SÉLÉNIUM ET TELLURE

Ces deux corps simples, qui sont rares, offrent une grande analogie avec le soufre.

Le sélénium a été découvert par Berzelius, qui l'a rencontré dans certaines pyrites de Suéde. Comme le soufre, le sélénium forme deux modifications allolropiques, l'une cristalline, l'autre vitreuse et amorphe. Cristalhn, il fond graduellement à partir de 217°, et ne liquéfie qu'à 250°, d'après M. Regnault; il forme en se refroidissant rapidement une masse d'un brun foncé. Sa densité est de 4,8 lorsqu'il est cristallisé, de 4,3 lorsqu'il est vitreux. Chauffé au-dessus de son point de fusion, il s'enflamme, brûle avec une flamme bleue et se convertit en anhydride sélénieux SeO*. Lorsqu'on ajoute de l'acide sulfureux à une solution d'acide sélénieux, ce dernier est réduit : il so forme de l'acide sulfurique et le sélénium se précipite sous forme de flocons rouge brun. Sa combinaison avec l'hydrogène est un gaz incolore doué d'une odeur fétide et irritante.

Letellure, plus rare encore que le sélénium, se rencontre, combiné ^ à l'or et à d'autres métaux, dans certains minéraux de Transylvanie et de Hongrie. Il possède l'apparence extérieure et l'éclat d'un métal. Sa couleur est d'un blanc argentin. Sa densité est égale à 6,25. U

CHLORE

fond vers +500* et peut être volatilisé au rouge blanc dans un courant d'hydrogène. Il possède une grande tendance à cristalliser. Qiauffé à l'air, il brûle avec une flamme d'un bleu verdâtre, en formant de l'anhydride tellureux TeO-. Sa combinaison avec l'hydrogène est un gaz doué d'une odeur analogue à celle de l'hydrogène sulfuré.

IjC tableau suivant montre l'analogie des principales combinaisons du soufre, du sélénium et du tellure :

H*Se

lI'Te

Hydrogène sulfuré.

B>dro;:èiie sélénié.

Hjdrogène lalluré.

so*

SeO*

TeO*

Anhydride Milfureux.

Anhydride séléiiieux.

Anhydride tellureux.

[Se05]

Te05

Anhydride siilfurique.

Anhydride stiénique.

Anhydride telluriquc

SeO'II^

TeO^H*

Acide

sulfureux.

wlénieux.

tellureux.

son*

SeO*ll'«

TeO*H*

Acide

sullurique.

sèlénique.

tolurique

CHLORE

Cl = 35,5

Densité npportée à l'.iir , . S.iV

Densité rapportée à l'hydrogène ; 5.5

Poids atomique (poids de 1 volume) 3.5

['oids de la molécule Cl Ci (poids de S volumes). . . . 71 Découvert par Scheele en 177i, reconnu comme corps simple par Cay-Lussac et Thenard en 1809, ppr H. Davy en 1810.

Préparation. — On introduit dans un ballon i partie de peroxyde de manganèse réduit en poudre et l'on ajoute 6 parties d'acide clilorhydrique du commerce. La réaction commence à froid et donne lieu à un dégagement de gaz chlore, qu'on recueille dans des flacons remplis d'eau ou mieux d'eau salée. Dès que le dégagement de gaz se ralentit, on chauffe doucement.

Veut-on préparer du chlore sec .' On dirige le gaz, préalablement lavé, dans un tube horizontal renfermant des fragments de chlorure de calcium, et de là, au moyen d'un tube recourbé à angle droit, dans un flacon sec. Le chlore, plus dense que l'air, chasse peu à peu celui-ci et linit par remplir le flacon tout en»ier (fig. 5b>). On

reconnaît qu'il en est ainsi lorsque ce dernier a pris, dans toute sa liauteur, une teinte jaune.

Fi- 38

S'agit-il de préparer une solution de chlore dans l'eau? On dirige le gaz dans plusieurs flacons de Woulf renfermant de l'eau, et dont le premier sert à laver le gaz [fig. 59).

Dans la réaction qui donne naissance au chlore, le peroxyde de manganèse et l'acide chlorhydrique échangent leurs éléments. Il se lorme de l'eau, et le perclilorure de manganèse, qui correspond au peroxyde, n'existant pas ou étant fort peu stable, se dédouble en chloruie manganeux et en chlore.

MnO« -+■ 4HC1 = 2H«U -t- MnCl*

Bioxyde Télrachloruro

de manganèse. de manganèse.

MnCl* z= MnCl* + Cl*

Tétrachlorure Chlorure

de manganèse. manganeux.

Si l'on élimine le terme ilnCl*, la réaction définitive est exprimé par l'équation

MnU- + 4I1C1 = 211*0 + MnCl* + Ci- Propriétés physiques. — Le chlore est un gaz jaune verdàtre, doué d'une odeur lorle et tres-irritante Un litre de ce gaz pèse 5'', 16,

CHLORE

Le chlore pst coercible et peut être liquéfié à ■+■ 15% par une pression de i atmosphères. On réalise facilement cette liquéfaction en opérrnt de la manière suivante :

Dans nn tnbe en verre épais, fermé à un bout et coudé au milieu on introduit des cristaux d'hydrate de chlore, puis on ferme l'autre bout à la lampe {fig. 40).

On chauffe au bain-marie la brandie qui renferme les cristaux et l'on refroidit l'autre branche. L'hydrate de chlore se change en eau et en chlore, dont la plus grande partie se dégage et se réduit, sous l'effort de sa propre pression, en un liquide jaune foncé qui se rassemble dans le bout refroidi (Faraday).

Propriétés chimiques. — Le chlore se dissout dans l'eau. 1 voL d'eau dissout 5 vol. de chlore à 8°; 2"'',42 à 17°. La solution saturée est jaune. Lorsqu'on l'expose à 0°, elle laisse déposer des cristaux qui constiluent un hydrate de chlore. Ils renferment 27,7 declilore et 72,3 pour 100 d'eau (Faraday).

116 LtÇONS DE CHIMIE MODERNE.

Cette composition répond à la formule Cl--f- 10II*O.

Le chlore est doué d'affinités puissantes. Il s'unit directement à la plupart des corps simples, et cette union s'accomplit souvent avec une telle énergie, qu'il en résulte un dégagement de chaleur lumineuse.

Expérience. Dans un flacon rempli de chlore sec, je projette de l'arsenic ou de l'antimoine en poudre. Les parcelles noires de ces corps simples deviennent de vives étincelles au moment où elles tombent dans l'atmosphère du flacon. D'épaisses fumées blanches remplissent celui-ci, et, débordant, s'élèvent dans l'air. Il se forme du chlorure d'arsenic ou du chlorure d'antimoine.

Si l'on plonge dans une atmosphère de chlore sec un morceau de phosphore déposé dans une petite capsule, il s'enflamme spontanément, et les parois du flacon se recouvrent bientôt d'un dépôt jaunâtre et cristallin ; c'est du perchlorure de phosphore PhCl^.

Mais la puissance chimique du chlore se manifeste surtout dans son action sur l'hydrogène et les composés hydrogénés.

Si l'on fait un mélange, à volumes égaux, d'hydrogène et de chlore, et qu'on en approche une bougie allumée, la combinaison des deux corps s'accomplit instantanément et avec explosion. Il suffit d'exposer un tel mélange à l'action directe des rayons solaires pour qu'il détone avec violence, et l'on peut remplacer, dans cette curieuse expérience, la lumière solaire par la flamme du magnésium ou par celle du sulfure de carbone.

Telle est l'alfinité du chlore pour l'hydrogène qu'il décompose tous les corps hydrogénés, à l'exception des acides chlorhydrique et fluorhydrique. Dissous dans l'eau, il décompose lentement ce liquide sous l'influence des rayons solaires, en s'emparant de l'hydrogène et en mettant l'oxygène en liberté.

Qu'on renverse sur une cuve une éprouvetle remplie d'eau chlorée, et qu'on l'expose à l'insolation directe, on verra de petites bulles traverser le liquide et se rassembler au sommet de l'éprouvette : c'est de l'oxygène.

A la température rouge, le vapeur d'eau est rapidement décomposée par le chlore (page 75). L'hydrogène sulfuré lui cède son hydrogène à la température ordinaire.

Toutes les matières organiques renferment de l'hydrogène; aussi sont-elles généralement modifiées, souvent détruites par le chlore. Les matières colorantes d'origine organique sont décolorées.

Expérience. En versant une solution de chlore dans la teinture

ACIDE CIILORIIYDRIQUE. tI7

lie tournesol, dans du sulfate d'indigo, dans de l'encre, je vois la coloration intense qui est particulière à ces matières disparaître, pour faire place à une teinte jaune ou jaune brunâtre.

Dans les arts, on tire un grand parti de ce pouvoir décolorant du chlore.

Le chlore est aussi un désinfectant efficace. Il décompose l'hydrogène sulfuré. Il détruit les matières odorantes d'origine organique, les effluves qui se forment dans les fermentations putrides. On l'a employé pour désinfecter les fosses d'aisances et comme moyen de purifier l'air dans certaines épidémies.

En résumé, les propriétés décolorantes et désiiifectantesdu chlore sont dues à la même cause : sa puissante affinité pour l'hydrogène.

Klle peut s'exercer direclem-^nt sur Tliydrogcne de la matière ou aussi sur celui de l'eau qui est toujours présente, et dont l'oxygène mis en liberté oxyde, à l'état naissant, la matière colorante ou odorante généralement d'origine organique.

ACIDE CIILOIUIYDRIQUE.

Densité rappoilêe à l'air 1.H7

Densité rapportée à riiydrogène (poids de 1 volume). . . . 18,0 l'oids de la molécule HCI ' poids de 2 volumes) âi,i

Il existe dans les produits gazeux qui se dégagent des volcans.

Préparation. — On introduit des fragments de sel marin préalablement fondu dans un ballon muni d'un tube de sûreté et d'un tube de dégagement, et on y ajoute de l'acide sulfurique concentré. Il se dégage du gaz chlorhydrique, qu'on recueille sur le mercure, et il reste dans le ballon du sulfate acide de sodinm.

S0*I1« -(- NaCI = S0*\^ -+- UCl

.4ciile f.lilorure Sulfate Acide

sulfurique. ce sodium. acide de sodium, chlorbydriqoe.

Dans les arts, cette opération se pratique dans des cylindres de fonte A (fig. Ai) ou dans des fours, à une température très-élevée. Dans ces conditions, il se forme, par l'action d'une molécule d'acide sulfurique sur deux molécules de chlorure de sodium, du sulfate neutre de sodium.

SO*H* + «xN'aCl = SO*Xa'- f- 2110

Acide Sul'ate

iulfurique de sodium.

Le gaz chlorhytlrique qui se dégage est dirigé dans des bonbonnes en "tes C, C, C" qui contiennent de l'eau. Il s'y dissout et donne Vicide clilorhydrique du commerce, qui doit marquer 22» à l'aréomètre de Bauiué.

Dans les laboraloires, on prépare la solution d'acide chlorhydrique en dirigeant le gaz dans une série de flacons de Woulf (^3. 42) entourés d'eau froide, et dont le premier sert à laver le gaz.

Composition de l'acide chlorliydrique. — On la déduit des expériences suivantes :

1* On remplit de chlore sec un petit flacon dont le col est usé à l'émeri (fig.AZ); on remplit d'hydrogène sec un ballon de même capacité, et doni/e col, pareillement usé àl'émeri, s'engage danslecol du flacon de manière à le i'ermer hermétiquement. Les deux vases étiul ainsi réunis, on les abandonne pendant quelque temps à la lumièrt! dilluse; les gaz se mêlent et se combinent lentement. Pour achever la

ACIDE CHLORHYDRIQUE. ll'J

combinaison, on expose l'appareil aux rayons solaires. Lorsque la

Fig. «.

teinte du chlore a entièrement disparu, on sépare les deux vases sous la cuve à mercure, et on reconnaît que le volume n'a pas changé. Le chlore et l'hydrogène ont disparu tous deux pour former du gaz chlorhydrique, qui occupe exactement un volume égal à celui des deux gaz. 2 volumes de gaz chlorhydrique renferment donc 1 volume de chlore et t volume d'hydrogène, et, si l'on ajoute le poids de 1 volume d'Iiydrogène (sa densité prise pour unité) au poids de 1 volume de chlore (sa densité rapportée à celle de l'hydrogène), on obtient le poids de 2 volumes d'acide chlorhydrique ; et nous savons que ce poids représente le poids de la molécule. Fig. 43.

Densités rapporléeî Densit^ rapporttet à l'hydrogène. à l'air.

Poids de 1 volume d'hydrogène 1 0,0693

Poids de 1 volume de chlore 55,5 "iM

Poids de 2 volumes d'acide cblorbydrii|ue. . 36,5

2» Dans une cloche conrbe {(ig. 44) on lait passer 2 volumes de gaz

chlorhydrique, puis on y introduit un morceau de sodium cl l'on chauffe avec une lampe à alcool. Le sodium s"empare du chlore et met l'hydrogène en liberté. Après le refroidissement, il reste 1 volume d'hydrogène.

Cette seconde expérience vérifie la première. Toutes deux prouvent que le chlore et l'hydrogène s'unissent à volumes égaux et sans condensation pour former du gaz chlorhydrique. Un volume de celui-ci renferme donc la matière pondérable qui existait dans i volume dhydrogène et dans 5 volume de chlore, et l'on serait ainsi conduit à admettre que les atomes de chlore et d'hydrogène se coupent en deux lorsqu'ils se combinent pour former de l'acide chlorhydrique. Mais une telle supposition serait contraire à l'idée des atomes, qui représentent les plus peiites quantités de matière capables d'exister dans une combinaison. 11 est donc plus naturel de penser que ce sont 2 volumes de chlore et 2 volumes d'hydrogène qui interviennent pour former du gaz chlorhydrique. Deux volumes de chlore renferment 2 atomes qui constituent une molécule de chlore. De même 2 volumes dhydrogène renlerment 2 atomes qui constituent une molécule d'hydrogène.

Fig. 41.

Cl Cl

I volumes de clilore (C1CI=:1 molécule.)

t volumes a'hyrlrosèiie (Hll = 1 molécule.)

Ce sont ces molécules qui se coupent en deux lorsque le chlore se combine avec l'hydrogène : elles échangent leurs atomes, et de cet échange, qui est une double décomposition, résultent 2 molécules d'acide chlorhydrique, occupant exactement le même volume que les deux molécules des gaz simples.

01 i Cl j -f-

U Cl

1vol.

iTOl.

S vol.

i vol.

de chlore.

d hydrogène.

d'.iiide

d'acioe

chloràydriijue.

chlorhydrique

ACIDE CHLORHYDRIQIE. <21

Nous retrouvons ici cette notion que certains corps simples sont formés à l'état libre de 2 atomes de la même espèce, unis dans une seule et même molécule. La force qui les unit n'est point diflérente de la force chimique. C'est l'affinité qui unit le chlore au chlore dans la molécule du corps libre, l'hydrogène à Thydrogène dans celle de l'hydrogène libre. La première est du chlorure de chlore, ' ^^conde de Ihydrure d'hydrogène. (Gerhardt.) Lorsque les deux ules viennent à se rencontrer, ralfinité prépondérante du chiure pour l'hydrogène l'emporte et donne lieu à un échange, à une double décomposition.

ci[cij + njii = cm + cm

A l'état de liberté, le chlore et l'hydrogène sont donc de véritables composés, mais formés de deux atomes de même espèce : cette idée s'applique aussi au brome et à l'iode.

Propriétés physiques. — L'acide chlorhydrique est un gaz incolore, doué dune odeur piquante. 11 répand à l'air d'épaisses fumées blanches, en condensant l'humidité atmosphérique. Sous une pression de 40 atmosphères, il se liquéfie.

C'est un des gaz les plus solubles dans l'eau. Voici une expérience qui le prouve. ^

Expérience. Je plonge dans l'eau une éprouvette de gaz chlorhydrique reposant sur une soucoupe ; une nappe de mercure couvre celle-ci et isole le gaz. Par un mouvement rapide, j'abaisse la soucoupe; aussitôt l'eau s'élance dans l'éprouvelte, comme elle ferait dans le vide. L'expérience exige quelques précautions, car le choc de la colonne d'eau détermine souvent la rupture du vase.

Un volume d'eau peut absorber, à 0°, 500 volumes de gaz chlorhydrique, à la température ordinaire, 480 volumes. En dissolvant le ga7 chlorhydrique, l'eau s'échauffe et augmente de volume. La solution saturée à froid possède une densité de 1,21 et renferme en dissolution 42,4 pour 100 de son poids de gaz sec. C'est un liquide incolore qui répand à l'air des vapeurs blanches. Lorsqu'on le chauffe, il perd une partie notable dugaz qu'il lient en dissolution ; mais ce gaz ne se dégage pas en totalité, et, dés que la température a atteint 110*, le liquide passe tout entier à la distillation. On recueille dans le récipient de l'acide chlorhydrique dilué, qui possède une densité de 1,10. (Bineau.)

Propriétés chimiques. — L'acide chlorhydrique est un acide

énergique. Il rougit fortement la teinture de tournesol. Indécomposable par la chaleur, il est décomposé en partie, par une série d'étincelles électriques, en chlore et en hydrogène. Tous les métaux qui décomposent l'eau décomposent l'acide chlorhydrique, avec dégagement d'hydrogène et formation d'un chlorure. Tels sont le sodium, le zinc (p. 45), le fer, l'aluminium, l'étain, etc.

L'acide chlorhydrique décompose les hydrates et les oxydes mé^ talliques avec formation d'eau et de chlorure.

Expérience. Dans une solution concentrée de potasse caustique, je verse de l'acide chlorhydrique par petites portions. Le liquide s'échauffe et laisse déposer une poudre cristalline de chlorure de potassium.

HCl 4- KUO = KCl -\- IIIIO

Acide Hydrate Chlorure Eau.

chlorhydrique. de potassium. de potassium.

L'acide chlorhydrique est donc un véritable acide, bien qu'il ne renferme point d'oxygène, et il est acide, parce qu'il renferme un atome d'hydrogène capable d'être remplacé par un atome de métal. Dans son action sur la potasse, il ressemble à l'acide azotique qui renferme, lui aussi, un atome d'hydrogène capable d'être remplacé par un atome de métal.

AzO^H 4- KUO -^ AzO^K +* HlIO

Acide Hydrate Azotate Bnu.

azotique. de potassium. de potassium.

On le voit, les acides sont des composés hydrogénés dans lesquels l'hydrogène, uni à un atome ou à un groupe d'atomes fortement électro-négatif, peut être échangé facilement contre un métal.

Dans l'acide azotique (AzO^jH, le groupe AzO^ joue le rôle du chlore dans Tacide chlorhydrique ; comme lui, il rend l'hydrogène remplaçable par un métal.

L'action de l'acide chlorhydrique sur les oxydes anhydres est analogue à celle qu'il exerce sur les hydrates.

Dans un tube renfermant de l'oxyde mercurique {/ig. 45), on fait passer du gaz chlorhydrique, et l'on voit l'oxyde se convertir, en s'échauftant, en une poudre blanche, qui est du chlorure mercurique. En même temps, il se forme de l'eau que l'on peut recueillir dans la boule.

llgO

: HgCl*

Oxyde

Acide

Chlorure

Eau.

mercuViuue.

chlorhydrique.

uiticuriquc.

ANHYDRIDE ET ACIDE IIYrOCHLOREUX.

Fig. 45.