C-H*^ hydrure d'éthyle ou éthane

C^H^ hydrure de propyle ou propane.

C*ll'o hydiure de bulyle ou butane.

C»H'* hydrure d'amyle ou pentane, etc.

Ce groupe de carbures d'hydrogène constitue ce qu'on nomme la série homologue du gaz des marais.

On connaît beaucoup d'autres séries dont les termes présentent entre eux les mêmes rapports de composition. Et les corps qui en font partie peuvent présenter la composition la plus diverse Tantôt ils ne renferment que du carbone et de l'hydrogène. D'autres fois l'oxygène ou l'azote s'ajoutent à ces éléments : ils sont unis au carbone par une ou plusieurs de leurs affinités, ainsi que nous l'avons étabH plus haut.

Si, dans un corps organique quelconque, on parvient à remplacer un atome d'hydrogène uni au carbone par un groupe mèthylique CH'*, on obtient Yliomoloijue supérieur de ce corps, c'est-à dire le corps qui en diffère par CH- en plus. On constate une grande ressemblance de propriétés physiques et chimiques entre de tels homologues.

Nous indiquerons plus loin quelques-unes de ces séries homologues.

Principes immédiats et espèces chimiques. — Les quatre corps simples, carbone, hydrogène, oxygène, azote, sont les éléments les plus ordinaires des combinaisons organiques. Celles que la nature a répandues dans les organes des plantes et des animaux, et que M. Chevreul a nommées principes immédiats, n'en ren ferment pas d'autres, à la réserve du soufre qui existe dans qu 1ques-unes. Mnis on a réussi à introduire artiliciellemcnl, dans les composés organiques, presque tous les autres corps simples, le chlore, le brome, l'iode, le phosphore, l'arsenic, le bore, le silicium et un très grand nombre de métaux.

En s'unissant aux atomes de carbone, de diverses manières et ou diverses proportions, tous ces corps simples donnent naissance à une foule innombrable de combin;iisons, dont chacune offre une composition tixe et des propriétés définies. Ces corps constituent ■AWlAixi^'' espèces chimiques distinctes. Soumis à l'action des réactif.-,

ils peuvent tous se modifier de mille manières, se transformer Ips uns dans les aulres. Tantôt leur composiiion se" simplifie, un ou plusieurs atomes de carbone étant en quelque sorte arraches à la chaîne. Tantôt elle se complique par l'addition de nouveaux atomes de carbone.

Tous ces corps renferment du carbone et se distinguent les uns des autres :

i" Par le nombre des atomes de carbone qui entrent dans loin molécule;

2° l'ar la nature et le nombre des autres atomes unis au charbon ;

5° Par l'arrangement de tous ces atomes dans la molécule.

On acquiert les données relatives à la composition atomique des corps organiques, par l'analyse élémentaire et par la détermination du poids de la molécule.

Elle a pour but de déterminer la nature et les proportions des éléments que renferme un corps organique donné. Nous ne pouvons donner ici qu'une description très-sommaire des procédés qu'elle met en usage, nous bornant à ceux qui ont pour objet le dosage du carbone, de l'hydrogène et de l'azote. Ce sont là, en effet, avec l'oxygène, les éléments les plus ordinaires des combinaisons organiques.

Dans une substance renfermant du carbone, de l'hydrogène et de l'oxygène, les deux premiers éléments se dosent directement dans la même opération, l'oxygène par différence. Lorsqu'un corps renferme, indépendamment des éléments précédents, de l'azote, le dosage de celui-ci fait l'objet d'une opération spéciale.

Dosai^e dii carbone et de l'hydrogène. — Pour déterminer la proportion de carbone et d'hydrogène que contiennent 100 par ties d'une substance organique donnée, on convertit le carbone en acide carbonique qu'on recueille et qu'on pèse, et l'hydrogène en eau qu'on condense et qu'on pèse. Ces opérations s'exécutent d'après les procédés indiqués par Liebig.

A cet effet, la matière organique, préalablement séchée avec soin, est brûlée avec un excès d'oxyde de cuivre. Cette opération s'exécute dans un tube à combustion, en verre de Bohème, ou en verre vert ordinaire qu'on a soin de recouvrir d'une bande de

clinquant enroulée en spirale, pour l'empêcher de se déformer et de se boursoufler par l'action de la chaleur. On introduit dans ce lube de l'oxyde de cuivr^ bien sec, puis un mélange intime de la matière organique avec un grand excès de cet oxyde, puis de l'oxyde de cuivre pur.

On place ensuite le tube sur une grille à combustion et on le met en communication : 1° avec un tube en U, g {fig. 120), contenant, dans la première branche, des fragments de chlorure de calcium et dans la seconde, de la pierre ponce imprégnée d'acide suliurique; 2° avec un tube à cinq boules h, dit tube de Liebig, renfermant de la potasse caustique, et suivi d'un petit tube en U, i, qui contient, dans la première branche, de la pierre ponce imprégnée de potasse caustique et, dans la seconde, des fragmenis de potasse caustique. Ces différents appareils ont été pesés avec soin. Quand les choses sont ainsi disposées, on chauffe lentement le tube à combustion en commençant par la partie antérieure et en reculant peu à peu l'écran de manière à porter au rouge toutes les parties du tube successivement. L'eau formée par la combustion est recueillie en j dans le premier tube en U, l'acide carbonique est condensé dans le tube à potasse. L'opération terminée, on casse la pointe elfilée du tube à combustion et on met celui-ci en communication, au moyen d'un tube en caoutchouc, avec un gazomètre rempli d'oxygène. On fait ensuite passer un excès de ce dernier gaz dans le tube à combustion, de manière à en chasser entièrement le gaz carbonique et la vapeur d'eau qui le remplissent, à la fin de la combustion. U ne reste plus ensuite qu'à peser le tube à eau et les tubes à acide carbonique. L'augmentation de poids qu'ils ont éprouvée indique d'un côté la quantité d'eau, de l'autre la quantité dacide carbonique produites par la combustion de la matière organique. Mais la composition de l'eau et de l'acide carbonique étant connue, il est facile de déduire, du poids de ces deux curps, les poids d'hydrogène et de carbone que renfermait la matière analysée et, par conséquent, la proportion de carbone et d'hydrogène que renferment 100 parties de cette matière.

La figure 120 représente une opération touchant à sa fin : le lube à combustion placé dans un fourneau à gaz B el communiquant, à droite avec les tubes g, h, i, destinés à recevoir les produits de la coini)ustion, à gauche avec deux grands tubes en U, remplis, le premier de pierre ponce impiégnée de potasse, le

A>M,YSE ÈI.ÈilENTAIRK.

tu LEÇONS DE CHIMIE MODERKE.

second de ponce siilfurique. C'est par ces tubes qu'on fait passer, à la fin de l'opération, l'oxygène d'un gazomètre, dans le but de cliasser les dernières portions de gaz carbonique et de vapeii.' d'eau.

Dosaja^e de Taiote. — On le fait par deux procédés. Le premier consiste à brûler un poids donné de la matière organique azotée avec un excès d'oxyde de cuivre. Le carbone de celle matière se convertit en gaz carbonique, Ibydrogène se convertit en eau, l'azote se dégage. On reçoit les gaz azote et carbonique dans une cprouvette renversée sur la cuve à mercure et renfermant de la

Fig. 120.

potasse caustique. Le gaz carbonique est absorbé, l'azote reste. A la fin de la combustion on chasse, par un courant de gaz carbonique, les gaz qui remplissent le tube. On mesure ensuite le volume du gaz azote, et de son volume on déduit son poids. (Dumas.)

Le second procédé (fig. 121) consiste à décomposer la matière organique azotée par un alcali, à une température élevée, de manière à convertir tout l'azote en ammoniaque. Pour cela on la mélange intimement avec de la chaux sodée, c'est-à-dire avec de la eliaux imprégnée de soude caustique. On chauffe le mélange au

rouge dans un tube en verre réfraclaire. On condense rnmmoninqiie dans un tube à trois boules renfermant de Tacide chlorliy irique étendu. Il se forme du chlorhydrate d'ammoniaque; ropération terminée, on mélange le liquide acide qui renferme ce sel avec du chlorure de platine. On évapore, puis on reprend par l'alcool qui laisse du chloroplatinate d'ammonium 2(AzH*Cl) + PlCl*. Celui-ci est recueilli sur un filtre taré, puis lavé et séché. Son poids donne celui de l'azote que renfermait la matière organique azotée. (Will et Varrentrapp.)

On peut aussi recevoir l'ammoniaque qui se dégage dans iO" d'une solution titrée d'acide sulfurique, c'est-à-dire dans une liqueur acide renfermant, dans un volume déterminé, une quantité connue d'acide sulfurique.

On prend le litre de cet acide normal en ajoutant, à 10", jusqu'à neutralisation, une liqueur alcaline étendue et en notant le volume de celle-ci. On répète la même opération avec les 10 centimètres cubes dont l'acide a été neutralisé partiellement par l'ammoniaque. A la différence entre les volumes de la liqueur alcaline employés dans les deux opérations, répond la quantité d'ammoniaque qui a saturé une partie de l'acide sulfurique et qu'il est très-facile de calculer à l'aide d'une simple proportion. (Peligot.)

Détermination du poids moli-cnlaire des substancrw organiques. — L'analyse élémentaire permet d'établir la composition centésimale des substances organiques. Cette donnée est précieuse, mais elle est insuffisante pour fixer leur constitution atomique, c'est-à-dire le nombre des atomes de carbone, d'hydrogène , d'oxygène et d'azote qui forment une molécule d'une substance organique donnée. Mais si l'on connaissait le poids de cette molécule (par rapport à H pris pour unité), il serait làciie d'en déduire la composition atomique à l'aide des données de l'analyse élémentaire. Prenons un exemple.

L'analyse élémentaire nous apprend que 100 parties d'acide acétique renferment :

Carbone 40,00

Hydrogène. ... 6,67

Oxygène. o5,ô5

D'autre part, les méthodes que nous allons indiquer nous donnent.

440 LEÇONS DE CUÎMIK MODEllNE.

pour le poids moléculaire de cet acide, le nombre 60 : ce qui veut dire que la somme des atomes de carbone, d'hydrogène, d'oxvgèue contenus dans une molécule d'acide acétique pèse 00. Nous pouvons donc établir les proportions suivantes :

Si 100 d'acide acétique renferment 40,00 de carbone, 60 en rcnfcrmcni x

Si 100 — — 6,67 d'hydrogène, 60 — j/.

Si 100 — — 55,53 d'oxygène, 60 — 3.

D'où a: = 24 ; j/ = 4 ; s = 32 24 représente donc le poids des atomes de C contenus dans une molécule d'acide

4 — — de H — [acétique.

32 — — de 0 —

En divisant ces nombres par le poids des atomes respectifs, on aura le nombre des atomes de C, de H, de 0, contenus dans 60 d'acide acétique, c'est-à-dire dans une molécule de cet acide.

Celle-ci renfermera donc , * = 2 atomes de carbone.

— f ~ ■* atomes d'hydrogène

— ^^ = 2 atomes d'oxygène.

Sa formule atomique sera C*H*0*.

L'analyse élémentaire d'une substance étant faite, il ne reste donc qu'à déterminer son poids moléculaire pour en établir la composition atomique. Pour cette détermination, les cliiinjstes emploient plusieurs procédés dont le plus sur est la recherche de la densité de vapeur.

Nous savons, en effet, que si un atome d'hydrogène occupe un volume, les molécules des combinaisons volatiles en occupent deux. Pour trouver les poids de ces molécules, il suffit donc de déterminer leurs densités de vapeur par rapport à l'hydrogène, c'est-à-dire de chercher le poids de 1 volume de leur vapeur, celui de \ volume do' H étant pris pour unité. En multipliant le nombre trouvé par 2, on obtient le poids de 2 volumes, c'est-à-dire le poids de la molécule.

Due simple détermination de densité de vapeur suffit donc pour la fixation du poids moléculaire. Ordinairement ces densités de vapeur sont rapportées, dans les ouvrages de physique, à celle de l'air prise pour unité. Pour les rapporter à celle de l'hydrogène, il sulfit de les multiplier par 14,44 qui est le rapport exact de la densité de l'air à celle de l'hydrogène. Ainsi la densité de vapeur de l'acide acétique, déterminée à 295°, a été trouvée = 2,085-

Ar^ALYSE ÉLÉMENTAIRE. 447

(Cahours.) Multipliant cette densité par 14,44, on a pour densité de vapeur de l'acide acétique rapportée à celle' de l'iiydrogène le nombre 50,08. Celui-ci exprime le poids d'un volume de vapeur d'acide acétique, si 1 exprime le poids d'un volume d'hydrog:ène. Le poids de 2 volumes de cette vapeur, c'est-à-dire le poids de la molécule, sera donc 2x50,08=60,16, nombre très-voisin de 60.

En d'autres termes, étant donnée une densilé de vapeur rapportée à l'air, il suffit, pour trouver le poids de 2 volumes nipporlé à l'hydrogène, c'est-à-dire le poids moléculaire, de multiplier cette densité par le coeflicient 28,88 qui exprime deux lois le rapport de la densité de l'air à celle de l'hydrogène.

La méthode que nous venons d'exposer pour la détermination des poids moléculaires ne peut s'appliquer qu'aux substances volafiles sans décomposition. Pour les corps qui ne le sont point, on peut avoir recours à une autre méthode. Elle consiste à former avec ces corps des combinaisons définies dont la constitution atomique soit connue. Prenons de nouveau pour exemple l'acide acétique. Nous pouvons former des sels avec cet acide et nous savons que ces sels renferment un atome de métal. Analysons donc l'acétate d'argent. Nous trouverons que 100 parties de ce sel renferment 64,67 parties d'argent. Cette donnée élant acquise, il nous sera facile de déterminer la molé<-ule du sel d'argent. En effet, celle-ci renfermant un atome d'argent, nous pouvons dire : si 64,67 p. d'argent sont contenues dans 100 parties d'acétate d'argent, 108 d'argent, c'est-à-dire un atome, sont contenues dans x d'acétate d'argent, c'est-à-dire dans une molécule; d'où x =z 167. Ce nombre représente donc le poids moléculaire de l'acétate d'argent. Pour en déduire celui de l'acide acétique, il suffira de remplacer le poids atomique de l'argent par celui de 1 hydrogène. Cette substitution de 1 à 108 dans 167 nous donne, pour le poids moléculaire de l'acide acétique, le nombre 60,

Des opérations et des raisonnements analogues permettront de déterminer les poids moléculaires des corps jouant le rôle de base. On les combinera avec un acide dont le poids moléculaire soit connu : la composition de cette combinaison permettra de calculer le poids moléculaire de la base. Nous n'insisterons point pour démontrer que la méthode dont il s'agit peut être appliquée dans une foule de cas analogues, et offre, par conséquent, une grande général i lé.

ISOMÉRIE, MÉTAMÉRÏE, POLYMÉRIE.

L'analyse élémentaire dérnonire l'existence de corps nombr iix offrant exactement la même composition centésimale et qui diffèrent néanmoins par leurs prooriétés physiques ou chimiques. De tels corps sont isomériques entre e ix. On distingue plusieurs genres d'isoméries. Tantôt les corps isomériques renferment les mêmes atomes, unis en même nombre dans des molécules de même grandeur, et ne diffèrent entre eux que par Tarrangement (le ces atomes; tantôt ils renferment les mêmes atomes unis dans les mêmes proportions, mais non en même nombre, dans des molécules de grandeur inégale.

Dans les deux cas, la composition centésimale est la môme : elle ne dépend que des rapports mutuels entre les atomes.

Le premier genre d'isomérie constitue la métamérie; le second, h polymérie. L'acide acétique et le formiate de mélhyle présentent un exemple de deux corps métamères. Ils renferment l'un et l'autre 2 atomes de carbone, 4 atomes d'hydrogène, '2 atomes d'oxygène : leurs molécules offrent exactement la même grandeur, mais une structure atomique diflérente. On peut exprimer cette dernière, dans la notation, à l'aide des formules suivantes :