CINQUIÈME LEÇON

(19 Février 1864.)

Synthèse de Tacétylène par la combinaison directe dn carbone avec l'hydrogène. — Méthodes de contrôle.

SOMMAIRE. — Synthèse de Tacétylène par la combinaison directe du carbone avec l'hydrogène. — Appareils. — Détails sur rexpérienoe. — Aoétylure cui- ▼renx. — Régénération de l'acétylène. .

Conditions nécessaires pour donner à une synthèse le caractère démonstratif. — Pureté des matières premières. — Leur origine. » Application au charbon et à sa purification. — Le corps doit être isolé en nature.

L'acétylène est un corps intermédiaire entre les hydrures combustiblei de la Chimie minérale et les autres carbures d'hydrogène.

Messieurs,

Nous avons tracé le tableau général des méthodes par lesquelles on peut réaliser la synthèse des principes organiques, et nous avons signalé les conséquences qui résultent de cette formation, relativement à la constitution des composés chimiques; il est maintenant nécessaire d'entrer dans le détail des expériences synthétiques, afin de vous montrer comment les vues générales prennent un caractère positif par leur réalisation particulière. Le sujet que nous abordons est immense; son développement comprend la Chimie organique tout entière. Il serait téméraire de prétendre le parcourir tout entier dans le cours de cette année. Nous nous bornerons à fixer par des démonstrations certaines notre point de départ, c'est-à-dire la synthèse des carburea d'hydrogène et celle des alcools, origine et fondement de toutes les autres.

On peut suivre deux marches différentes dans la syu-

6& SYNTBfiSE DE L AC^TTLfiNR.

thèse des carbures d'hydrogène et plus généralement dans la synthèse des matières organiques :

1® On part des éléments, c'est-à-dire de l'hydrogène et du carbone;

2** On part de ces mêmes éléments complètement oxydés, c'est-à-dire de l'eau et de l'acide carbonique : cette dernière marche a ceci de remarquable qu'elle est comparable à celle que la nature emploie pour former les matières organiques dans les végétaux.

Nous nous occuperons aujourd'hui de la synthèse des carbures d'hydrogène effectuée au moyen des éléments. ' Dans cet ordre d'expériences, la première consiste à fornier un carbure d'hydrogène, l'acétylène, par la combinaison directe du carbone avec l'hydrogène^

et cette synthèse sert de point de départ aux autres formations. Rieri n'est plus facile que deJa réaliser, quoique cette union directe ait été pendant longtemps regardée comme impossible.

On combine en effet l'hydrogène et le carbone, comme je l'ai prouva, en les soumettant simultanément à l'influence de l'arc voltaïque. Il suffit de produire l'arc vol— taïque entre deux pôles de carbone, au sein d'une atmosphère d'hydrogène.

Décrivons les appareils à l'aide desquels on effectue cette expérience remarquable. On produit la combinaison dans l'intérieur d'un vase de verre, connu généralement sous lé nom d! œuf électrique. C'est un ballon à deux pointes, 0000, ayant la forme d'un ellipsoïde de révolution. Les extrémités du grand axe sont munies d'ouvertures, M, M, fermées par des bouchons. Chacun de eea bouchons porte deux trous, traversés par deux tubes

^YNTHkSE DE L'ACATYLkMB. 6^

de verre. L'un des tubes, r, livre passage. a rhydrogëue, l'autre tube, T, à un pôle de la pile, c'est-à-dire à une tige métallique ajustée avec le tube de verre a l'aide d'un tube de caoutchouc, C, et glissant dans ce tube à frotte^ ment doux, sans ouvrir cependant une communication entre l'intérieur du vase et l'atmosphère ambiante. L'ex-r trémité extérieure de la tige métallique peut. être liée à volonté, en K, avec un pôle de la pile + P. L'extrémité intérieure de cette même tige, P, supporte un crayon de charbon de cornue, Q.

Voici le dessin de cet appareil.

On commence par chasser tout l'air contenu dans le ballon, à l'aide d'un courant rapide d'hydrogène pur, prolongé pendant un quart d'heure au moins : si l'on se bornait a le produire durant quelques minutes, l'air qui resterait pourrait former un mélange tonnant qui prendrait feu au moment où l'on établirait l'arc voltaïque.

L'œuf étant rempli d'hydrogène', on met les deux tiges métalliques en communication avec les pôles d'une pile formée de 5o éléments Bunsen environ ; on rapproche les deux charboiis jusqu'au contact, en faisant glisser les tiges qui les supportent, puis on les écarte faiblement» de manière à obtenir l'arc voltaïque, VV. On a soin de rétablir cet arc, chaque fois qu'il s'interrompt par suite de l'usure des charbons.

70 STNTaftSI DK L'AGtTYLÈNI.

L'acétylène prend aussitôt naissance,

dans la proportion de lo à it» centimètres cubes par minute, proportion considérable si vous faites attention à la petitesse de la surface du carbone échauffé par l'arc. La moitié du carbone perdu par les pôles se change en acétylène, l'autre moitié étant dispersée en poussière qui demeure adhérente aux parois du ballon.

L'acétylène se produit ici sous vos yeux; mais c'est un gaz invisible, il faut de nouvelles épreuves pour en démontrer l'existence. Pour y parvenir, on l'entraîne à mesure en continuant le courant d'hydrogène. Le gaz qui se dégage possède maintenant une odeur particulière ; sa flamme est devenue plus éclairante ; il donne, en brûlant, de Teau et de l'acide carbonique. Mais ce sont là des caractères généraux; ils s'appliquent d'ailleurs à un mélange d'hydrogène et d'acétylène. Pour manifester plus spécialement la présence de l'acétylène et pour l'isoler, nous l'engagerons dans une combinaison insoluble et caractéristique, l'acétylure cuivreux. Nous obtiendrons en effet l'acétylure cuivreux, en faisant passer l'acétylène $t travers une solution de protochlorure de cuivre ammoniacal. Voici l'expérience : elle donne lieu à un précipité rouge de sang et dont la formation établit de la manière la plus nette celle de l'acétylène. Mais avant d'étudier spécialement ce précipité, je crois utile de vous donner quelques détails pratiques sur les substances employées dans cette expérience, afin qu'elle puisse être répétée au besoin par chacun de vous.

Voici comment on prépare le protochlorure de cuivre ammoniacal. On commence par dissoudre du bioxyde de cuivre dans l'acide chlorhydrique concentré, on intro-

.•TNTHftSB DE l'aGÉTTLÈNV. 7I

duit dans la solution trës-acide de bichlorure de cuivre ainsi obtenue un excès de tournure de cuivre et on maintient le tout à Tabri du contact de Tair. Au bout de quelques heures, la liqueur devient incolore, par suite de U transformation du bichlorure en protocblorure : une portion de ce dernier se dépose parfois sous la formq d'un sel blanc et cristallin. On ajoute à la liqueur de l'ammoniaque, jusqu'à ce que le précipité qui se forme d'abord soit redissous. On obtient une liqueur qui serait incolore, si on était parvenu à éviter entièrement le con^ tact de l'oxygène; mais cette condition, presque impossible à réaliser, n'est nullement nécessaire au succès de notre expérience. Aussi la liqueur est-elle, en général, colorée en bleu par une petite quantité de bipxyde de cuivre.

Le réactif ainsi préparé a la propriété de réagir sur l'acétylène, en développant un précipité rouge d'acé-* tylure cuivreux. Je vous montre la réaction avec l'acétylène pur.

Quelques détailis encore sur l'acétylure cuivreux, qui ûous fournit l'un des éléments essentiels de notre démonstration. L'acétylure cuivreux, lorsqu'il vient d'être précipité, est un corps rouge de sang, en. flocons légers et volumineux ayant pour composition C*HCu* (i). C'est de l'acétylène, C^H^, dans lequel i équivalent d'hydrogène est remplacé par un double équivalent de cuivre, de la même manière que i équivalent d'hydrogène de l'bydrogène sulfuré, HS, est remplacé par n équivalents de cuivre dans le sulfure cuivreux, Cu^S.

La formule suivante explique la réaction qui le pro^

(i) 11 renferme en outre une certaine quantité de protoxyde de cuivre, Cu'O, dont il est inutile de tenir compte dans les explications qui suivent.

7 2 STlfTHfcSB DE t'ACÉTYLtafK.

duit :

G* H« + Ca»CH- AzH« = C*H Cu«-h AzH«, HCI.

Cette réaction est d'une sensibilité extraordinaire; aussi permet-elle de démontrer la présence de Facétylène dans une lïiultitude de mélanges gazeux, et particulièrement dans tous les gaz hydrocarbonés qui ont subi l'influence prolongée d'une température rouge. Soit, par exemple, le gaz de l'éclairage ; il suffit de faire passer ce gaz pendant une minute ou deux dans le réactif, pour obtenir un précipité. La formation du précipité peut être manifestée sous une forme plus saisissante encore en remplissant de gaz de l'éclairage, par déplacement, un flacon sec d'un ou deux litre. Ou y introduit ensuite quelques centimètres cubes de réactif, on ferme le vase et on voit aussitôt se précipiter d'abondants flocons rouges qui tapissent les parois du flacon. Pour donner une idée de la sensibilité de cette réaction, il suffira de dire qu'un litre de gaz de l'éclairage contient tout au plus quelques dixièmes de centimètre cube d'acétylène. Aussi le protochlorure de cuivre ammoniacal nous fournit-il un moyen très-précieux pour recueillir et concentrer l'acétylène.

Il se prête d'ailleurs a sa régénération. En effet, si on traite l'acétylure cuivreux par l'acide chlorhydrique, on obtient de l'acétylène, de même qu'en traitant un sulfure par cet acide, on obtiendrait de l'hydrogène sulfuré :

C*HCuï-|-HCl = Cu^Cl -|-C*H2.

Revenonsmaintenant à notre expérience fondamentale. Vous voyez qu'après avoir fait réagir le carbone et l'hydrogène, sous l'influence de l'arc électrique, nous dirigeons les gaz dans des flacons laveurs contenant du protochlorure de cuivre ammoniacal. Nous obtenons aussitôt un précipité rouge d'acétylure cuivreux; ce pré-

MÉTHODES D£ COMTEÔUi. 7$

cipité est extréaiement volumineux, ce qui rend la réaction plus apparente.

L'acétylène ainsi manifesté peut être reproduit dans un état de pureté absolue. En effet, après avoir continué l'expérience pendant quelque temps, on rassemble le précipité, on le lave et on le traite par l'acide chlorhydrique, en élevant un peu la température : on opère dans un appareil disposé pour recueillir sur le mercure le gaz qui se dégage; on obtient ainsi l'acétylène pur. Comme ce gaz est assez précieux, il convient de remplir à l'avance d'acide carbonique l'appareil dans lequel on le produit; de cette manière on peut recueillir la totalité des gaz, sans en perdre une partie employée à balayer l'air des appareils. On absorbe ensuite l'acide carbonique au moyen de la potasse, et il reste l'acétylène pur et sans aucune perte.

Avant de poursuivre, il me parait nécessaire de faire quelques remarques sur les procédés que nous avoûs mis en œuvre dans cette première recherche, afin de vous montrer que les découvertes ne reposent pas seulement sur l'énoncé de certains résultats que l'on affirme avoir obtenus, mais surtout sur l'appareil rigoureux d'une démonstration expérimentale, et sur l'examen critique des épreuves et procédés mis en œuvre, examen si usité au temps de Gay-Lussac et de Berzélius et aujourd'hui beaucoup trop délaissé.

Dans toute synthèse, pour que les résultats soient démonstratifs, on doit tenir compte de quatre choses essentielles:

1® La pureté des matières premières employées;

:2® Leur origine ;

3® La nécessité d'obtenir les corps en nature, et non leurs dérivés, ce qui est indispensable pour permettre d*en vérifier toutes les propriétés;

74 HÉTBODBS DE GONTEÔLB.

If L'identité des caractères du composé artificiel avec ceux du composé naturel que l'on se propose de reproduire. Nous rcTiendrons plus tard sur ce dernier point; mais dans la synthèse de l'acétylène, qui nous occupe présentement, nous n'aurons pas à le discuter, l'acétylène étant un produit artificiel. Examinons doue les trois premiers points.

1° Pureté des matières premières. — Les raisons qui obligent à employer des matières premières pures sont diverses: les unes s'appliquent surtout au cas où les produits obtenus sont peu abondants, les autres concernent la possibilité des réactions.

Si, les matières premières étant impures, on n'obtient les produits nouveaux qu'en petite quantité, il devient alors fort difficile d'en établir la véritable origine et de discerner si les produits dérivent des matières principales ou de leurs impuretés. Citons quelques exemples des erreurs qui ont pu être commises en négligeant cette précaution. ETn distillant les sulfovinates, plusieurs expérimentateurs ont obtenu un carbure d'hydrogène qui offre la composition, le point d'ébullition, et sans doute aussi la condensation de l'amylène. Mais ce carbure a été obtenu en quantité si faible, que 5 kilogramâies de sulfovinate en ont produit à peine quelques grammes. L'origine d'un corps si peu abondant doit être tenue pour douteuse, en raison des impuretés contenues dans l'alcool employé. Ce corps, en effet, contenait probablement, comme il arrive toujours à moins de précautions spéciales, des traces d'alcool amylique. Or l'alcool amylique est une source naturelle d'amylène dans les réactions. Je signalerai bientôt d'autres cas de cette nature, en parlant de la purification du carbone.

Les impuretés des matières premières peuvent exercer

PURKTt KT OBIGINS BBS MATltlllS PREMIËEBS. ^5

un autre genre d'influence, même sur les produits formés en quantités considérables. En effet» il arrive dans plusieurs cas que des matières étrangères mélangées avec d'autres corps, même en très-petite quantité, empêchent ou déterminent certaines réactions des substances les plus abondantes. Ainsi un mélange d'hydrogène et d'oxy* gène détone, lorsque ces gaz sont purs, sous l'influence delà mousse de platine; mais il suffit de quelques traces de certains carbures d'hydrogène, tels que le gaz oléfiant, pour empêcher la combinaison de se produire dans les mêmes conditions. Il arrive, au contraire, quelquefois, que des traces d'un corps étranger déterminent des réactions qui, sans lui, ne se fussent pas effectuées. Ainsi l'hydrogène phosphore gazeux n'est pas spontanément inflammable au contact de l'air, s'il ne renferme aucune trace de phosphure liquide.

La pureté des matières premières est donc indispensable pour la certitude de synthèses.

2® V origine des matières premières n'est pas non plus sans importance. En général, pour qu'une expérience de synthèse ait une signification absolue, il faut que les produits avec lesquels elle a été faite donnent lieu aux mêmes effets, quelle que soit l'origine de ces produits. 11 faut spécialement éviter qu'ils résultent de la décomposition du corps même que l'on se propose de reconstituer. Autrement la synthèse n'offrirait plus qu'un caractère relatif et particulier, parce qu'elle tournerait dans une sorte de cercle vicieux. On connaît en effet bien des cas où telle substance provenant de la destruction d'un composé déterminé régénère beaucoup plus facilement ledit composé que lorsqu'elle provient de toute autre origine. Certains oxydes métalliques, par exemple, lorsqu'^on les réduit par l'hydrogène à la température la plus basse pos-

76 MtTUODBS DE GONTEÔLB.

sible, peuvent ensuite se régénérer spontanément sous l'influence de l'oxygène à la température ordinaire : les oxydes de cuivre et de fer sont dans ce cas.

Ces conditions de pureté et d'origine sont souvent très-difficiles à observer à l'égard des matières organiques. Elles le sont surtout dans le cas qui nous préoccupe : la formation des substances organiques au moyen des éléments. L'hydrogène à la vérité est facile à obtenir a l'état de pureté absolue; mais il n'en est pas de même du carbone. Cet élément se présente à nous, en général, sous forme de charbon (charbon de bois, coke, charbon des cornues): or les charbons sont tous en définitive d'origine organique. A ce titre, ils retiennent diverses impuretés. Si, par exemple, on chauffe dans un petit tube un fragment de charbon de bois, on voit s'en dégager un mé« lange de vapeur d'eau et de vapeurs empyreumatiques; ce n'est donc pas du carbone pur, mais un mélange de ce corps simple avec divers composés très-compliqués. Le charbon des cornues à gaz, qui résulte de la décomposition des carbures d'hydrogène à une haute température, renferme encore des traces de composés organiques; il contient de l'hydrogène; calciné fortement dans un tube de verre peu fusible, il répand une odeur qui rappelle le benjoin, très-faible k la vérité, mais qui, cependant, démontre à elle seule que ce charbon n'est pas pur. Les diverses espèces de charbons peuvent en outre contenir des cyanures, et des sels alcalins et métalliques.

Les erreurs causées par les impuretés du charbon sont nombreuses dans l'histoire de la science. En voici deux qui sont assez frappantes, et qui ont été reproduites dans plusieurs traités de Chimie.

En faisant passer de la vapeur d'eau sur du charbon, à une haute température, on obtient, dit-on, de l'oxyde de