ACIDES

Les acides sont les agents les plus énergiques qu'emploie la chimie industrielle. Ce sont les acides sulfurique, azotique, chlorhydrique et borique qui reçoivent les applications les plus étendues et les plus fréquentes.

Acide sulfurique. — C'est surtout celte espèce d'acide qui est la matière première des industries chimiques, tant à cause de la facilité de sa préparation et de son énergie, que par son bas prix. Il faudrait, pour ainsi dire, passer en revue toutes les opérations indu strielles pour démontrer combien son usage est général.

Il existe dans le commerce deux sortes d'acide sulfurique: 1° l'acide fumant de Saxe ou de Nordhausen; 2° l'acide sulfurique proprement dit, nommé vitriol ou huile de vitriol.

t° Acide de Saxe. — C'est un liquide très -acide, corrosif au suprême degré, légèrement coloré en brun et laissant échapper des fumées blanches lorsqu'on l'expose au contact de l'air. Projeté dans Feau, il détermine le même effet qu'un fer rouge. Soumis à une distillation lente, il donne, comme produit, une matière concrète, blanche, très-acide, très-fumante à l'air humide, qui n'est autre chose que de l'acide sulfurique anhydre ou privé d'eau.

L'acide de Saxe doit toutes ses propriétés à sa composition spéciale ; il est constitué par un mélange d'acide sulfurique anhydre et d'acide sulfurique à 66° ; il contient, mais accidentellement, de l'acide sulfureux. Tel qu'on le livre au commerce, il marque 67°.

On le prépare actuellement dans tous les pays, et, s'il porte encore les noms diacide de Saxe, $ acide de Nordhausen, c'est que cette ville a eu pendant longtemps la prérogative de le fournir au commerce. On l'obtient généralement en calcinant à une haute température la couperose ou sulfate ferreux parfaitement desséché, le sulfate ferrique, ou enfin le sulfaté acide de soude ou de potasse. La calcination s'opère dans des cornues de fonte, et les produits volatils résultant de la décomposition du sel, au nombre desquels se trouvent l'acide sulfurique anhydre et l'acide sulfureux, sont reçus dans des vases en grès refroidis où l'on a déjà mis une certaine quantité d'acide sulfurique ordinaire à 66°. En Bohême, seul point de l'Allemagne où cet acide soit maintenant fabriqué, on tire parti des eaux mères incristallisables provenant de la préparation de la

couperose ; après les avoir évaporées à siccité et avoir fortement desséché le résidu, on le calcine dans des cornues en terre disposées les unes à côté des autres, au nombre de 200, dans un fourneau de galère, ainsi que le montre la figure 6. Ces cornues

Fig. 6.

sont placées sur deux ou trois étages, dans une position presque horizontale, et chacune d'elles est en communication par son col avec un récipient en terre. On retire 45 p. cent d'acide fumant à 67°. Le résidu est de l'oxyde ferrique qu'on vend sous les noms de colcotar, de rouge de Prusse, pour la peinture commune et le polissage des glaces.

Les usages de l'acide fumant sont limités à la teinture et à la préparation du carmin d'indigo.

2° Acide sulfurique proprement dit ou huile de vitriol. — C'est un liquide incolore et visqueux, marquant 66° au pèse-acides. Il se volatilise à + 310° en émettant des fumées très-épaisses. Sur 100 parties en poids, il contient :

Acide sulfurique anhydre. . 81,68 j Qxygène Eau de combinaison. ... 18,32

Depuis sa découverte, sa fabrication a subi des phases très-diverses. Préparé d'abord dans des ballons de verre de peu de capacité, il était, sinon rare, du moins tellement cher, que ses usages étaient forcément limités aux opérations chimiques des labora-

toires. De perfectionnements en perfectionnements, qu'il serait trop long d'énumérer tant ils sont nombreux, on est arrivé à le produire par la combustion du soufre dans d'immenses rectangles de plomb qui , portent le nom de chambres.

La préparation de l'acide sulfurique, telle qu'on l'exécute actuellement dans nos fabriques, comprend trois opérations distinctes : 1° Combustion du soufre ou production de l'acide sulfureux ; 2° oxydation de l'acide sulfureux ou formation de l'acide sulfurique ; 5° concentration de l'acide faible obtenu.

A. La production de l'acide sulfureux, par la combustion directe du soufre à l'air, s'exécute dans un four À (fig. 7) de forme rectangulaire dont la sole

Fig. 7.

et la voûte sont en fonte, et les côtés en briques. A la partie antérieure du four existe une ouverture pour l'introduction de l'air atmosphérique et le chargement du soufre. Dans cette circonstance, le soufre, échauffé à + 150° environ, absorbe l'oxygène de l'air pour donner naissance à l'acide sulfureux qu'un tuyau en tôle a dirige dans l'intérieur des chambres .

Mais là s'arrête la puissance de l'oxygène atmosphérique ; il ne peut, sans l'intervention d'un nouvel agent, s'unir à l'acide sulfureux produit pour le convertir en acide sulfurique.

B. L'oxydation du gaz sulfureu* est effectuée au moyen d'un composé oxygéné de l'azote, l'acide hypoazotique. Cet acide, facile à décomposer, cède de son oxygène au gaz sulfureux, et redevient oan/de azotique; celui-ci reprend immédiatement à l'air l'oxygène nécessaire pour reconstituer Vaoide hypoazotique, qui sert ainsi d'intermédiaire pour créer l'acide sulfurique. Cette curieuse réaction s'effectue dans un ou plusieurs rectangles en plomb B et C, , dont les côtés sont isolés de toutes parts, et le toit t soutenu par des attaches ddd;le fond repose sur des piliers PPP qui le maintiennent à 2 mètres environ au-dessus du sol. Ces chambres, ordinairement placées au nombre de S, 4 ou 5 à la suite les unes des autres et communiquant entre elles par le moyéh * de conduits latéraux ont une très-grande capacité, qui dépend de la quantité de soufre brûlé dans un temps donné, et qui va moyennement à 500 mètres cubes par chambre. L'acide sulfurique qui s'y produit, est condensé sous l'influence d'un jet de vapeur qu'on a le soin de faire arriver de temps en temps. On voit en F le tuyau qui amène la vapeur dans le bautdes chambres. Ce tuyau se bifurque pour donner un jet de vapeur dans la chambre B, et un autre * dans la chambre C. La vapeur est produite par un générateur ordinaire qui n'est pas figuré dans le plan. Pour résultat définitif, on obtient un liquide, marquant de 40 à 50°, qui se réunit sur le sol des chambres, en H. Les gaz inutiles sortent par la cheminée EE, qui s'adapte sur la cuvette D.

C'est au moyen et par la décomposition de l'acide

azotique qu'on obtient l'acide hypoazotique nécessaire à l'oxydation de l'acide sulfureux. Cet acide azotique s'écoule goutte à goutte d'un réservoir dans l'intérieur de la chambre B. La proportion qu'on y introduit est de 6 à 7 pour cent du soufre brûlé. Par chaque 100 kilog. de soufre brûlé, on fait arriver dans les chambres 210 kilog. d'eau. Une fois l'opération commencée, on ne l'interrompt que lorsqu'il y a des réparations à faire dans les chambres.

G. L'acide faible, sortant des chambres, peut être employé dans certaines industries, telles que la fabrication du sulfate de fer, du sulfate d'ammoniaque, de l'acide azotique, de l'acide stéarique pour les bougies; mais pour l'affinage des métaux précieux, pour la dissolution de l'indigo et une foule d'autres emplois, il y a nécessité de le concentrer et de le purifier de certaines matières étrangères. Cette concentration s'opère en deux époques distinctes. On l'amène d'abord à 57 ou 60° dans des bassins en plomb peu profonds et très-larges, A, A' (fig. 8), placés en *

Fig. 8.

étages sur un fourneau commun; puis on achève la concentration dans un vase ou cucurbite en platine B, muni d'un chapiteau et d'un serpentin de même métal. Lorsque l'acide est arrivé à 66°, on le soutire de la cucurbite à l'aide d'un siphon en platine c, qui y est adapté, et dans lequel il se refroidit avant d'arriver dans les cruches en grès où on le reçoit ; les deux branches de ce siphon sont plongées sous une certaine inclinaison dans un réfrigérant D dont l'eau

est sans cesse renouvelée. On voit en EE les siphons à bascule qui permettent le passage à l'acide du premier bassin dans le second, et de celui-ci dans le vase en platine.

100 kil. de soufre brûlé devraient fournir 306 kit. d'acide à 66°. Dans la pratique, on réalise rarement plus de 290 à 295 kil., parce que le soufre brut employé contient, terme moyen, de 3 à 4 pour cent de matières terreuses, et que, d'autre part, il est impossible d'éviter une foule de petites pertes qui se manifestent trop souvent sur les immenses surfaces du plomb des appareils. Dans tous les cas, ceux-ci fonctionnent avec assez de perfection pour permettre de livrer l'acide au prix moyen de 20 centimes le kilogramme.

Acide azotique. — Nous avons dit, dans la Chimie générale, le procédé suivi dans les laboratoires pour obtenir cet acide. C'est le même qu'ont adopté les fabriques, seulement la nature et la forme des appareils diffèrent.

Pour 100 parties d'azotate de soude on emploie 65 parties d'acide sulfurique à 66° ramené à 62 ou 63° à l'aide d'une quantité d'eau suffisante. On opérait autrefois dans des cylindres en fonte disposés horizontalement dans un fourneau approprié; mais aujourd'hui l'on trouve plus d'avantages à faire usage d'une vaste chaudière en fonte A (fig. 9), dans la-

Wg o.

quelle on peut charger 400 kil. de sel. B est un couvercle en granit destiné à couvrir la chaudière ; il est percé de deux trous, dont l'un o sert à introduire l'acide sulfurique, et dont l'autre I reçoit le tube en grès ccc, qui établit une communication entre la chaudière et les ballons DD.

C'est dans ces ballons, communiquant entre eux par des conduits courbes EE, que s'effectuent la condensation et la rectification de l'acide azotique. On en dispose une série de 12 à la suite les uns des autres ; le dernier est en rapport avec une cheminée d'appel qui absorbe tous les gaz non condensés. Dans chacun de ces ballons, on met environ le tiers de leur volume d'eau ou d'acide azotique faible, qui facilite la condensation des vapeurs émanées de la chaudière. Ces vapeurs sont assez chaudes pour rectifier et blanchir l'acide du premier ballon. Quant à celui qu'on obtient dans les ballons suivants, il est jaune rougeâtre et contient de l'acide hypoazotique et du chlore. On parvient à chasser ces deux gaz en maintenant le récipient plongé dans l'eau bouillante ou placé dans un courant d'air chaud.

L'acide que l'on retire d'une opération ne marque pas également 56% comme l'exige le commerce ; il est toujours à un degré supérieur. On le ramène au point voulu par des additions d'eau. On obtient en. acide à 36° de 127 à 129 kil. par 100 kil. d'azotate de soude.

Acide chlorhydrique. — Cet acide, qui est sous la forme d'un gaz incolore, très-fumant à l'air, n'est utilisé dans les arts que lorsqu'il est dissous dans l'eau. C'est alors ce qu'on appelle improprement Yesprit de sel, Vacide muriatique, qu'on emploie à la préparation du chlore et des chlorures décolorants, à celle du sel ammoniac et du sel d'étain, à l'extrac-

tion de la gélatine des os, du gaz acide carbonique destiné à la fabrication des eaux gazeuses, à obtenir Veau régale, ce dissolvant si général des métaux. On s'en sert encore pour faire disparaître les incrustations qui se déposent dans les conduits de distribution des eaux calcaires, pour nettoyer les murs des édifices noircis par le temps, pour le blanchiment des toiles, comme aussi pour celui des soies destinées à la confection des blondes et des gazes.

Malgré celte multiplicité d'usages, il est rare qu'on prépare exprès l'acide chlorhydrique. Presque partout on l'obtient comme produit secondaire d'une opération plus importante, la préparation de la soude artificielle. Les fabriques de soude en produisent de si grandes quantités, que dans beaucoup de localités, comme à Marseille, par exemple, on ne se donne même pas la peine de le recueillir.

C'est du sel marin ou chlorure de sodium qu'on l'extrait, au moyen de l'acide sulfurique étendu d'eau, ainsi que nous l'avons dit dans la Chimie générale. Dans les fabriques, on introduit le sel et l'acide dans de grands cylindres de fonte À disposés par paires dans un fourneau en briques (fig. 10). Le gaz qui en

Fjg. \Q.

sort est conduit par des tubes de plomb c dans une

série de grandes bouteilles en grès ou bonbonnes B, à moitié remplies d'eau.

Dans chaque cylindre on met 160 kil. de sel et 150 kil. d'acide sulfurique à 66°. On en obtient 208 kil. d'acide liquide à 22 ou 25° à l'aréomètre de Baumé, ce qui fait à peu près 62 kil. d'acide gazeux.

L'acide, livré au commerce, est coloré en jaune par du fer qui résulte de l'action du gaz sur les cylindres dans lesquels il est produit. Il renferme aussi un peu d'acide sulfurique, de chlore, et fort souvent de l'acide sulfureux. Il répand à l'air des fumées blanches très-épaisses, parce qu'une partie du gaz , s'en échappant, rencontre dans l'air de la vapeur d'eau dont il s'empare. Le gaz chlorhydrique est un des gaz les plus avides d'eau, puisque celle-ci en dissout jusqu'à 464 fois son propre volume.

Acide borique. — Les orfèvres et les bijoutiers, les serruriers et les chaudronniers, emploient, lorsqu'ils soudent les métaux les uns aux autres, une poudre saline qui a la propriété, en fondant, de dissoudre l'oxyde qui recouvre les métaux et qui s'opposerait à leur réunion intime, en même temps qu'elle empêche le contact de l'air avec les parties décapées. Cette poudre saline, c est le borax, sel formé de soude et à'acide borique, que les chimistes nomment par conséquent borate de soude.

Autrefois ce borax arrivait en grandes quantités de l'Inde, de la Perse, où il existe en dissolution dans les eaux de certains lacs. Aujourd'hui il est fabriqué, tant à Livourne qu'en France, au moyen de la saturation par la soude de l'acide borique, qu'on retire de plusieurs petits lacs ou lagonis de Toscane.

Les lagonis sont des amas boueux, répandus sur une superficie d'environ 30 milles, que des vapeurs aqueuses, sortant des crevasses du sol, soulèvent

à chaque instant avec un bruit plus ou moins fort. Ces vapeurs, nommées soffioni dans la localité, sont chargées d'acide borique, d'hydrogène sulfuré, de bitume et de sels. On a eu l'heureuse idée de les utiliser à l'extraction de l'acide borique de la manière suivante. On forme, au moyen de maçonnerie grossière (fig. 11), des bassins glaisés ou des lacs artifi-

Fig. il.

ciels, a a a, en y faisant arriver les sources environnantes, et au centre desquels viennent aboutir deux ou plusieurs des forls soffioni b b b. Les courants de vapeurs souterraines maintiennent constamment l'eau a la température de l'ébullition, et ils y arrivent avec une force telle qu'ils lancent souvent l'eau des bassins a une très-grande hauteur. Lorsque celte eau a été imprégnée de vapeurs pendant 24 heures dans le lac leplys élevé, on la fait descendre dans un

deuxième lac pour là soumettre à une nouvelle imprégnation ; de là elle se rend dans un troisième , dans un quatrième, et ainsi de suite successivement, jusqu'à ce qu'elle arrive au récipient o situé à la partie inférieure. Après un repos de 24 heures, on la décante dans un second réservoir d, puis elle va se rendre dans une série d'évaporatoirés eii plomb eeeee, peu profonds et chauffés par des soffioni qui sortent au-dessous de ces vases, disposés en gradins. Dans chacun d'eux, la concentration augmente de plus en plus à mesure que l'eau descend, jusqu'à ce qu'elle arrive à 10 ou 11° de l'aréomètre. Dans cet état, ou la fait couler dans les cristallisoires , qui sont des cuviers en bois, doublés de plomb. L'acide cristallisé et débarrassé des eaux mères est desséché et livré à l'exportation. Il est en petites écailles d'un blanc grisâtre. Il renferme de 18 à 25 pour cent de matières terreuses et salines.

Les neuf établissements de la Toscane qui se livrent à l'exploitation dont il vient d'être question, fournissent, année commune, 831,000 kil. d'acide cristallisé.

On purifie aisément cet acide brut à l'aide de quelques dissolutions et cristallisations successives. Il est alors en jolies paillettes blanches, nacrées, peu sapides et inodores, inaltérables à l'air, fusibles au rouge et se convertissant par le refroidissement en un verre transparent.

Outre son emploi à la préparation du borate de soude, cet acide est encore utilisé avec avantage dans quelques verreries, au vernissage de certaines poteries, dans la fabrication du strass, à la confection des mèches des bougies stéariques, pour donner de la solubilité à la crème de tartre, et dans tous les essais docimasliqUes il sert comme fondant*