AIR ATMOSPHÉRIQUE

45. Conatitation de l'air. — L'air est un des quatre élémeots des anciens. Galilée démontra en 1610 que l'air est un corps pesant, en étalilissant que le poids d'un ballon vide d'air augmente lorsqu'on y comprime de l'air. Torricelli, son élève, mit hors de doute cette vérité capitale par l'invention du baromètre. En I64S, John Majow annonça qu'il y a dans l'air une partie très subtile qui entretient la Qamme, mais c'est Lavoisier qui a établi dans une expérience justement célèbre que l'air est un mélange d'oxygène et d'azote {fia- 43),

Il chaufTa vers 350°, dans un ballon auquel était soudé un tnbe recourbé, du mercure, avec un volume d'air connu, tant que ce volume diminua, et que la pellicule rouge d'oxyde de mercure (précipité per se), qui se forme dans cette circonstance, augmenta. L'expérience dura douze j urs et douze nuits conséôitiies.

Il mesura le volume après l'expérience, ce qui était facile parce que la cloche était graduée ; il reconnut qu'il restaitenviron les i/S du volume primitif, que ce gaz était impropre à la vie et qu'il éteignait les corps en combustion : c'était l'azote.

H fiHra le mercure à travers un entonnoir terminé par une

03 COMPOSITION DE L'AIB.

pointe très efHlée; tout le pr^cvn'fé per se resta sur l'entonnoir; il le chaufTa vers 400° dans une petite cornue de façon à recueillir le gaz ; c'était l'oiygëne antérieurement découvert par Prieatley. Son volume, réuni au volume de l'azote, constitue le volume total de l'air employé, et le mélange de ces deux gaz possède toutes les propriétés de l'air atmosphérique.

La diriîculté d'une analyse quantitative exacte par cette méthode réside en ce double fait que le mercure n'a pas une grande tendance à s'unir avec l'oïj^ne, et que l'oiyde de mercure se détruit à une température peu supérieure à celle où il se forme. Nous avons aujourd'hui des moyens plus rapides et plus eiacts.

1° Le phosphore, a. Si l'on place un long bâton de phosphore dans une éprouvette graduée {fig. ii) où l'on a mesuré un volume d'air, l'oijgène est absorbé au bout de quelques heures ; mais ce moyen n'est pas à recommander parce que la présence de diverses matières, de l'essence de térétienthine , des carbures d'hydrogène, etc., ralentit ou même arrête l'absorption de l'oxygène.

6. Après avoir mesuré l'air dans un tube gradué, on le (ait passer dans une cloche courbe {fig. 15) et on y introduit un fragment de phosphore que l'on pousse avec une lige dans une petite cavité située vers le fond de ce tube. On chauffe lentement,

p,^^ ni,^ jusqu'à ce que l'inQammation, qui

prend naissance sur le phosphore, se soit propagée dans tout le gaz, puis on transvase le résidu dans le tube gradué : l'oxygène est représenté par la différence entre le volume primitif et !e volume après l'expérience.

2° L'acide pyrogallique. On mesure le gaz dans un tube placé sur le mercure, on fait passer dans ce vase un ou deux centimètres cubes de solution de potasse, puis l'on agile. S'il y a une diminution dans le volume, c'est que l'air renfermait un gaz acide, de l'acide carbonique. On introduit dans l'éprouvette 1 ou 'J centimètres cubes d'une dissolution d'acide pyro-

gaUique et l'on mesure le gaz après une ou deux minutes

d'agitation. La perte indique la quantité d*oxygène qui était dans l'air.

Cette absorption de Toxygène par l'acide pyrogallique exige la présence de l'alcali. La liqueur prend une teinte brune très foncée. On trouve par l'un ou l'autre des deux procédés précédents' que iOO volumes se réduisent à 79. Tous deux ont l'inconvénient j,. ^j de ne permettre aucune vérifica-

tion de ce résultat.

3® VEudiométre. La méthode eudiométrique jouit de cet avantage {jfig. 46).

Plaçons iO^ d'air dans un des eudiomètres précédemment décrits,

ajoatons-y 10** d'hydrogène, Total, 20<*.

Faisons passer une étincelle électrique dans le mélange gazeux. Tout l'oxygène de l'air disparaît^ à l'état d'eau^ en s'unissant à un volume d'hydrogène double du sien; 6<^%3 disparaissent environ : donc ils contiennent

l d'oxygène, soit 2e«,l,

Pour vérifier ce résultat, ajoutons au résidu, qui est de 13^^,7, 5«* d'oxygène. On a dans l'appareil 18**,7 de gaz. Une étincelle fait disparaître 8«%7 d'oxygène et d'hydrogène à l'état d'eau. 11 reste donc 10 de gaz; celui-ci se réduit à 7^9 quand on a enlevé par le phosphore ou par l'acide pyrogallique l'excès d'oxygène qoi reste dans ce mélange.

Méthode pondérale de MM. Dumas et Boussingault. Les im« perfections inhérentes aux procédés volumétriques faisaient désirer que la composition de l'air fût déterminée par une méthode pondérale à l'abri de toute objection. C'est ce qu'ont réalisé MM. Dumas et Boussingault.

L'appareil se compose de deux parties. La première a pour but de débarrasser Tair soumis à l'analyse des divers principes^ et notamment de l'acide carbonique et de la vapeur d'eau dont il renferme toujours des quantités appréciables. L'analyse proprement dite a lieu dans la seconde partie : du cuivre

M COHFOSITION DE L'AIR,

chauffé au rouge est soumis à l'action de l'air purifié qui abandonne au cuivre son oijgène et donne l'azote pur pour résidu.

L'azote est recueilli dans un ballon, et pesé au lieu d'être mesuré {fig. 47).

A, ballon de IS à 20 litres.

B, tube en verre vert entouré de toile mt'lalliquej rempli de cuivre et muni de deui robinets.

C, D, E, tubes destinés à retenir la vapeur d'eau. Les tubes en U conticnneut de la pierre ponce imbibée d'acide sulfurique concentré. Le tube à boules renferme de l'acide sulfurique concentré.

F, G, H, I, I, tubes destinés à retenir l'acide carbonique. Les Max tubes en Uj les plus rapprochés du ballon, renrerment

COHPOSmON DE L'AIR. 9S

de la poUsse caustique en morceaux. Les deDK autres tubes en U renterment de la pierre ponce humectée de potasse. Le Inbe de Liebig contient une solution concentrée de potasse.

Avant l'eipérience, on fait le vide dans le talion et dans le tnbe à cuivre, et on les pèse; soient P etp leur poids. On cliaufTe ensaite le cuiïre, et on ouvre très faiblement les robinets. L'air extérieur se purifie dafis les tubes, et abandonne son oxygène au cniTre.

Lorsque l'air cesse de les traverser, on enlève le feu et l'on ferme les robinels.

I r-' OnpËsel°leballaa,soitP'gon ^ poids; 2° letube plein de cuivre ^ oxydé et d'azote, soit p' son poids; 3° ce tube après y avoir fait le vide, soit p" son poids.

Le poids de l'oxygène est égal à (p" — p) ; celui de l'azote est égalà[P'-P) + (p'-p').Le poids de l'air par qui les a fournis est évidemment la somme de ces quantités.

Les expériences donnent ponr

composition centésimale à l'air,

Oiyfjéne. 23

Azote.... 77

ce qui fait en volumes, Oiygëoe. 10,81 Aiote.... 79,19

car, d'après la formule P = vd, on a

Î3 = I X 1,1056, d'où 1 = 20.81 et 77— y X 0,971, d'où 11 = 79,19.

M COMPOSITION DE L'AIB.

La composhioD de l'air est sensbluneot U même dans tous les points de U tene, et elle n'a pu varié depub soiiantezas ; noDS verrons bientôt l'explication de cette invariabilité.

M. Antres solMtmnces contennas tUuis l'air. — L'atmosphère contient, outre l'oijgëne et l'azote, de ta vapeur d'eau, et dn gaz acide carboniqne. On j trouve aussi des proportions très faibles d'ozone, de vapeurs nitriques et nltreuses, d'ammo- DÏaque.et de poussières minérales et organiques.

Vapeur d'«aii et acide carboniqae de l'air. — Un vase apporté d'une pièce &oide dans une autre plus chaude se revêt d'une buée due à la condensation de la vapeur d'eau qui existe à l'état latent dans l'atmosphère.

De l'eau de chaui bien limpide se recouvre d'une croûte de carbonate de chaux par la fixation de l'acide carbonique de l'air BUT la chaux.

H. Boussingault a fait de nombreux dosages de la vapeur d'eau et de l'acide carbonique contenus dans l'air, au moyen de l'appareil suivant (fig, 48) ;

fig. as.

A, A', tubes pesés renfermaat de ta pierre ponce imbibée d'acide sulfurique, destinés à condenser l'eau.

B, B', tubes pesés contenant de la pierre ponce imbibée de potasse pour retenir l'acide carbonique.

C, tube pesé destiné à absorber la petite quantité d'eau que le

gaz, arriYant sec dans le tube B, aura enlevée à la solution de potasse.

D, tube renfermant de la pierre ponce imbibée d'acide sulfuriqae pour retenir la vapeur d'eau qui peut refluer de l'aspirateur.

H, aspirateur en tôle galvanisée de 40 à GO litres.

e, thermomètre.

On connaît le volume de l'aspirateur, la hauteur barométrique, la température. L'augmentation du poids des tubes A, A' fait connaître la quantité d'eau^ celle du poids des tubes 6^ B'^ C représente le poids d'acide carbonique contenu dans le volume d'air sur lequel on a opéré.

Il y a dans l'air des quantités d'humidité sans cesse variables et dans des limites étendues.

La proportion d'acide carbonique est plus faible. Elle oscille en poids entre 4 et 6 parties sur dix mille. L'acide carbonique est en quantité plus forte à la ville qu'à la campagne^ la nuit que le jour, par le temps sec que par le temps pluvieux.

L'acide carbonique est produit par les diverses combustions qui s'opèrent à la surface de la terre; par la respiration de l'homme et des animaux : un homme brûle 10 à 12 grammes de carbone par heure, ce qui fait pour la race humaine une absorption annuelle d'environ 160 milliards de mètres cubes d'oxygène et une production d'acide carbonique énorme; par la putréfaction des végétaux et des animaux ; enfin par un dégagement incessant qui s'opère de l'intérieur du sol , soit par la bouche des volcans, soit par une foule de fissures. .

Malgré ces sources abondantes, nombreuses, et permanentes d'acide carbonique, ce ga^ n'augmente pas plus dans l'air que l'oxygène n'y diminue. Il faut donc en conclure qu'il y a des causes de destruction d'acide carbonique, et de production d'oxygène qui font équilibre aux précédentes.

La principale est due aux végétaux. Leurs parties vertes, sous rinflnence du soleil, décomposent l'acide carbonique, en fixant son carbone et en rejetant l'oxygène dans l'air (335).

En outre, l'acide carbonique est soluble dans l'eau. La pluie dissout ce gaz en traversant l'air, et l'entraîne dans les ruisseaux, puis dans les fleuves, enfin dans la mer. Là, ce gaz s'unit à la chaux et il en résulte du carbonate de chaux qui s'accumule au fond des eaux : lés pierres calcaires, les marbres en sont formés. Ce carbonate pénètre aussi dans une foule d'animaux pour en constituer l'enveloppe; tels sont les madrépores, les

98 GlJMPOSiTION DE L'AIR.

polypiers. L'agglomération de leurs débris forme les brisants, les récifs, et des contrées entières : les iles de l'Océanie n'ont pas d'autre origine.

Grâce à ces actions inTcrses il existe à la surface du sol un équilibre qui assure la vie de tous les êtres et la propagation de leurs espèces à l'infini.

Ozone. Acides oxygénés de rasote. Ammoniaque. — L'ozone s'y forme nécessairement puisque ce corps se produit lorsque l'oxygène est traTersé par des décharges électriques. Ce gaz ne peut pas s'accumuler dans l'atmosphère parce qu'il attaque Tacide sulfhydrique, Tammoniaque, les gaz combustibles, les poussières, et que ces corps existent dans Taîr.

On a fait jouer un grand rôle à l'ozone atmosphérique. La grippe ne se déclare, a-t-on dit, que lorsque Tozone s'accroît dans Taîr, et d'après M. Boeckel l'ozone atmosphérique serait, parmi les causes externes dans nos climats, celle qui produit le plus d'affections pulmonaires.

On a dit également que le choléra débutait d'ordinaire lorsque Tozone avait diminué dans l'air. Tout cela n'est pas prouvé , et même ne peut l'être dans l'état actuel de la science.

L'électricité atmosphérique détermine dans l'air la formation de l'acide azotique et des vapeurs nitreuses Az 0* (44). La présence de ce dernier corps entoure de difficultés la recherche de l'ozone dans l'air parce qu'il bleuit aussi l'iodure de potassium amidonné.

Los composés nitriques ne s'accumulent pas dans Tair. L'ammoniaque, provenant de la décomposition des matières animales , les sature et donne de Ta^otite et de l'azotate d'ammoniaque qui, entraînés par la pluie , pénètrent dans le sol en le fécondant , car ces sels sont les meilleurs aliments des végétaux. On a vu , dans l'étude de l'azote , que ce corps libre , ou existant dans l'air, se fixe sur les matières organiques sous l'influcnee des effluves électriques. Il en est de même pour l'oxygène. Quelques décigrammes de dextrine humide ont fixé en huit heures 2,9 centièmes d'azote, et 7,0 d'oxygène sur 100 volumes d'air primitif.

Miasmes. — L'existence des miasmes , c'est-à-dire de matières organiques volatiles, au-dessus des marécages, a été rendue évidente par Texpérience suivante de M. Boussingault. Ayant suspendu au-dessus d'un marais deux vases en verre semblables, l'un plein d'eau chaude, l'autre d'eau froide, puis ayant évaporé l'un et l'autre liquide avec de l'acide sulfurique,