COMBINAISONS DE L'HYDROGÈNE AVEC 1/OXVGÈNE
On en connaît deux :
Le protoxydc d'hydrogène ou l'eau, HO ;
Le bioxjde d'hydrogène ou l'eau oxygénée, HO'.
HO=:Bicel équivalenl représente 2 ïal unies.
L'eau c3irorni^cdc2voLd'[i cl ifl vol. dX) condenséB en Z vol.
Dfniilf de vapeur ropporl6c a l'air, Cl,s:2.
Double dcnsil* de vapeur rapporiéc à rhjdroeînc, ou poids de la molécule 18.
Formule niDldeulaire.IMB.
L'eao Iwul i ittP BOUS ta preSBion do W°, elle fond à 0",
Proprieift saillaniee. — Cest le corps neutre par excellence, ]edis»]>ant
le plus gl^UITLl].
État naturel. — L'eau joue un rôle immense dansla nature. Elle rouvre les quatre cinquièmes de la terre. Elle forme environ les trois quarts du eorps des auimaux. Elle est absolument indispensable à l'existence des végétaux et des animaux.
32. Composltlan. — Cavendish reconnut en 1781 que l'hydrogène donne de l'eau lorsqu'il brûle. Watt en conclut que l'eau est formée d'hydrogène et de phlogistique {1783). Dans ta ■ mâme année Lavoisier donna la véritable explication de l'expérience de Cavendish en disant : l'eau est un composé d'hydrogène et d'oxygène (fig. 32).
LiToiner a prouvé que l'eau est formée d'hydrogène et foiygène par la synthèse et par l'analyse. Ces expériences auxquelles prirent part Honge, Chaptal et la plupart des savants de l'époque, sont remarquahles au point de vue qualitatif; mais eUes laig&ent à désirer quantitativement parlant, parce qu'à cette époque on ne connaissait pas le moyen de dessécher les gaz et que l'humidité altérait les résultats pondéraux.
Le procédé synthétique, dont Lavoiaier At usage, fut la combinaison des deux gaz mesurés avec soin sous l'influence des étincelleB électriques.
La méthode analytique dont il se servit fut la décomposition de la Tapeur d'eau par le fer chauffé au rouge. Pour déterminer la composition de l'eau on recourt mainteaiDl am procédés suivants.
Analyse de l'e&n par la plie. — On place dans un voltamètre de l'eau aiguisée d'acide sulfurique, et on y dirige le courant Électrique que donnent i à 6 éléments Bunsen [fig.
Un gaz se dég^e sur chaque fil polaire. Au pôle zinc (négatif) le volume est double du gaz recueilli au pôle charbon (positif).
Le gaz le plus abondant brûle avec la flamme faible qui caractérise l'hydrogène.
L'autrejouitdela propriété I ' distinctive de l'oxygène : il
nllume une bougie, ou une allumette n'ayant plus que quelques points en ignition.
On ajoute un peu d'acide sulfurique à l'eau parce que celleti D'est pas conductrice de l'électricité; après l'expérience on Kbouvetout cet acide sulfurique inaltéré.
Ce sont deux physiciens anglais, Nicholson et Carlislc, qui lireiit les premiers l'expérience de la décomposition de l'eau, en 1900. Ce moyen d'analyse ne présente pas une grande rigueur ranteoo 4e diverses circonstances, et notamment de la fcrma-
tion d'une certaine quantité d'eau oxygénée, et de la solubilité variable de l'oxygène et de l'hydrogène dans l'eau.
33 . Synthèse de Teau en volumes . — L'oxygène et l'hydrogène se combinent avec une extrême facilité. Que l'on introduise un corps porté au rouge dans un flacon renfermant un mélange de un volume du premier gaz et de deux volumes du second, et ils se combinent instantanément avec explosion. Il convient de n'agir que sur un vase en verre fort, de 200 centimètres cubes au maximum, et de l'entourer d'un linge parce que le vase risque d'être brisé. Ce procédé n'est pas susceptible de précision.
Il en est de même de celui qui consisterait à combiner l'oxygène et l'hydrogène au moyen du platine spongieux. Pour faii'e cette expérience il suffit d'introduire un petit fragment d'épongé de platine dans un mélange d'oxygène et d'hydrogène. On voit d'abord. le platine rougir, et presque aussitôt une vive explosion annonce la combinaison des deux gaz.
L'incandescence du métal résulte de sa grande porosité. Il condense les gaz avec une énergie telle que sa masse est portée au rouge, et c'est la chaleur rouge qui détermine la combinaison.
L'étincelle électrique se prête au contraire à cette synthèse avec rigueur et facilité, mais l'opération doit être faite dans les appareils spéciaux appelés eudiomêtres.
La méthode eudiométrique a été sinon inventée, du moins perfectionnée par Gay-Lussac et de Humboldt, et c'est à leur travail exécuté en 1805 que la science est redevable de la coonais* sauce de la véritable composition de l'eau en volumes, cair leurs prédécesseurs n'avaient pas employé des procédés assez parfaits pour conclure de leurs expériences que l'eau est formée précisément de deux volumes d'hydrogène pour un volume d'oxygène.
Eudlomètre de Volta. — C'est un tube en verre fort {fig. 34)j terminé en haut et en bas par une monture en laiton munie d'un robinet et d'un entonnoir. La garniture supérieure porte de plus un pas de vis dans le fond de l'entonnoir, et une petite tig« latérale en laiton séparée de la monture par un tube en verr< rempli de mastic.
On mesure un volume d'oxygène, puis deux volumes d'hydro* gène dans un tube gradué, et on les fait passer dans l'eudiomètrt empli d'eau. La mesure doit être faite au niveau de l'eau, d<
. COMPOSmON DE L'EAU. 61
mque la pression soit la m^me b"i l'intérieur du tube que dans
Quelquefois on se sert d'une jauge ou d'un petit tube que \ tm remplitune Cois d'oxygène, et deux fois d'hydrogène.
Lnrsque l'eudiomètre est ainsi préparé, on fait passer une étincelle électrique , au moyen d'un électrophore, d'une mafliine électrique, ou de tout autre appareil. Quaud l'étincelle irrlve dans le mélange, un éclair le sillonne, tes gaz se dilatent, a soudain ils disparaissent à l'état d'eau.
l'ijur s'assurer de la disparition du gaz, on ouvre le robinet Èuiiérieur, et on constate qu'il ne monte dans te tube qu'une linlle ou deux. Ces traces de gaz ne devraient pas exister -, ei^es proviennent de ce çae, au moment où les gaz sont auimAiWéa sa-
COMPOSITION DK L'KAU.
bitcment, une petite quaiititû d'air est extraite de l'eau i réunit à la partie supérieure de l'eudiumùtre. la synthèse serait tout ji fait eiacte sur la cuve à mercure
Fie îj
L'eudiomètre de Gay-Lussac est un tube en veiTe très-épais, dont le fond est bouché par une tige de fer solidement fixée au tube, et dont l'oriflee est terminé par une garniture en ferse fermant au moyen d'un bouchon àvtBou par une soupape s'ouvrant de bas en haut.
L'eudiomètre de ïlitseherlich est un simple tube gradué, de petit calibre, dans les parois supérieures duquel sont soudés deux i\ls trcs-Hns de platine, ajant leurs extrémités très-voisines sans se toucher cependant, et recourbés afin de faciliter le nettoyage du tube [flg. 36).
Après avoir acquis la preuve par cette expérience
que 2 volumes d'hydrogène s'unissent intégriK
i- ja lement avec i volume d'oxygène, pour former de
l'eau, on peut vérifier ce résultat par deux autres
espériences faites, l'une avec excès d'hydrogène, l'autre avec
excès d'oxygène.
Soient 10 centimètres cubes d'hydrogène,
et (0 — — d'oxygène,
fiJacès (laits nu eudiomèlre,
Après le passage de Tétineelle^ on trouve un résidu de 5 centimètres cubes qui sont formés d'oxygène pur.
A-t-on au contraire mélangé 15 centimètres cubes d'hydrogène à 5 centimètres cubes d'oxygène, il reste 5 centimètres cubes d'hydrogène pur.
34. n nous reste à chercher combien il se forme de volumes de Tapeur d'eau quand on combine deux volumes d'hydrogène à un volume d'oxygène, et à vérifier les lois de Gay-Lussac sur la simplicité des volumes des gaz qui se combinent (20).
La méthode est très-simple : il suffît d'entourer le tube eudiométrique d'un manchon en verre maintenu à une température supérieure à 100% de façon que l'eau formée reste en Tapeur.
On constate dans cette expérience que 2 volumes d'hydrogène s'unissent à 1 volume d'oxygène pour former 2 volumes de vapeur d'eau.
On déduira de cette synthèse la composition pondérale de l'eau, en ajoutant au poids de 2 volumes d'hydrogène celui de 1 Tolume d'oxygène.
La double densité de l'hydrogène est 2 X 0,069 — 0,1386
La densité de l'oxygène = 1,1056
Ce nombre 1,244 est en effet le double de la densité de la vapeur d'eau, car cette densité est représentée par 0,622. Le rapport
Donc l'hydrogène et l'oxygène constituent l'eau dans le rapport de 4 à 8 en poids.
35. Synthèse pondérale de Teau. — La difficulté, que présentent la mesure et la pesée des gaz, ne permet d'établir la composition de l'eau que d'une manière approximative par les méthodes précédentes. Gomme la connaissance exacte de cette composition est une des notions les plus importantes de la chimie, M. Dumas s'est proposé de déterminer, par une méthode syntliétique pondérale, rigoureuse, le rapport de l'hydrogène et de l'oxygène dans l'eau.
Mndpe. — On dirige de l'hydrogène pur sur un poids connu d'oxyde de cuivre, et on pèse l'eau produite ainsi que le cuivre,
H + CuO = Cu + HO.
A COHPOSITIOM DE L'EAl'.
Berzflius et Dulong avaient déjà employé cette méthode.
PnKédéAM.Dimia(fig.il).
()ro
de l'eau.
B. Tube en U, renrenoant desfrJ^mentsdeTCrre, mouillés par une dissolution de nitrate de plomb, ^n de retenir I acide sulfhytbique.
C Tube en U, contenant du sulfate d aident, pour retenir 1 hj drogcnc arsénié et l'hydrogène phosphore,
D Tube contenant, dans ta premitrc branche, une solution de potasse concentrée, et dans la secoude, de la potasse solide E, F. Tubes renf rmant de la potasse en (higmcnts Ces trois tubes arrêtent les carbures d'hydrogme et la nugeure partie de leau
G, H Tubes refroidis contenant de 1 acide sulfurique ou de 1 acide phosphoriqne, divisés pai des froments de pierre ponce
I Tube témoin contenant de 1 acide phospborique. Son poids ne doit pas > arier pendant l'eipcnence, ce qui prouve que la dessiccation de l'hydrogène Était parfaite.
L Ballon en verre trcs-peu fusible, muni de deux robinets, contenant I oxyde de cuivre.
On cbaude ce ballon, on y dirige de l'air sec pour chasser l'humidité que peut contenir l'oxyde de cuivre, on yûiit le vide, et on le pèse.
