SIXIÈME MANIPULATION

Construire un alcoomètre centésimal à Vaide d'un étalon^ en ayant recours, pour la graduation de Véchelley à la loi des triangles semblables.

L'alcoomètre centésimal, imaginé en 1 820 par Gay-Lussac, est un aréomètre à poids constant, semblable, quant à la forme, aux aréomètres ordinaires ou aux densimètres, mais différant de ces aréomètres par une graduation spéciale et par le sens des indications qu'il fournit.

Les alcools que Ton trouve dans le commerce, de même que les eaux-de-vie et les diverses liqueurs spiritueuses, représentent des mélanges en proportions variables d'alcool absolu et d'eau. Leur composition ne peut se déduire de leur densité ; car, lorsqu'on mêlenvolumes d'eau et n' volumes d'alcool, on obtient un mélange dont le volume, après refroidissement, est plus petit que n -{- n'. 11 y a donc toujours contraction, et cette contraction est variable suivant la proportion des deux liquides employés. Il suit,de là que les densimètres qui donnent la densité comparée des divers mélanges d'alcool et d'eau, ne disent rien quant à leur litre réel, c'està-dire quant à la proportion d'alcool absolu contenu dans un même volume de chacun d'eux.

L'alcoomètre de Gay-Lussac donne immédiatement et à simple lecture cette précieuse indication. Il est gradué de telle façon que, lorsqu'on le plonge dans un mélange d'alcool et d'eau à la température de + ^5% le degré de sa tige qui correspond à Taffleurement du liquide exprime précisément les centièmes d'alcool en volumes, qui se trouvent contenus dans le mélange essayé.

Construction d'un alcoomètre étalon. — Avant de donner les détails qui se rattachent à la manipulation actuelle, il importe de rappeler comment Gay-Lussac a établi l'alcoomètre étalon dont on doit Éaire usage. Le procédé comprend les quatre opérations suivantes :

|- Choisir un tube aréométrique dont la tige et la partie renflée

aient des dimensions relatives telles que, Tinstrument étant convenablement lesté, les niveaux d'affleurement dans Teau distillée et dans l'alcool absolu correspondent aux deux extrémités de la tige ; faire plonger cet aréomètre dans l'eau distillée à -|- 15% et ajouter du lest par l'exlrémité ouverte jusqu'à ce que le point d'alBeurement ait lieu vers le bas de la tige : marquer 0" ce point d'affleurement.

2** Dans une série de dix vases semblables, jaugés tous très-exactement à 100 cent, cub., introduire successivement 10, 20,30,40, 50,... 100 cent. cub. d'alcool absolu; ajouter ensuite dans chacun d'eux la quantité d'eau nécessaire pour compléter un volume exact de 100 cent, cub., mesurés après refroidissement.

S'' Plonger dans chaque liqueur à + 15" le tube alcoométrique qu'il s'agit de graduer, et marquer aux points d'affleurement successifs les nombres 10, 20, 30, 40, 50,... 100.

4* Partager l'intervalle qui sépare deux nombres successifs en dix parties égales qui seront les degrés centésimaux de Tinstrument.

II est clair que, dans toute liqueur où il n'y aura que de l'alcool et de l'eau, les points d'affleurement d'un aréomètre ainsi construit donneront immédiatement la proportion en centièmes et en volumes de l'alcool pur qui s'y trouvera contenu. Il est vrai qu'en divisant en dix parties égales l'intervalle qui sépare chacune des divisions primitives, on commet une erreur d'appréciation sur la longueur réelle des degrés; mais cette erreur est ici très-légère, el, en tout cas, elle est parfaitement négligeable, eu égard au petit interva^lle dans lequel se trouvent comprises les différences qu'il s'agit d'apprécier.

Considérations sur Véchelle de Valcoomètre centésimal. — Lorsqu'on examine avec attention la tige AC d'un alcoomètre centésimal ABC (fig. 41), gradué comme il vient d'être dit, on reconnaît que ses degrés ne sont point également espacés, ce qui pouvait être prévu d'après ce qui a été énoncé sur la contraction des deux liquides au moment de leur mélange. Mais on reconnaît aussi que la distance entre deux divisions consécutives ne suit pas une progression régulière : elle diminue de 0*" à 20", reste presque stationnaire de 20" à 30", et augmente ensuite rapidement de 30" à 100".

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Ce second fait, qui parait singulier de prime abord, est généralement expliqué par cette circonstance que la contraction à laquelle donne lieu le mélange est elle-même irrégulière, qu'elle varie selon les proportions relatives des deux liquides, et que sa valeur maximum correspond au cas où Falcool forme les 54 centièmes en volume du mélange total .

Dans une note insérée au Journal de physiqtie théorique et appliquée y I, ^01, M. Duclaux montre que cette explication est insuffisante et ineiacte. La contraction que Ton invoque , dit M. DuclauXy ne peut intervenir que pour rendre la variation de densité moins sensible de & koA'* et plus sensible de 54* à 100". Mais elle ne peut aller jusqu'à changer le sens du phénomène, et puisque la densité de l'eau va toujours décroissant à mesure que la proportion d'alcool ajouté est plus considérable, les divisions de la tige de Talcoomètre doivent aller toujours en s'écartant les unes des autres, à mesure qu'on s'élève du point & au point 100".

Cependant l'observation montre qu'elles vont en se rapprochant à partir du point 0" jusqu'au point 20*. Pour expliquer ce singulier résultat, M. Duclaux a recours à l'influence de la tension superficielle y influence qui a été jusqu'ici méconnue ou négligée, et dont l'eflct est pourtant incontestable, surtout lorsqu'il s'agit d'aréomètres d'une certaine sensibilité. La tension superflcielle que nous avons définie dans la manipulation précédente , page 68, est une force avec laquelle on ne peut se dispenser de compter, lorsqu'on veut se former une idée exacte des phénomènes rela- fig. 41. — aicootife à Talcoomélrie. Elle est très-manjuée dans J'e^Gav^tu^t'"^^ leau pure, mais elle varie beaucoup quand on passe de l'eau aux alcools faibles. En pareil cas, la tension superGcielle éprouvant de très-grandes variations, l'alcoomètre se relève plus que l'exige la variation de densité, de sorte que

les degrés inférieurs de son échelle sont tous un peu plus élevés qu'ils ne devraient l'être. Dans les alcools forts, au contraire, la tension superficielle ne présentant plus que des variations nulles ou insignifiantes, les degrés qui correspondent à l'affleurement ne dépendent plus que des variations de densité, et occupent par conséquent leur place réelle. Il faut donc qu'il y ail entre ces deux extrêmes des divisions plus rapprochées les unes des autres qu'elles ne le seraient si la tension superficielle n'existait pas.

Influence de la température. — Les indications de l'alcoomètre ne sont exactes que pour la température à laquelle il a été gradué. La chalein* ayant pour effet de modifier le volume et par suite la densité des liquides essayés, si la température de ces liquides est supérieure ou inférieure ùl -\-\b% l'alcoomètre qu'on y plonge s'y enfonce plus ou moins qu'il ne devrait le faire, et indique par cela même un titre trop élevé ou trop faible.

11 est donc nécessaire, quand on veut évaluer la richesse d'un alcool, soit d'opérer à -|- ^5" en plongeant l'éprouvette qui contient le liquide dans de l'eau de puits amenée artificiellement à cette température, soit de corriger l'influence de la chaleur en recourant aux tables à double entrée construites avec beaucoup de soin par Gay-Lussac. Sur la première colonne verticale se trouve l'indication des températures ; sur la première colonne horizontale se trouve celle des degrés alcoométriques. On choisit sur les deux colonnes les chiffres qui représentent les données de l'observation; et, au point où elles se rencontrent dans leur prolongement, on trouve le degré que l'instrument aurait réellement marqué, si la température eût été k-\- \b\

Construction clé Valcoomètre à Vaide d'un étalon. — Lorsque, par la série d'opérations laborieuses qui vient d'être décrite, on est parvenu à graduer très-exactement un alcoomètre étalon, on peut, à son aide, et sans beaucoup de peine, construire un nombre illimité d'alcoomètres tout aussi exacts que celui qui leur a servi de modèle (I); c'est là le véritable objet de la manipulation actuelle, et voici pour cela la marche qu'il convient de suivre :

(i) Il csl à remarquer, toutefois, que le procédé de graduation à Paide d*un étalon n'est exact d'une manière absolue que «lans certaines conditions spéciales. En calculant l'inlluence exercée par chacun des éléments, poids, volume, diamètre des tiges,

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I* Donner au tube alcooméU'ique qu'il s'agil de graduer le lest coiiïenable pour que le point d'affleurement dans l'eau à + 15° soit placé aussi bas que possible sur la tige.

â* Introduire dans riatéricur de ce tube une échelle à divisions aitilraires. Le plonger ensuite, comparativement avec l'étalon, d'abord dans l'eau distillée à -}- 15° (fiK. A^), puis dans l'alcool ordinaire (lig. iS) également à + 15°. Noter les deux degrés indi-

Flli. W. — Tubt alcoomclriqiiR plongeant, coinparaliïpmi'iil avec un alcoomi'tre étalitn . dans l'alcool du commerce â 85° C.

qui'spar l'étalon, soient par exemple 0° dans le premier cas, et H5*dans le second ; noter en même temps les deux divisions de l'échelle arbitraire qui correspondent à ces degrés.

icruion iup«rliciel)e des liquides, M. Duclaux iJournal lU jihijtique tliéorique et tppli^ée, I, 3Uâ) a reconnu que les deux échelles ne aunl parraitcmenl comparables qn'uilanl que les deux alcoonU'lrcs supposés cylindriques sont semblables entre ei

l'r'nant, il est vmi, le mol semblables Il en résulte, comme conséquence coiip plus sensible que l'étalon qui rïquement qu'en agrandissant les di nuer les di luuel tsi rigoureusement applicable.

IK plutAt phvsique que ({éométrique.

voulait construire un alcoomètre beau- LOilrie, on ne pourrait y pan'enir théol'étalon. Si l'on se contentait dcdimisorLirait tics conditions où le procédé

3** Construire Téchelle définitive à Taide de cesdonnéeSy en ayant

égard à la loi des triangles semblables : Pour cela, on trace sur une feuille de papier blanc deux ligne!

inclinées partant d'un sommet commun (fig. ^44). Sur Tune de ces

deux lignes, la ligne AB, on reproduit toutes les divisions de l'étalon, en plaçant le 0" au ' point d'intersection des denx lignes. Sur Fautive, la ligne CD, on reproduit les deux points de l'échelle arbitrairCi en ayant également soin de placer le 0*aa point d'intersection commune. Supposons que le second point de repère soit 85% comme nous l'avons admis plus haut: on joint par une ligne droite les deux points 85** de l'étalon et de l'échelle arbitraire. Puis, à l'aide de la règle en T articulée, on tire autant de droites parallèles à cette ligne qu'il y a de degrés sur Téchelle de l'étalon, en faisant passer chacune d'elles par les points qui correspondent à CCS degrés. 11 est évident, d'après la ici des triangles semblables, que la seconde ligne est partagée en parties qui

FiG. i4. - Disposition géomé- ^^^^ ^ ^^g proportionnelles à celles de

inque pour construire! échelle ^ * '^

de l'alcoomètre au moyen des la première.

triangles semblables. /^o Introduire l'échelle définitive ainsi

formée dans rintérieur du tube ; l'assujettir dans la position qu'elle doit avoir; la fixer avec un peu de cire à cacheter, et fermer enfin l'instrument par le procédé déjà connu.

JOO-

Utilité et emploi de Valcoomètre centésiniaL — L'alcoomètre centésimal, construit comme il vient d'être dil, est un des instruments les plus précieux dont le pharmacien puisse faire usage. La détermination de la richesse alcoolique des liquides spiritueux est une opération qui se présente à tout instant dans les officines ; et, de tous les moyens mis en pratique pour l'effectuer, celui qui repose sur l'emploi de l'alcoomètre centésimal est à la fois le plus simple, le plus rapide et le plus exact. 11 importe, toutefois, de ne

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se faire aucune illusion sur ses avantages, et de donner aux indications qu'il fournit le sens précis qu'il convient d'y attacher.

I. Il faut se rappeler d'abord que l'alcoomètre centésimal ne s'applique qu'aux mélanges d'alcool et d'eau. C'est en vain qu'on penserait obtenir la richesse alcoolique d'un liquide complexe, tel qu'un vin ou une teinture, par l'emploi direct de cet instrument. Le degré marqué par le point d'affleurement ferait connaître, il est vrai, la densité de ces liquides ; mais aucune relation n'existant, en pareil cas, entre leur densité et leur composition chimique, la première notion ne pourrait conduire, même approximativement, à la seconde, et on resterait dans une ignorance complète sur la proportion d'alcool absolu, rapportée à la masse totale du mélange. Si l'on voulait acquérir une donnée précise sur ce point, il faudrait, comme nous le verrons dans la manipulation relative à l'essai des vins, séparer les matériaux fixes par distillation, et plonger l'alcoomètre centésimal dans le produit de cette distillation, ramené au volume primitif par addition d'eau.

II. Il ne faut pas perdre de vue que les indications de l'alcoomètre centésimal varient avec la température. C'est un point que nous avons déjà établi, et sur lequel il importe de revenir avec quelques détails.

La chaleur, appliquée à un mélange d'alcool et d'eau, a pour double effet d'en augmenter le volume et d'en élever le titre : elle en augmente le volume parce qu'elle le dilate, et elle en élève le titre parce qu'elle en diminue la densité. Le pharmacien qui ignorerait ou qui oublierait cette circonstance pourrait se trouver exposé à d'étranges méprises.

Supposons, par exemple, qu'il ait demandé à son fournisseur 10 litres d'alcool à 85% et que la fourniture ait été faite dans les conditions réglementaires. La vérification amènera des résultats fort différents, suivant qu'elle se fera en été ou en hiver. Dans le premier cas, l'alcool paraîtra à la fois plus abondant et plus riche, et donnera à penser que le fournisseur a commis une erreur grossière à son préjudice ; dans le second cas, au contraire, l'alcool n'aura ni le volume, ni le titre exigés, et, celte fois, c'est au préjudice du pharmacien que l'erreur paraîtra commise.

Cependant ces résultats seront bien ce qu'ils doivent être, comme on pourra s'en convaincre en les ramenant à une saine interpré-