure le volume gazeux restant.

74. Analyse de Pair par le phosphore à chaud. — En opérant à chaud, l’analyse se fait plus rapidement. Dans une cloche courbe (fig. 43) contenant un volume déterminé d’air et reposant sur l’eau, on introduit un morceau de phosphore et on

le pousse, à l’aide d’un fil de 1er, jusqu’à ce qu’il arrive dans le pelit renflement que présente la cloche : on chauffe doucement avec une lampe à alcool : le phosphore fond et s’enflamme : une

Fig. 43. — Analyse de l’air par le phosphore à chaud.

lueur verdâtre traverse la cloche de haut en bas, l’acide pliosphorique formé se dissout dans l’eau et on mesure le volume d’azote restant.

7d. Analyse de 1 air par l’eiidiomèirc. — L’analyse de l’air par l’eudiomôtre est fondée sur ce principe que 2 volumes d’hydrogène se combinent avec 1 volume d’oxygène, sous l’influence de l’étincelle électrique, pour former de l’eau, dont le volume, à l’état liquide, est négligeable par rapport à celui des gaz qui le constituent.

On introduit dans l’eudiomètre 1 00 volumes d’air et i 00 volumes d’bvdrogène, ce qui fait 200 volumes de gaz : on fait passer l’étincelle, la combinaison a lieu entre l’hydrogène et l’oxygène de l’air ; et, si l’on mesure le résidu gazeux dans la cloche supérieure de l’eudiomètre, on constate qu’il est de 137 volumes: 200 moins 137, c’est-à-dire 63 volumes, ont donc disparu pour faire de l’eau; dans ces 63 volumes, il y a un * d’oxyg^rie, c’est-à-dire 21 volumes qui proviennent de 100 volumes d’air. Donc les 100 volumes d’air conliennent 21 volumes d’oxygène et 79 volumes d’azote.

/0. Analyse de l’air par le cuivre. — Procédé de MM. Dumas et Boussingault. Dans toutes les méthodes précédentes la composition de l’air se déduit de la mesure de volumes gazeux

CHIMIE POIHÉ

assez petits ; il était donc nécessaire de constater les résultats obtenus par un procédé fondé sur la détermination desToids

d’prren ^ “ Procédéf °ù l’on pèse impliquent moins de causei u que ceux ou l’on mesure des volumes. MM. Dumas et Boussmgault ont fai. l’analyse de l’air en combinant son oxygène c ' 11 Çurvre chauffe au rouge et en recueillant l’azote Un ballon M (fig. 44) vide d’air et portant un robinet R est

relié avec un tube U muni aussi de robinets R', R". Ce tube, oui est aussi vide d air et contient de la tournure de cuivre, est posé sur une grille G et se trouve relié lui-même aux tubes’ o r eii destinés à absorber la vapeur d’eau et l’acide carbonique que

contient l’air qui les traverse. Le ballon M et le tube tt ont été peses avant l’expérience.

. 0n cllauffe au rouge le tube tt; puis, ouvrant avec précaution les robinets R, R', R", on laisse arriver sur le cuivre l’air purifié par son passage à travers les tubes o, r, i : le cuivre se combine avec l’oxygêne de cet air; quant à l’azote, il se rend dans le ballon M.

L’augmentation de poids subie après l'expérience par le tube tt indique le poids d’oxygène contenu dans la quantité d’air considéré; l’augmentation de poids du ballon donne le poids de l’ftzote. Il est évidept que l’on doit corriger ces résultats de la

AIR ATMOSPHERIQUE.

quantité d’azote qui reste après l’expérience dans le tube tt, et cette quantité se détermine en y faisant le vide et en mesurant la diminution de poids qu’il subit par le départ de l’azote.

Un grand nombre d’expériences ont permis de conclure que l’air atmosphérique a la composition moyenne suivante :

1° 100 grammes d’air renferment

23s, 13 d’oxygène.

76s, 87 d’azote.

2° 1 litre ou 1000 centimètres cubes d’air 1 20!) centim. cub. d’oxyg. renferment t 792 — d’azote.

77. Autres matières contenues dans l’air. — Indépendamment de* l’azote, de l’oxygène, de l’acide carbonique et de la vapeur d’eau, l’air contient encore d’autres substances, telles que l’ammoniaque et l’azotate d’ammoniaque. Avec ces substances se trouvent de nombreux corpuscules organiques que l’on aperçoit très-bien sur le trajet d’un rayon solaire traversant une chambre peu éclairée.

78. Invariabilité dans la composition de l’air. — Un trÔSgrand nombre d’analyses faites sur des volumes d’air recueilli en des lieux bien différents et à des hauteurs variables dans l’atmosphère ont démontré que l’air avait une composition constante.

79. Ij air est un mélange. — Quoique l’air atmosphérique ait une composition constante, on doit le considérer comme un mélange, et non comme une combinaison définie. Voici les raisons principales que l’on fait valoir à l’appui de celle assertion :

1° Les volumes d’azote et d’oxygène qui se trouvent dans l’air n’offrent pas entre eux un rapport simple comme ceux que l’on remarque ordinairement dans les combinaisons gazeuses.

2° Quand on mélange l’azote et l’oxygène dans les proportions où ils se trouvent dans l’air, on n’observe pas le dégagement de chaleur et d’électricité qui accompagne ordinairement les combinaisons chimiques, et cependant le mélange présente toutes les propriétés de l’air atmosphérique.

3° Nous avons vu plus haut que lorsqu’on fait bouillir de l’eau qui a séjourné au contact de l’atmosphère, il se dégage un mélange d’oxygène et d’azote qui n’a pas la composition de l’air.

Si 1 air est une combinaison, il doit se dissoudre en vertu d’une solubilité qui lui est propre, et 100 parties en se dissolvant doivent entraîner /9 parties d’azote et 21 d’oxygône. Mais s’il n’est qu’un mélange, chacun des gaz qui le composent conserve sa solubilité individuelle et se dissout proportionnellement à celte solubilité. C’est pourquoi nous retrouvons, dans le mélange gazeux que dissout l’eau, non pas 79 d’azote et 21 d’oxygène, mais 33 d’oxygène et 67 d’azote.

80. Itole rte 1 air dans la combustion. — Nous avons vu plus haut que certains corps pouvaient brûler dans l’oxygène et que, suivant les cas, la combustion était vive ou lente ; les mômes phénomènes de combustion se produisent dans l’air par l'action de l’oxygène qu’il renferme, mais leur intensité est moins vive, car l’azote vient modérer par ses propriétés opposées l’énergie de la réaction.

Le mot combustion a été longtemps considéré comme exprimant un phénomène d’oxydation ; plus tard on a généralisé sa signification en le rendant synonyme de combinaison. Mais le plus souvent maintenant on lui conserve le sens restreint que lui a\ait d abord donné Lavoisier. Il y a plus, dans le langage ordinaire, on désigne par combustion la fixation de l'oxygène avec dégagement de chaleur et de lumière , et l’on réserve le mot oxydation pour désigner la combinaison d’un corps avec l’oxygcne, quels que soient les phénomènes qui l’accompagnent.

On croyait autrefois que la combustibilité des corps était produite par une substance répandue dans toute la nature, qui s’échappait d’eux pendant la combustion et à laquelle on donnait le nom de phlogistique. Mais quand Schèele eut découvert qu’il y a consommation d’oxygène dans la combustion, quand Lavoisier eut reconnu que le corps brûlé augmente d’un poids précisément égal à celui de l’oxygène consommé, la théorie du phlogistique dut être abandonnée pour faire place à la théorie universellement admise aujourd’hui par les chimistes modernes, qui considèrent la combustion comme unphénomône d’oxydation.

Il résulte de là que la combustion ne pourra s’effectuer dans l’air qu’autanl que cet air se renouvellera suffisamment à la surface du combustible. Supposons des charbons en ignilion placés au milieu d’une chambre hermétiquement close de toutes parts : 4’oxygène de l’air entretiendra d’abord la combustion de ces

charbons qui, par leur combinaison avec l’oxygène, produiront de l’acide carbonique ; mais peu à peu la combustion s’effectuera avec moins d’énergie et finira même par s’arrêter tout à fait. C’est qu’en effet, l’oxygène de l’air est lentement absorbé, et qu’au bout d’un certain temps l’atmosphère de la chambre ne renferme plus que de l’azote et de l’acide carbonique, gaz incapables tous deux d’entretenir la combustion.

Cela nous explique la nécessité du tirage des cheminées. Lorsque ce tirage n’est pas suffisant, non-seulement les produits de la combustion, fumée, acide carbonique, etc., ne sont pas emportés au dehors d’une manière régulière, ce qui présente de nombreux inconvénients pour les personnes qui habitent l’appartement, mais aussi le feu dort , comme on dit vulgairement; le combustible ne brûle que péniblement, parce que l’air avec lequel il est en contact ne se renouvelle pas avec assez de rapidité, et que, par suite, la quantité d’oxygène fournie est insuffisante. Tout le monde sait de reste que pour activer dans un foyer la combustion, il suffit de diriger, à l’aide d’un soufflet, un courant d’air à travers la masse du combustible.

On peut montrer facilement par l’expérience suivante la nécessité du renouvellement de l’air dans la combustion des corps. La flamme d’une bougie est produite, comme nous le verrons plus loin, |par la combustion de certains gaz qui se dégagent de la cire en fusion. Si nous plaçons une bougie sous une cloche en verre remplie d’air, nous la voyons d’abord brûler comme à l’air libre ; puis la flamme s’allonge, pâlit et s’éteint (fîg . 45).

Cela est dû à l’absorption graduelle de l’oxygène que renfermait l’air de la cloche.

8t. La combustion des corps est ordinairement accompagnée de dégagement de chaleur et de lumière, et nous croyons utile d’indiquer ici les températures auxquelles correspondent les diverses teintes prises par les corps soit en combustion, soit chauffés eux-mêmes par des corps en combustion. Nous empruntons le tableau suivant aux travaux de M. Pouillet :

Fig. 45. — Combustion d’une bougie dans une atmosphère limitée.

Couleurs que prend le plaline.

Rouge naissant

Rouge sombre

Cerise naissant

Cerise

Cerise clair

Orangé foncé

Orangé clair

Blanc

Blanc soudant

Blanc éblouissant

Températures correspondantes.

lOOOo

ioOOo

On voit qu au-dessous de 500° environ les corps ne sont pa3 lumineux; on dit alors que la chaleur est obscure.

DE LA FLAMME

82. On appelle flamme un gaz ou une vapeur en combustion, portés à une température assez élevée pour devenir lumineux.

Lorsqu’un corps ne peut se transformer en gaz ou en vapeur, il peut devenir lumineux par l’action d’une température suffisante , mais il ne produit pas de flamme : tels sont le charbon bien calciné qui brûle sans flamme, le fer, le cuivre, etc... Le phosphore, le soufre, le zinc qui sont volatils, les gaz combustibles, comme l’hydrogène, brûlent au contraire avec flamme.