SIXIÈME LEÇON

(33 Février 1864.)

Combinaison de l'hydrogène avec les carbures d'hydrogène.

SOMMAIRE. — Principe général fondé sur la réciprocité des réactions. — Transformation analytique de Féthylène en acétylène. — Problème synthétique inverse.

Première méthode : addition directe de Thydrogène sous l'inOuence de l'état naissant. — Application à l'acétylène. — On tire le carbure d'hydrogène d'un composé renfermant un métal. — Discussion des procédés. — Comment on isole l'éthylène en nature.

Deuxième méthode : addition d'un élément halogène ou autre, puis substitution par l'hydrogène naissant. — Formation du bromure d'éthylène. —

Messieurs,

Nous allons nous occuper aujourd'hui des méthodes générales au moyen desquelles on peut fixer l'hydrogène sur les carbures d'hydrogène.

Nous appliquerons ces méthodes à la série des trois carbures suivants:

Acétylène C*H*;

Éthylène (gaz oléfianl) ... C*H*; Hydrure d'éthylène. C*H«.

Ces corps renferment tous trois, sous un même volume, la même quantité de carbone unie à des quantités croissantes d'hydrogène.

Nous allons former successivement ces divers composés en partant du premjer d'entre eux, de l'acétylène, qui est le plus simple, le moins hydrogéné.

Montrons d'abord quelles notipns servent de point de départ à nos méthodes.

Elles procèdent d'un principe général, la réciprocité

86 L'ÉTUTLftNS GHÂNGfi BIT ACÉTYLÈNE.

entre la synthèse et l'analyse. En vertu de ce principe, commençons par étudier la décomposition de ces carbures: nous en conclurons ensuite leur synthèse.

On peut décomposer les carbures les plus hydrogénés, tels que l'éthylène et l'hydrure d'élhylène, de différentes manières, de façon à les ramener à Tétat d'acétylène.

On peut, par exemple, décomposer l'éthylène par la chnieur en le faisant passer dans un tube chaufFé au rouge, comme vous le voyez ici. On obtient alors un mélange d'hydrogène et d'acétylène, sans parler de divers autres produits :

La présence de l'acétylène est manifestée très-facilement à l'aide du protochlorure de cuivre ammoniacal. La réaction qui a été opérée peut, en la simplifiant, être représentée par la formule suivante :

Une réaction semblable aurait lieu sans doute au moyen de l'hydrure d'éthylène, C* H* ; mais ce gaz a été peu étudié jusqu'ici.

Le même dédoublement de l'éthylène peut être obtenu à une température plus^ basse, en faisant intervenir des affinités spéciales, celles du chlore ou du brome , par exemple, pour l'hydrogène. L'opération s'effectue en deux temps. Faisant agir le brome sur le gaz oléfiant, on obtient d'abord le bromure d'éthylène, composé cristallisé et très-nettement défini :

CAH*-hBr« = C*H*Br«.

Le brome engagé dans la combinaison peut maintenant être séparé en enlevant les a équivalents d'hydrogène qui distinguent l'éthylène de l'acétylène.

l'acétylène changé en éthtlène. 87

En effet, faisant agir sur le bromure d'éthylëne Talcoolate de potasse, soit en une fois, soit en deux fois, on réussit à enlever, soit un à un, soit ensemble, 2 équivalents d'acide bromhydrique ; c'est ainsi que, d'après les expériences de M. Sawitch et celles de M. Reboul, on obtient l'acétylène :

C4H*Br« — 2HBr = C*Hî.

Nous arrivons par là au même résultat que tout à l'heure: ce qui montre la diversité des réactions que l'on peut mettre en usage pour arriver à un même but posé à l'avance, tel que la décomposition de l'éthylène en acétylène et hydrogène.

11 s'agit maintenant d'opérer la transformation réciproque, celle de l'acétylène en éthylène, puis en hydrure d'éthylène. Nous obtiendrons ainsi la synthèse totale de ces deux derniers carbures d'hydrogène, au moyen des éléments qui les constituent, et nous l'obtiendrons en nous conformant au principe général que nous avons indiqué, c'est-k-dire en effectuant les réactions inverses de celles que l'analyse a fait connaître : principe justifié, parce que les forces mises en jeu dans une décomposition sont précisément celles qu'il faut faire concourir à la recomposition, à la condition de renverser le jeu de ces forces.

C'est ainsi que les deux ordres de réactions, analytique et synthétique, offrent la même correspondance qui existe en Mathématiques entre les méthodes du calcul différentiel et celles du calcul intégral.

Le problème que nous nous posons, c'est-à-dire la fixation de l'hydrogène sur un carbure d'hydrogène, et plus généralement sur un composé organique quelconque, peut être résolu par deux méthodes différentes, savoir :

88 MfiTHODB d'addition.

1*" Addition directe de l'hydrogène, sous Tinfluence de l'état naissant;

2° Addition d'un élément halogène ou autre, puis substitution de cet élément par l'hydrogène naissant.

Nous appliquerons la première méthode à la transformation de l'acétylène en éthylène; la seconde nous servira plus tard à transformer l'éthylène lui-même en hydrure d'çthylène, C*H«.

Commençons par la première méthode. Dans le cas présent, il s'agit de fixer 2 équivalents d'hydrogène sur l'acétylène :

Nous ne pouvons le faire directement, parce que l'hydrogène ne manifeste guère ses affinités à l'état libre et dans les conditions ordinaires. C'est pourquoi nous aurons recours à cet artifice fort usité en Chimie minérale, qui consiste à faire réagir l'un sur l'autre, à l'état naissant, les corps que Ton veut combiner. Nous ferons donc réagir l'hydrogène naissant sur l'acétylène naissant. Voilà l'esprit général de la méthode: ses applications varieront suivant les cas.

Pour obtenir l'acétylène naissant, nous avons une source tout naturellement indiquée, c'est l'acétylure de cuivre, C^HCu^, que nous pouvons formuler de la manière suivante C*H€u, pour mieux marquer ses analogies avec l'acétylène, C*H^. C'est un corps en effet qui diffère de l'acétylène en raison de la substitution d'une portion de l'hydrogène par un métal, c'est-a-dire par un corps plus facilement attaquable que l'hydrogène à basse température, et qui transporte dans ses combinaisons cette aptitude à entrer plus aisément en réaction.

Ici encore nous rencontrons une idée générale, sur

l'aGÉTTLÈNE changé en fiTHTLkm. 89

laquelle j'appelle votre attention. En effet, c'est un artifice très-usité, lorsque Ton veut faire entrer en action un carbure d'hydrogène, ou plus généralement un corps hydrogéné, de commencer par remplacer l'hydrogène par un élément plus actif dans les conditions ordinaires et qui se prête mieux aux doubles décompositions. Cet élément peut être un métal, comme dans le cas actuel; il peut être un corps halogène, comme nous le verrons tout à l'heure.

En somme, l'acétylure cuivreux nous fournira une source excellente d'acétylène naissant. Quant à l'hydrogène naissant, nous pourrions à la rigueur nous le procurer par tous les moyens usités en Chimie minérale; mais, parmi ces moyens, il en est quelques-uns qui donnent de meilleurs résultats et des produits plus purs. Nous allons chercher à les découvrir par une discussion convenable.

La première idée qui se présente, c'est de traiter le zinc par l'acide chlorhydrique, ou par tout autre acide étendu. Pour faire l'expérience, on mettrait en présence du zinc, l'acétylure cuivreux et un acide dilué : l'acide, réagissant d'une part sur le zinc, donnerait de l'hydrogène naissant; réagissant d'autre part sur l'acétylure cuivreux, il donnerait de l'acétylène naissant. L'acétylène et l'hydrogène se trouvant alors en présence dans les conditions voulues, leur combinaison doit avoir lieu. Les relations suivantes expliquent les réactions qui viennent d'être indiquées :

C4HCu2-h HCI = C*H2 4- Cu«Cl, 2Zn4-2HCl = H«-4-2ZnCI, .

Si on applique ce procédé, on obtient en réalité de

go MÉTHOD£ D*ADDITION.

Téthylène, C*H*; mais ce gaz est reodu impur par de grandes quantités d'hydrogène et d'acétylène libres. Ces deux gaz, en effet, se produisent par l'action directe de l'acide sur le zinc d'une part^ sur l'acétylure de l'autre, c'est-à-dire en vertu de deux réactions indépendantes de la réaction principale que l'on recherche et qui ont lieu simultanément. Ce procédé ne peut donc être regardé que comme un procédé théorique; dans la pratique il doit être rejeté, la purification de l'éthylène, mêlé avec un énorme excès de gaz étranger, étant fort difficile.

Cherchons un meilleur moyen. Nous venons de voir que la décomposition de l'acétylure cuivreux par un acide offrait cet inconvénient de produire un excès d'acétylène libre; nous sommes dès lors conduits à obtenir l'hydrogène naissant dans une liqueur alcaline, peu ou point capable de décomposer lacétylure. Les réactions que l'on pourrait employer à cette fin sont nombreuses; celle qui m'a donné les meilleurs résultats est l'action du zinc sur une solution concentrée d'ammoniaque.

Quelle est la nature de cette action? C'est ce qu'il faut déterminer d'abord. Le zinc décompose l'eau en présence de l'ammoniaque, parce qu'à l'affinité du métal pour l'oxygène de l'eau vient se joindre celle de l'ammoniaque pour l'oxyde de zinc. Cependant, quand les corps sont purs, l'action est très-lente à- la température ordinaire; mais, à une température plus élevée, elle se développe.

Cette réaction peut être activée par différents moyens. En ajoutant un sel ammoniacal (chlorhydrate d'ammoniaque, carbonate d'ammoniaque, etc.), la réaction devient notablement plus active, l'oxyde de zinc produit se dissolvant très-facilement dans les sels ammoniacaux. On peut encore accélérer l'action en mélangeant avec un peu

L'AGÉTTLftNB CHANGÉ EN ÉTHYLÈN£. 9I

(le cuivre la tournure de zinc employée : dans cette circonstance, une petite quantité de cuivre se dissout, soit par une oxydation que l'air détermine, soit de toute autre manière; ce cuivre est bientôt reprécîpité par le zinc et recouvre la surface du métal, comme vous le voyez dans le tube que je vous présente : le tout forme un couple voltaïque qui active très-sensiblement la décomposition de Teau. J'insiste sur ce dernier phénomène, parce qu'il a lieu précisément dans la réaction du zinc et de l'ammoniaque sur l'acétylure cuivreux.

Pour faire un choix entre les divers artifices que je viens de vous exposer, on se guide d'après la considération suivante : plus l'action hydrogénante est lente, plus l'éthylène obtenu au moyen de l'acétylure est pur, bien entendu toujours à la condition d'opérer dans une liqueur alcaline.

La préférence que nous avons donnée à l'ammoniaque comme agent alcalin demande à être justifiée. En effet, au lieu de recourir à l'action du zinc sur l'ammoniaque pour décomposer l'eau, nous aurions pu produire l'hydrogène naissant dans une liqueur alcaline par d'autres procédés, par exemple en faisant agir une solution de potasse sur le zinc, ou bien encore en mettant en contact avec l'eau une certaine quantité d'amalgame de potassium ou de sodium ; là encore nous aurions opéré dans des liqueurs alcalines, et opéré avec une lenteur méthodique. Mais ces réactions sont moins régulières que celles du zinc et de l'ammoniaque, lorsqu'on les effectue, comme nous devons le faire, en présence de l'acétylure de cuivre; en effet, il se forme une certaine quantité de protoxyde de cuivre, insoluble dans la potasse, et qui se précipite à la surface soit du zinc, soit de l'amalgame, suivant le corps mis en œuvre, phénomène accessoire qui