ACIDE CARBONIQUE

241 . Préparation de Tacide carbonique, r— Bien que l'oxyde de carbone produise de l'acide carbonique en brûlant, ce n'est pas à l'aide de ce moyen que l'on se procure ce dernier gaz ; on trouve dans la nature une immense quantité de carbonate de chaux sous la forme de pierre calcaire, de craie, de marbre, de coquilles, etc., etc. ; en traitant l'une quelconque de ces matières par un acide, on la décompose, et l'acide carbonique qu'elle renferme est mis en liberté sous forme gazeuse. On se sert ordinairement du même appareil qui sert à la préparation de l'hydrogène (44, fig, 16) ; à la place du zinc on met des fragments de calcaire ou de marbre ; on pourrait y mettre de la craie, mais sa grande division rend le dégagement trop rapide et par conséquent peu commode, l/acide que l'on prér fôre pour décomposer le carbonate de chaux est ordinairement l'acide hydrochlorique, car le chlorure de calcium qui se forme étant soluble, la décomposition marche sans entrave. Si Ton employait de l'acide sulfurique, il se formerait du sulfate de chaux qui, étant peu soiuble, envelopperait les fragments non décomposés et ralentirait le dégagement de telle sorte que l'on serait obligé de remuer la masse assez souvent,

XYIl* LEÇON. — COMPOS. DK L'a, CARBONIQUE. »3Ï

CaO,CO* + HCl == CaCl + HO + C0« '

Carbonate de chaux. ChU rure de calcium. Acidç carbonique.

242. Composition de Tacide carbonique. — Avant d'étudier les propriétés de ce gaz, il faut que nous soyons bien pénétrés de sa composition. Elle a été déterminée synthétiquement par MM. Dumas et Stass : ils ont fait passer un courant d'oxygène sur un poids connu de carbone presque pur, sous forme de diamant et de graphite, contenu dans un tube en poicelaine incandescent * ; la différence de poids entre l'acide carbonique qu'ils ont obtenu, et le diamant ou le graphite sur lequel ils ont Opéï*é, leur a représenté là proportion d'oxygène qui se combine avec le carbone pour former de Tacide carbonique. Il va sans dire qu'ils ont tenu compte' des impuretés qui accompagnaient les deux variétés de carbone. Ils ont trouvé, de cette manière, que Tacide carbonique renferme :

i équivalent de carbone . . = 6= 27,27 "ï ^^^

•2 équivalents d'oxygène. . = 16 = 72,73 ] ~"

Cette conaposition est confirmée approximativement par la densité du gaz acide carbonique, qui est de 1,529. Comme on a lieu de croire qu'un volume de ce gaz en contient un d'oxygène, sil'oaretrajache la densité de celui-ci de celle de l'acide carbonique, et qu'aveo le reste on établisse une proportion, on trouve à peu de chose près les mêmes rapports qui ont été trouvés par MM. Dumas et Stass. En effet :

Densité de l'acide carbonique '. = 1,5290

Densité de l'oxygène = l,10o()

Reste pour représenter le carbone.. = 0,4234

or, • 1520 : 100 :: 0,4234 : x

d'où x=: 27,68 carbone, au lieu de 27,27.

Indépendamment de la densité qui permet de croire que

1 11 y avait dans le tube une certaine quantité d'oxyde de cuivre pour transformer en acide carbonique la portion d'oxyde do carbone qui aurait pu se former pendant l'expérience.

a34 XVIl*' LEÇON. — PROPRlf.Tlis UK L'aCIDE CAttB. #^^

Tacide carbonique renferme son volume d'oxygène, Texpériencô le prouve d'une manière évidente. Si, dans un ballon contenant un volume connu d'oxygène, on introduit un morceau de charbon attaché à l'extrémité d'un gros fil de platine, et si, au moyen d'une lentille, on concentre les rayons solaires sur ce chaîhoUj celui-ci commencera à brûler; dès que sa combustion sera terminée, on trouvera, après les corrections d'usage, que le volume du gaz n'aura pas sensiblement changé, quoiqu'il soit en grande partie formé d'acide carbonique. Il est donc ckir que l'oxygène, en se combinant avec le carbone pour devenir (leide carbonique, ne change pas de volume, et que par ' conséquent un volume de ce dernier gaz représente un volume d'oxygène. ...-

24:i. Propriétés de l'acide carbonique. — L'acide carjij^ nique est un gaz incolore à peu près sans odeur. Lorsqu'il eit^ dissous dans l'eau, il possède une saveur aigrelette : il rougit le tournesol et lui communique une nuance vineuse, ainsi que le font tous les acides très-faibles * : cependant j'ai trouvé que si Ton comprime de l'acide carbonique dans de la teinture de touinesolj celle-ci devient rouge pelure d'oiynon; la soustrait-on à l'cKcès de pression, et fait-on dégager l'excès de gaz soit par la chaleur, soit par le vide, elle reprend la couleur rouge vi7îmse. Relativement à la teinture de tournesol, l'acide carbonique n'est donc un acide faible que lorsqu'il est sous la pression normale : il devient un acide énergique quand il est soumis à une forte pression. La machine de Briet, celle qui sert dans les ménagea pour faire l'eau, gazeuse, se prête très-bien à cette expérience-

^ La matière colorante du tournesol peut être considérée comme un sel de cou« leur blt!ut\ quoique son acide soit rouge pelure d'oiqnon. Ce sel, mis en" contact avec km uàd'' fftft. se décompose, et son acide, devenant libre, se manifeste par sa couleur miturcilf. Mis en contact avec un acide fnih'e, celui-ci lui enlève seulement une partk de la buse, et le transforme en un sel acide dont la couleur est rouge vineuse. Dans tqui Uâ cas, le tournesol rougi redevient bleu si ou le met en contact avec un aliîali, car celui-ci sature l'acide libre, ou neutralise le sel acide et forme un sel quî est bleu. Ainsi, Tacide rouge du tournesol forme des sels bleus. Les acides forts font tourner au rouge pelure d'oujnon la teinture de tournesol, et les acides faibles la funt tùuniLT au rouge vineux: les premiers mettent en liberté l'acide végétal; les j^ec!ï>Dd>i le font passer à l'état de sel acide. Au reste, on s'exposerait à des mécumptes ii ou ne prenait pas certaines précautions, en essayant par la teinture de Uiiiraeiïol b puissance d'un acide. Ainsi, par exemple, si la quantité d'acide sulfu- Tknie tjne l'a El verserait dans la teinture de tournes- -1 n'était pas suffisante relativeineiil à la maUère colorante, on aurait la même réaction que donnent les acides trèsr&Lblc's. La couleur ronge vineuse ne peut donc indiquer la faible énergie d'un acide qu'auUat qui< cet acide a été employé dans une proportion convenable.

XYIl" LEÇON. — PROPRIÉTÉS DE l'aCIDE CARB. 835

Un litre de gaz acide carbonique pèse, dans les circonstances normales, i«%966. M. Faraday est parvenu aie liquéfier sous la pression de 36 atmosphères et à la température de 0<». Si on le liquéfie à une température plus basse, la pression peut être de beaucoup moins forte ; à 30° au-dessous de zéro, une pression de 1 8 atmosphères suffit ; à 30" au-dessus, il en faut une de 73. M. Thilorier a fait plus : il est parv^enu à le solidifier au moyen de l'énorme froid que Tacide carbonique liquide luimôme produit en s'évaporant.

A 0°, la tension de la vapeur de l'acide carbonique liquide est égale à 36 atmosphères; elle devient égale à 50 si la température s'élève à 15°; ce qui explique pourquoi Ton a songé à faire servir l'acide carbonique liquide comme force motrice, et rend compte en môme temps de son expansion instantanée et du refroidissement qui en est la con^quence, lorsqu'il passe tout à coup sous la pression d'une seule atmosphère.

L'acide carbonique liquide a un coefficient de dilatation supérieur à celui de tous les liquides connus ; en effet, de 0° à 30°, iO volumes deviennent 44. 11 se présente sous la forme d'un liquide incolore très-mobile dont la densité, déterminée à 27°, est 0,72, et à — 8° elle est 0,98. D'après M. Regnault, son point d'ébullition serait à — 78°, 20.

L'eau dissout son propre volume diacide carbonique gazeux ; .c'est pourquoi, dans les expériences précises, il faut le recueillir sur le mercure; le nombre des volumes que l'eau peut dissoudre augmente avec le nombre des atmosphères : si, par exemple, sous la pression ordinaire, elle dissout un volume d'acide carbonique, sous une pression 5 fois plus forte elle en dissoudra 5 volumes : aussi, après avoir comprimé du gaz acide carbonique dans l'eau, si l'on supprime la pression, le gaz se dégaget-il, et il n'en reste que ce qui est proportionnel à la pression actuelle. Cela explique le bouillonnement qui se manifeste lorsqu'on débouche une bouteille d'eau gazeuse ou de vin de Champagne. Toutefois, les liquides gazeux que l'on appelle mousseux s'éventent au contact de l'air et finissent par ne plus contenir do gaz, ou du moins ils n'en contiennent plus que des traces. C'est une conséquence de la loi de la dissolution des gaz dans l'eau. La physique apprend que l'eau mise en présence d'une atmosphère formée par le mélange de plusieurs gaz, dissout de chacun d'eux une quantité égale à celle qu'elle dissoudrait si l'atmosphère était formée par ce gaz, exerçant une pression égale

3St; XYll* LEÇON. — PROPRIÉTÉS DE l'ACIDE CARB.

à la Fraction de la pression totale qui lui appartient dans le mêla u^r* pazeux. Or, supposons que de l'eau de Seltz (eau dans îafjuellt^ on a comprimé de l'acide carbonique) soit soumise à la [jres^ïuii normale^ mais dans une atmosphère de gaz acide c^>u'l*orir{]ue ; évidemment elle abandonnera autant de gaz qu'il ijêra n( 1 ssaire pour que celui qui reste soit égal à son volume ; ce point arrivé, le dégagement cessera, attendu que la faculté dissol liinte de l'eau, par rapport à ce gaz, sera satisfaite. Mais si ralnitisplière était formée de moitié air, moitié gaz acide car- Uûuiqur, comme la pression que celui-ci exercerait serait de moHié Ti joins forte que celle qu'il exerçait auparavant, l'eau uhLuiili'r (lierait encore la moitié du volume du gaz qu'elle tient in iliriïi.iiation ; ce qui resterait représenterait toujours le môme \(iluiin\ mais sa densité serait de moitié moins forte. Dans les I il en nslmces ordinaires, l'e^ de Seltz, abandonnée longtemps a l'air, runtient toujours son volume de gaz acide carbonique, lijuts vi' L'azaune densité 2500 fois moindre que celle qu'il a U^iMju il est libre et sous la pression normale, car l'air n'en conliiirjl in moyenne que 7777^, En d'autres termes^ un litre d'eau ilr Sj'hz éventée contiendra toujours un litre d'acide carbonique dont le poids au lieu d'être = \«%9U, sera =- 0«%00079. C'est aiiif^î qiiii les liquides mousseux perdent presque tout leur acide t'uilHniiijue quand les vases qui les contiennent ne sont pas herim'îl<[nr [lient fermés.

Lu ]u t'sence de certains sels dans l'eau peut modiOer le coeffi- (.JL'iit (Ir solubilité de l'acide carbonique : ainsi une dissolution iIl*( It lui rire de sodium à ~ le diminuede la moitié^ tandis que It» [iluksphate de soude l'augmente proportionnellement à la ijuanlil.' de sel dissous (Fernet) ; mais, dans ce dernier cas, il y aurait i se demander, si l'acide carbonique ne contracte pas uitt' uDiJibinaison avec le phosphate dissous.

LuL^ industrie qui a pris une grande extension, est fondée sur la îiulul^ilité de l'acide carbonique dans l'eau : je veux parler de kl iabrii ation des eaux gazeuses. On prépare l'eau artificielle de SlHz ljl foulant du gaz, acide carbonique dans l'eau jusqu'à ce quu rt'lki-ci en contienne 5 ou 6 fois son volume. Au moyen de ïiompi'^ foulantes et aspirantes on peut rendre mousseux toute îïurlt? di' liquides : aussi la préparation des limonades gazeuses, tic I ïs\u de Seltz et d'une foule d'eaux médicinales est toujours Inndùn ^ur le même principe.

. L'ai' il h» carbonique soumis à une série d'étincelles électriques

XYll* LEÇON. — PROPRIÉTÉS DE L*ACIDE CARB. 337

est partiellement décomposé en oxyde de carbone et en oxygène ; mais comme ces deux gaz, sous la même influence, peuvent se combiner de nouveau et reproduire l'acide carbonique, ce dernier gaz, dans de pareilles circonstances, ne se décompose jamais d'une manière complète. En effet, l'étincelle électrique n'a aucune action sur un mélange fait en proportions convenables d'oxygène, d'acide caj'bonique et d'oxyde de carbone.

La manière doqt a^t l'étincelle électrique sur l'acide carbonique fait pressentir que ce gaz doit être décomposé par la chaleur. En effet à i300* M. H. Deville est parvenu à le dissocier^ et à le convertir en un mélange où l'oxyde de carbone était un peu plus dû double de l'oxygène.

Le charbon, l'hydrogène, le fer et beaucoup d'autres métaux décomposent à chaud l'acide carbonique, que la chaleur seule n'altère pas, et ils le font passer à Tétat d'oxyde de carbone en doublant son volume.

L'acide carbonique éteint les corps en combustion, et par conséquent, il n'est pas respirable. Le premier de ces deux caractères négatifs est bientôt démontré : il suffit de plonger une bougie allumée dans une éprouvette remplie de ce gaz pourvoir qu'elle s'éteint à l'instant même ; quant à la seconde, comment pourrait-on mieux la démontrer qu'en rappelant les asphyxies fréquentes occasionnées par l'acide carbonique I La grande densité de ce gaz explique certaines particularités que l'on a remarquées au sujet de son action asphyxiante .^Aux environs de . Naples se trouve un grotte célèbre, dite la Grotte du chien où les voyageurs peuvent entrer impunément, tandis que les chiens qui les accompagnent se meurent si on ne les retire pas assez tôt : c'est que, par les fissures du sol de cette grotte, il se dégage beaucoup d'acide carbonique ; ce gaz, en vertu de sa densité, s'entasse et forme une couche d'une épaisseur assez forte pour que les chiens de moyenne taille s'y trouvent plongés. Un homme ne court aucun danger tant qu'il reste debout. On peut reproduire en petit le phénomène de la Gi^olte du chien. Si Vonintvoàuii dans une éprouvette remplie de gaz acide carbonique, mais sans dépasser la moitié, un cylindre d'un moindre diamètre, on fera sortir un volume de gaz égal au volume du cylindre introduit ; en retirant celui-ci, l'air le remplace, en sorte que l'éprouvette se trouve remplie moitié d'acide carbonique moitié d'air et les deux gaz ne sont pas mêlés : l'acide carbonique occupe la moitié inférieure, l'air la moitié supérieure. Si, à l'aide d'un fil de fer,

338 XYH* LKÇON. — l>KOi*BlÊTES UE l AUIUE CARB,

on fait descendre très-lentement uue petite botigie ail umiée, elle continueiTuà brûler tant qu'elle ne dépassera pas la moitié ; au dtilà de cette limite, elle s'éteindra.

On conçoit comment despei'sonnesont été asphp:iéetî par suite de véritables inondations d'acide carbonique. Supposons une cliambre communiquant avec uue autre chambre d'un étage plus élevé, dans laquelle aurait lieu la fermentation alcoolique d*une grande musse de liquide sucré : sî^ parmégarde^ laveotUalionélait suppriniéo dans cette dernière ctiambre, le gaz acide carbonique qui proviendrait de la fermentation s'écoulerait dans la première. La possibilité de ces envabissements est prouvée par une expëricnce très-simple. On descendra au fond d'un vase une bougie

Fi g. 97. — TransTaseineiit de l'acide carbonique.

A ^ruDdâ éprouvette remplie d'air *ù brûle Ia bougie,

B ^atid4; éprouvette remplie d'aoide oarboDÎtjue.

r buugje allumée qui s'éteint dèii qut; le ^ai acld€ carbonique tgjtibe sur elle,

ûlluniée j elle y brûlera tranquillement mais elle s'éteindra dès qu^on y \'ersera de l'acide carboaique (fig. 97). Pouvant donc

XYH' LEÇON. — PROPRIÉTÉS DE L ACIDE CARB. 339

transvaser ce gaz comme s'il était un liquide, on conçoit que, dans quelques cas, il forme des chutes, des cascades ; en un mot, on conçoit qu'il puisse même occasionner de véritables inondations.

L'acide carbonique est asphyxiant, mais il n'est pas délétère; en effet, l'air ne. devient irrespirable que lorsqu'il en contient 30 p. O/o. Ce fait parait contredire l'expérience de tous les jours, car les analyses des atmosphères viciées par la combustion du charbon, et où des hommes ont péri asphyxiés, n'ont jamais constaté au delà de 4 à 5 p. O/o d'acide carbonique; au surplus, on sait que, dans les endroits où l'air est vicié par la respiration, on éprouve déjà un malaise dès que la proportion d acide carbonique y atteint i p. O/o. Mais pendant la combustion du charbon, il se forme de l'oxyde de carbone dont nous avons déjà reconnu la faculté éminemment délétère.

Voici la composition de deux atmosphères asphyxiantes, une desquelles est viciée par la combustion du charbon, et l'autre par l'introduction directe d'acide carbonique dans l'iiir :