ET EN FARTICULIEK CELLE DE L'OXYGÈNE

Par Robert von HELMHOLTZ kt Fkanz UICHARZ. Extrait traduit de Tallemaiid par H. BËNARD.

Wiedeniann's Annalen, t. XL, 1890, p. iGi à 302.

Il — Action de l'électrisation des gaz sur le jet de vapeur.

On a décrit antérieurement (*) comment l'électricité s'écouiant par une pointe agit sur la vapeur d'eau ; nous ajouterons encore que le même phénomène, bien que plus faible, se produit également avec un jet de vapeur d'alcool. Dès lors, on doit regarder cette action comme très probablement due à des ions qui prennent naissance auprès de la pointe et qui se diffusent dans le jet de vapeur jusqu'à une distance de plusieurs décimètres.

D«îjà la formation d'ozone prouve que l'écoulement de l'électricité par les pointes provoque la dissociation des molécules d'oxygène. D après les recherches de A. Schuster (^), il semble bien que, dans le cas des gaz purs, complètement privés de poussières, on doive regarder la dissociation non pas seulement comme un phénomène accompagnant la conduction de l'électricité à travers ces gaz, mais comme la condition essentielle de cette conductibilité, car ces gaz ne peuvent consister qu'en ions.

'*ar ces ionSj il faut se représenter des atomes ou des groupes d atomes provenant de molécules dissociées, et par suite non saturés *" sens chimique du mot, c'est-à-dire possédant des valences libres; ^" point de vue électrique, ces ious doivent présenter un excédent

(') Dans le Mémoire précédent de R. von Helmholtz. Le Mémoire actuel a élé Publié après la mort de ce dernier. (Ao/e du traducteur.)

^*) Proc. Roy, Soc, t. XXXVII, 1884, p. 317; Aature^ t. XXX, 1^84, p. a3o.

a56 ROBERT VON HELMHOLTZ ET FRANZ RIGHARZ.

(le charge positive ou de charge négative. On obtient des hypothèse plus précises et plus claires en prenant comme guide la théorie élcc trochimique de Helmhollz ('), mais nous ferons remarquer exprès sèment qu'elle nous sert uniquement de mode de représentation sans qu'il soit nécessaire de décider de son exactitude : la rigueui des conclusions que nous déduirons des expériences rapportées ci-après est tout à fait indépendante de cette théorie.

D'après la tliéorie de Helmholtz, chaque valence d'atome est chargée d'un équivalent d'électricité, c'est-à-dire porte une charge élémentaire positive ou négative. Les forces dues à la valence, au point de Mie chimique, sont identiques aux attractions égales et de sens contraires (|ue ces charges électriques élémentaires exercent l'une sur l'autre. Dans les molécules dont toutes les valences sont saturées, chaque valence à charge positive est liée à une valence à charge négative, el l'ensemble de la molécule est électriquement neutre. La dissociation des molécules neutres produit des atomes isolés non saturés ou des groupes d'atomes, les uns et les autres ayant au moins une valence de libre, chargée d'un équivalent -h E ou — E d'électricité en excédent. Les ions des électrolytes sont constitués par de tels groupes- [-.es molécules neutres des gaz sont constituées par des atomes chargés positivement ou négativement, par exemple :

Hi=(h)(h),

hci = (h)(ci), 0»= Co){~ô),

Des forces électriques suffisamment intenses, agissant surlesdeu^ atomes d'une mol('*culc, doivent produire la séparation des deu3 charges de signe contraire et par suite dissocier la molécule en >t*î deux atomes constituants. Cette rupture de la molécule doit donne aux atomes séparés une très grande force vive; ils se déplaceront don* pendant quelque temps de côté et d'autre parmi les autres molécule? du gaz, jusqu'à ce que leur force vive soit suffisamment alfaiblie pou (juils puissent se réunir à nouveau deux à deux et rester réunis d'un façon pernianenle; plus les rencontres des deux espèces de particule (•(Mislitiiantes isolées qui composaient une molécule seront nombreuse- |dus la recoml)inaisun en molécules neutres fermées sera rapide. A début (le relie reconibinaison, immédiatement après la dissociatioi

('j liede zu Faradays Gedàclitniss Vortràf^e und Heden, l. II, i8Sj, p. ^y-

ACTIONS d'origine CHIMIQUE KT KLECTHIQUK. iSy

le nombre des atomes isolés qui se trouvent en présence est relativement grand; la plus grande partie se recoinbineront vite pour former des molécules neutres; mais, pour lès derniers atomes restés libres, la probabilité des collisions sera trt-s faible, et il s'écoulera un temps relativement long, avant qu'ils soient recombinés.

Quand il n'y a pas eu contact avec des conducteurs cbargés, il doit toujours nécessairement y avoir, dans la masse du gaz dissocié, nombres égaux d'équivalents d'électricité des deux signes : pris dans son ensemble, le gaz paraît électriquement neutre. Mais, s'il y a contact avec un conducteur chargé et écbange d'électricité entre celui-ci elles ions, par exemple quand de Télectricité s'écoule par une pointe, les charges d'un signe déterminé peuvent, au bout de très peu de temps, l'emporter sur les charges de signe contraire dans un volume donné de gaz; d'ailleurs, comme il est possible d'enlever l'excès d'électricité d'un certain signe, par exemple à l'aide d'une enceinte en communication avec le sol, cet excès sera très vite compensé à nouveau.

La recombinaison des ions séparés, de même exactement que leur dissociation, est liée à une agitation moléculaire énergique, et c'est à celte agitation que nous avons déjà attribué, d'une façon générale, dans les actions purement chimiques ( '), l'explication de la condensation (le la vapeur sursaturée. Dans certaines circonstances, il pourrail aussi y avoir action chimique directe entre les atomes dissociés ella substance du jet de vapeur; par exemple, oxydation de la vapeur parles atomes isolés d'oxygène (avec formation d'eau oxygénée dans le cas de la vapeur d'eau, d'acide acétique dans le cas de l'alcool, etc.), et ainsi prendrait lin l'état instable de la vapeur sursaturée.

Les expériences décrites ci-après prouvent que la condensation produite dans le jet de vapeur est due à l'inlluence des forces électriques; ce fait ne peut être expliqué que par une seule hypothèse, àTexclusion de toutes les autres : à savoir que les dissociations qui provoquent la condensation, d'après les recherches exposées dans la première Partie de ce Mémoire, sont liées à l'électrisalion. On n'a fait appel à la théorie électrochimique de Helmholtz que pour fournir une image claire du processus des diverses dissociations.

Le but que nous nous sommes proposé dans ce qui suit a été de sunplifier autant que possible les conditions, afin de pouvoir arriver

(') Partie non traduite ici.

%3ë mimtMT VUfE lliXMB4ILTI in FlUWZ

« uiK* t.ciiitveptj'»^ cUir^ du fruj^u \(»uf if i (Ob' d adKird fait construire

J>- iil d*- platine />- ^^•ud'^ dan* in |ianti d'un mW de verre, est <:#rif*uté ^uj\aut J axe de c>- tube el i**niiine fm fM«îiite fine. L'une des extreiiiitéf a du tu}»e. TV-trécie. sert a aiirt-ner un ctvuruit du gaz empi'»ié: I autre eitjv-iiij té. %er? laquelle e*^ l^tumée la fioînte du fil de

Fis.. 1.

platiiàe/'. eM j>efxée d'un orifiee i* de i""" à *■*" de diamètre; I intervalle r<,twyn^ eiitf>e la p^»inte/' et l*<«rî6ee 4* e>t denvirctn i5*^". Le fil de platine// e^t mi^ en comiaunie^tion k\t^ un de> pôles d unenwcliine a influence: le tulje t<»ut entier e>t piacr bc»ri«^»nlalenient el le jet de \apeur e*»t amené ju<te en {^irf de l\*rîfice é». Si Ton fail amver par<# un courant continu dV#i.v::éne se<' et pur. le jet de v a peur réagit trêt' fort, d'une faeon permanente. >î L nuK-hine à influence est en ÏMjn état et «i M>n débit e>t considérable. Il 2<e forme dan> ces condition« une quantité très ;^nde d"oz4>ne au \oisinape de la pointe, et Ion pourrait tout d*alx>rd pen>er que c'est là ce qui provoque la condensation d'une façon ou d'une autre. Mais on a déjà mentionné plus haut 1 ' I une «expérience qui sera décrite plus loin < - i et qui montre que l'ozone n*a:rit pas du tout <ur le jet île vapeur. Si Ton fail pénétrer un ji^'U dVdu dijn> le lubr- <je xerre. par Tontice b, de telle >orl^ qu»' 1 «'l»"clrH;it»' * woul^ dé'-fïrmdir «ian> de I ««xv^jène /tumi*ii', 1 aclioti Mjr lejf-i de \;jp»Mir e^t ;<tténii«V d une fdoon >ur|^ireni*nle. Par ron>e— qij*-ijl. non *eul*'ifienl \h pré^rn«t- de \*t \apeur d eau n est pas uéces— ifhiî*' pour ia fonnatntii «lé 1 a;:ent ^^-n question, mais elle est inèiu*? nuisible. \ini< a\on<> ên^^iiite plaré, a\ant I orifice ci. une ampoule «^ caoulrliour dan*» laqu*'!!^ I »txv;;t*ne passait axant de pénrlrer daft^ I ^jppareii. Lu iii*^ni<' tem[»^ qu on en\«»vait un courant d'oi.Vi;ène p?»^ ^ii(:(:in\('<. on faisait écoult-r pendant quelques minutes de r<''leclncit«-' pai la [loinle du til dr platiné" // -^ous le maximum de tension et aNt*^' le d»''l»il maximum qur la machine permettait d obtenir, i^iielq»^

•' / frt - P.«"?S4^e* ii"ii iraJuit<' i'*i. L'expérience oon>i*le à faire ^rri\er If J*^' de vii|>*'ijr «Idii-î «iri ;:rdri(J tldoifi prtraldbleinent rempli d'owjiène. prive de pous-^n'ï"^ ♦;t l'oil^Miieul «•/«»rii>t.-. L«- jt'i lie Vdpeiii r» *ie in\i>ible. absolument comme -^i '•' chdiiibn' <ie c<>n<l<:(isatioii a\ait ete reinplie d"air pur lillrê. • \o(e du frad-^

ACTIONS d'origine CHIMIQUE ET ÉLKCTRIQUE. l5g

temps après que la déperdition a\ait cessé, on chassait le gaz en pressant rainpoiile de caoutchouc de façon à l'envoyer sur le jet de vapeur. Dans les cas extrêmes, on a trouvé qu'il y avait encore influence 'a minutes environ après que la déperdition avait cessé.

L'expérience qui \ient d'être décrite prouve qu'il ne s'agit pas d'une action directe de l'électricité sur la vapeur, mais qu'il se forme un agent qui conserve encore son activité quelque temps après que l'électrisation a pris fin. De plus, les expériences montrent que cet agent consiste en oxygène pur et sec, car nous savons que l'ozone qui se produit est inactif. Quant à la possibilité d'une action des poussières, elle est rendue bien peu vraisemblable par les expériences précédemment citées (*); celles qui ont été effectuées avec la pointe et décrites jusqu'à présent ne permettent pas de repousser cette hypothèse avec plus de certitude.

Nous avons encore mis en é\idence un deuxième mode d'action de l'électricité. Si l'on réunit deux conducteurs de forme arbitraire aux pôles respectifs d'une forte bobine d'induction, et si l'on place le jet de vapeur dans l'intervalle, ce jet réagit d'une façon extraordinairemenl intense, même quand l'inter\alle entre les conducteurs est assez grand pour qu'aucune étincelle ne puisse le franchir. On pouvait aussi prendre comme conducteurs deux fils métalliques recouverts de verre; il ne s'agit donc évidemment pas d'une action des étincelles ou de la décharge disruptive visible, mais d'une action de la soidisant décharge obscure, c'est-à-dire de la production subite de la polarisation diélectrique, de sa suppression ou de son renversement. Les données précises qui suivent, relatives à un cas particulier, peuvent présenter de l'intérêt. La longueur d'étincelle de la bobine de Ruhmkorff employée était d'environ lo^™. Les électrodes étaient recouvertes de verre; leurs extrémités, situées horizontalement en face l'une de l'autre, étaient séparées par un intervalle d'environ 3o*^™. On obtenait le maximum de sensibilité en disposant l'orifice du jet "e vapeur à environ i*"*" au-dessous du milieu de l'intervalle séparant les deux électrodes. Chaque rupture du primaire produisait une per- ^"l'balion instantanée du jet; les fermetures étaient sans influence, b action restait encore très sensible quand on écartait l'orifice du jet a 10*^"', soit au-dessus, soit au-dessous, soit sur le côté, à partir de la

(') Il s'agit d'un passage uori traduit du Mémoire précédent de H. v. Helmholtz.

( JVote du traducteur.)

26o ROBERT VON HBLMOLTZ. — ACTIONS d'ORIGINB CHIMIQUB ET BLECTIIOCI

position décrite. On peut produire les mêmes phénomènes, mais mous intenses, avec une petite bohine ayant au plus o*"",8 comme lonçucur d'étincelle.

On pourrait, ici encore, objecter une action possible des particules solides délacbées des électrodes ou bien des tubes de verre qui les entourent, lors des ruptures ou des fernietures du primaire. Enemeloppant complètement les électrodes de papier à filtrer mouillé on de toile mouillée, on élimine complètement l'influence de ces particules, et cependant Faction surlejel nVsl même pas affaiblie. Quand ces expériences sont effectuées dans Tair, il va, il est vrai, forniaUoi j de différents composés, acide azotique, eau oxygénée, etc., dont on pourrait invoquer rinlluence possible sur le jet de vapeur; unesene d'expériences effectuées avec des gaz purs renfermés dans un grand ballon de lo' nous débarrasse complètement de cette objection.