ATOMES, MOLÉCULES
vaux nombreux et importants de ce siècle, et faites en vue de les expliquer, mais que ces considérations ne sont pas le résultai de Texpérience, seule règle certaine du physicien et du chimiste.
Les corps sont formés de petites masses que Ton appelle molécules. Ces molécules sont si petites qu'on ne peut ni les voir^ ni les isoler.
Le magnésium, l'argent , l'oxygène, les corps simples en ur mot, sont formés de molécules homogènes dans toutes leurs parties.
Quand le magnésium brûle en se combinant à l'oxygène, les molécules de ces deux corps se détruisent.
Soit j wg la molécule de magnésium, et j Jî la molécule d^oxygène.
Ces deux corps, en réagissant l'un sur l'autre, forment deux molécules de magnésie, j ^^ j ^
ce qui revient à dire que les deux molécules se sont scindées en fragments au moment de la combinaison, et que les fragments hétérogènes se sont soudés. On nomme atomes ces fragments qui ne peuvent exister à l'état de liberté et dont la soudure forme les molécules.
Par conséquent, les corps composés sont formés de molécules, comme les corps simples; seulement les molécules des corps composés sont hétérogènes tandis que les molécules des corps simples sont homogènes.
22. M. Dumas^ dans ses cours à la Sorbonne^ divisa^ dès l'année 1838^ les métalloïdes en familles naturelles. Cette classification est généralement admise aujourd'hui; elle a le double avantage <ie simplifier l'étude et de la rendre philosophique.
i^^ famille. Oxygène. Soufîre. Sélénium. Tellure. 2® famille. Fluor. Chlore. Brome. Iode.
3® famille. Azote. Phosphore. Arsenic. Antimoine. 4* famille. Carbone. Bore. Silicium.
L'hydrogène possède les allures chimiques et même certains caractères physiques des métaux. Néanmoins nous l'étudierons en tête de tous les corps, parce qu'il est l'unité à laquelle on rapporte les équivalents et les poids atomiques, et parce qu'il joue un rôle important dans la nature, et dans l'étude de la plupart des corps.
De ftyyitù ij^iaç, y engendre Veau,
Découvert en 1766 par Gavendish.
Synonymes : Gaz inflammable, gaz de l*eau.
I' = 1. Cet équivalent représente 2 vol. ^^\\k rapportée à Pair, 0,069. Poids du litre, Ot'fOSQ. ^nsité prise pour unité ou poids atomique = 1. Formule atomique, II. (1). ^ plus léger de tous les corps. Il n'a pas été liquéfié. ^opri«té caractéristique. — II brûle avec une flamme faible en donnant ''^^ l'eau. C'est le type des corps combustibles.
23. État naturel. Préparation. — L'hydrogène se rencon- *^<î quelquefois dans les produits gazeux des volcans. Il forme le '^«uvième du poids de l'eau. Il fait partie des tissus végétaux et ^ïiimaux.
C est l'eau qui est la source d'hydrogène la plus commode et
(l)On verra, dans rartJcJeoù Von traitera de la constitution de Veau, ce ^çoîVX ^"f entendre par Je poids et la formule atomique (page 55 et sulv.V
ÏS HYDROGÈNE.
la plus économique. Les métaux sont les agents employés pour l'en eitraire. Il en est, comme le potassium et le sodium, qui le dégagent à la température ordinaire. Mais on n'en fait pas usage parce que leur emploi est aussi peu commode que dispendieux, tandis que le fer et le zinc oCTrcnt un excellent moyen de préparation de l'hydrogène.
On introduit, dans un flacon à deux ouvertures, du zinc en lames ou en grenailles, de l'eau jusqu'aux trois quarte, et on verse de l'acide sulfurique goutte à goutte par uu tube, muni d'un entonnoir, plongeant dans l'eau (ft/. 19].
Fis- IB.
Le gai se dégage sur l'eau par un tube recourbé. On attend 7 à 8 minutes que l'air soit chassé, et ou recueille le gaz dans des flacons ou dans des éprouvettes.
Il se forme du sulfate de zinc comme produit complémentaire. On le montrerait en évaporant la liqueur : ee sel cristalliserait par l'évapo ration.
Zn + SO^, HO = H + ZiiO, SO^ — théorie dualislique. Zu 4- HSO* = H + Zn SO* — Ihrorie unilalre.
Comme 32,73 grammes de zinc dégagent 1 gramme d'hydrogène, il est très-facile de trouver combien 1 kilogramme de zini n dégagerait :
' 30 grainraes.
HYDROGÊNE. 20
On trouverait facilement aussi combien il faut employer d'acide sulfurique :
= X = 1480 grammes.
L'hydrogène qui se dégage dans ces circonstances a toujours une odeur désagréable, qui est due à la présence de diverses impuretés dans le zinc du commerce, et notamment à celle du soufre, du phosphore, de Tarsenic et du carbone. Ces corps donnent des gaz,
acide sulfhydrique, hydrogènes carbonés, hydrogène phosphore , hydrogène arsénié ,
dont on pourrait débarrasser l'hydrogène en le forçant à passer dans deux tubes en U remplis de pierre ponce. Celle du premier tube est imbibée d'une solution de potasse qui retient les deux premiers gaz; celle du second est imprégnée d'une solution de bichlorure de mercure qui absorbe les deux derniers. On n'obtiendrait pas d'hydrogène en faisant usage de zinc pur, parce que ce métal est à peu près inattaqué par l'acide sulfurique.
24. Propriétés physiques. — L'hydrogène est un gaz incolore, sans odeur ni saveur quand il est pur. Il est permanent, ce qui veut dire qu'il a résisté à toutes les tentatives faites en vue de le solidifier et de le liquéfier. Il est extrêmement peu soluble dans l'eau. A la température ordinaire un litre d'eau en dissout seulement 19 centimètres cubes, ce qu'on exprime en disant que son coefficient de solubilité est 0,019.
Ces deux dernières propriétés sont corrélatives; on remarque que les gaz très-peu solubles ne sont pas liquéfiables. Sa densité est 0,0692. Pour avoir le poids d'un litre de ce gaz il faut multiplier cette densité par le poids du litre d'air, car l'air est le ?az dont la densité est prise pour unité. Or :
poids du X densité de = 0S'',089 litre d'air. Phydrogène.
C'est le plus léger de tous les gaz; il est 14;t^4 fois plus léger que l'air.
Cette légèreté permet de soulever une éprouvette A'Yv^dto-
Fiff. 20.
gène sans que le gaz s'écoule rapidement {fig. 20). Au bout de
quelques minutes le gaz prend encore feu, ce qui montre que le vase renferme de l'hydrogène.
On peut aussi transvaser l'hydrogène dans l'air.
Soit une éprouvette pleine d'hydrogène. On place son ouverture tournée vers le bas contre une autre éprouvette remplie d'air, et on retourne l'ensemble. Au bout de quelques instants on reconnaît qu'il y a de l'hydrogène dans l'éprouvette du haut, car en approchant une allumette elle enflamme le gaz avec une petite explosion {fig, 21).
M. Graham a montré que les liquides, et à plus forte raison les gaz, s'échappent à travers les membranes poreuses. Le passage ne se fait pas avec la même rapidité pour les divers corps, et M. Graham a constaté que les quantités de gaz qui traversent une membrane poreuse sont en raison inverse des racines carrées des densités. L'hydrogène, étant le plus léger de tous les gaz, slnfîltrera beaucoup plus vite à travers les membranes animales et les corps poreux analogues que l'air et les autres gaz. Ainsi, place-t-on un petit ballon en baudruche, plein d'air, dans une grande cloche remplie d'hydrogène, il passe environ 4 fois { plus d'hydrogène dans le ballon qu'il ne sort d'air; aussi voit-on le ballon se gonfler davantage, et au bout de 12 à 24 heures il éclate quelquefois. L'inverse arrive quand on gonfle un aérostat avec l'hydrogène; il s'en échappe beaucoup d'hydrogène et le dégonflement a lieu rapidement.
Ce pouvoir endosmotique considérable de l'hydrogène, joint à son prix élevé, a fait abandonner ce gaz pour le gonflement des ballons. On le remplace aujourd'hui par le gaz de l'éclairage çnj est moins léger et plus économique.
Fig. 21.
L'hydrogène est le seul gaz qui possède une conductibilité sensible pour la chaleur. Celte propriété l'éloigné des métalloïdes pour le rapprocher des métaux [4).
S5. Propriétés chimiques. — L'hydrogène est le type des ïoips combustibles. Il brûle avec une flamme faible ; il éteint les corps en combustion plongés dans son intérieur, parce qu'il s'empare du corps comburant nécessaire à sa propre combustion et à la leur. En brûlant il donne naissance à de l'eau (fig. 22).
Pour le démontrer, on prépare de l'hydrogène, on dessèche ce gaz en le forçant à passer dans un tube horizontal contenant ia chlorure de calcium fundu , et on l'enflamme à l'extrémité dniube effilé qui termine l'appareil.
Si l'on recouvre ce tube d'une cloche sèche, ses parois restent transparentes tant que l'on n'allume pas l'hydrogène. Mais, "lèaque l'on metlereu,le verre se couvre d'un nu^e, puis d'une rosée, enfin l'eau ruisselle sur les parois. Cette eau est formée JM l'union de l'hydrogène avec l'oxygène de l'air.
Laflamme de l'hydrogène est très-faible comme éclat, mais elle est eitrèmement chaude. C'est là un fait important à retenir : lï température d'une flamme n'a aucun rapport avec son éclat.
L'eïplosion, quise produit lorsque de l'hydrogène brûle dans l'îir ou dans l'oxygène est due à l'expansion subite et énorme floe prennent les gaz par sui(e de celte haute tempèratate , A '*. iimiraction qui a lieu presque au^itôi, quand les deoigaiftfi
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Si l'on fait passer de l'hydrogène dans une éprouvette contelant de la pierre ponce imbibée d'acide sulfurique pour dessé- :her ce gaz, puis que l'on dirige ce gaz dans un tube horizontal contenant du sesquioxyde de fer hydraté, ce corps qui est jaune se change en une matière gris-noirâtre qui est de fer en poudre fine, et il s'échappe du tube de la vapeur aqueuse en abondance,
Fe'O' + 3 H = 3H0 + Fe».
L'hydrogène réduit également les sulfures et les chlorures; il se forme de l'acide sulfhydrique et de l'acide chlorhydrique.
27. Action sur Téconomie animale. — Les effets de la respiration du gaz hydrogène n'ont pas été les mêmes chez tous les individus; d'après H. Davy il occasionne de graves accidents, et le chimiste Brittau a été victime d'une expérience de ce genre; mais le gaz était-il pur? Scheele l'a respiré sans éprouver aucun malaise, il en fut de même de Pilatre des Rosiers. D'après Maunoir et Paul la voix devient très-faible, et ce fait expliquerait cette autre observation que les ouvriers qui fabriquent le chlorure d'étain (il se dégage beaucoup d'hydrogène dans cette préparation) perdent la voix.
Suivant Allen et Pépys, les animaux auxquels on fait respirer nn mélange d'hydrogène et d'oxygène tombent dans un profond sommeil.
« La respiration des animaux au milieu d'une atmosphère où l'hydrogène remplace l'azote, disent MM. Regnault et Reiset, se fait exactement comme dans l'air normal. La consommation d'oiYgcne paraît seulement plus grande, ce qui tient probablement à ce que l'animal est obligé de respirer plus abondamment pour réparer une plus grande perte de chaleur qu'il fait au contact de l'hydrogène, dont le pouvoir refroidissant est beaucoup plus considérable que celui de l'azote. »
L'hydrogène n'est donc pas toxique : un animal peut vivre dans l'oxygène mêle à 75 pour 100 d'hydrogène ; mais il meurt <^ns l'hydrogène pur, parce que l'oxygène est un agent indispensable à l'entretien de la vie.
