PAR

MM. A. MÜNTZ et E. AUBIN.

A l’époque où l’on a décidé le départ d’une mission qui devait faire un séjour prolongé à la Terre de Feu, nous avions déjà commencé des études sur la distribution de l’acide carbonique dans l'atmosphère. Ce sujet était tout d'actualité, puisque la question de l’acide carbonique aérien entrait dans une nouvelle phase et que des résultats, admis jusqu'à ce moment comme exacts, étaient reconnus erronés, aussi bien par nous-mêmes que par d’autres observateurs. Nous avions alors institué une méthode permettant de faire, avec une grande exactitude, des déterminations loin du laboratoire, même dans des stations éloignées ou d’un accès difficile. M. Dumas, qui portait un si grand intérêt aux questions de Philosophie naturelle, a pensé que l’occasion était bonne d'utiliser la méthode que nous avions créée, en faisant exécuter, à la station du cap Horn, des prises d’air, nous permettant

d'étudier la distribution de l’acide carbonique dans l’atmosphère de cette région, située à l’extrême pointe de l'Amérique du Sud et, en quelque sorte, isolée dans l'immense nappe d'eau qui forme la plus grande surface de l'hémisphère austral. Les conditions dans lesquelles cette station est placée sont bien différentes de celles que nous observons en Europe, où la surface de la terre, couverte de végétation, l'emporte sur celle de la mer. Ces recherches avaient d'autant plus d'intérêt que nous étions en mesure de faire prélever d’autres prises d’air à la même époque, par les missions du passage de Vénus, disséminées en huit endroits différents, et que nous continuions nousmêmes simultanément nos observations en France.

M. le D' Hyades, médecin de la mission du cap Horn, a bien voulu se charger de ces observations. Il à effectué, avec autant d'intelligence que de dévouement, un grand nombre de prises, non seulement pendant le séjour à terre, mais encore en mer, pendant le voyage de retour. C'est gràce à l'intérêt qu'il a porté à ces recherches que nous sommes aujourd'hui en possession de documents nombreux relatifs à l’atmosphère de l'hémisphère austral.

Avant d'exposer les résultats trouvés à la Terre de Feu, nous croyons utile d'entrer dans des considérations générales sur le rôle de l’acide carbonique aérien, sur les causes qui en font varier la proportion et sur l'importance de la détermination exacte de ce corps. |

Nous donnerons ensuite un apercu historique de l’état de la question et la description des méthodes que nous avons adoptées, pour effectuer la détermination de ce gaz; puis, après avoir donné en détail les résultats se rapportant au cap Horn, nous y joindrons un résumé des recherches faites, à la même époque, dans les stations d’observaüons du passage de Vénus et dans les localités que nous avions nousmêmes choisies en France. Nous terminerons par la comparaison de tous ces résultats et par les considérations générales qui nous semblent en découler.

Considérations générales sur le rôle de l'acide carbonique aérien, sur les causes qui en font varier la proportion et sur l'importance de la détermination exacte de ce corps.

L'acide carbonique qui existe dans l’air joue un rôle considérable dans les phénomènes de la vie : c’est lui qui est la source première du développement des végétaux et, par suite, du développement des animaux. La vie n’a été rendue possible à la surface du globe terrestre que par l'acide carbonique qui existe dans l'air, et, si ce gaz venait à ètre supprimé, par un phénomène quelconque, la vie disparaitrait rapidement. Depuis que le rôle de l'acide carbonique dans le développement des êtres organisés a été reconnu, de nombreux savants se sont attachés à déterminer la proportion de ce gaz qui existe normalement dans l’air, les causes qui peuvent influer sur son accroissement ou sa diminution, les quantités qui sont absorbées ou immobilisées par les phénomènes naturels; celles, au contraire, qui sont rendues à l’atmosphère, tant par les phénomènes géologiques que par ceux qui tiennent au développement des êtres organisés.

Si nous remontons à une époque de l'existence du globe terrestre où les phénomènes géologiques seuls étaient en jeu, antérieurement à l'apparition des êtres organisés, nous devons nous trouver en présence d’une atmosphère très riche en acide carbonique. La masse non gazeuse du globe terrestre se trouvait constituée par des roches silicatées, les éléments basiques étant combinés à la silice, comme dans les roches éruptives telles que nous les voyons encore de nos jours. Dans Le cours des temps, par l’action de l'acide carbonique et de l’eau, ainsi que par celle d'agents physiques, les roches se sont décomposées; la silice est devenue libre et s’est séparée de la base, à laquelle elle avait été unie sous l'influence d’une température élevée; l’acide carbonique, dans les conditions de température où nous sommes placés à l’heure actuelle, a déplacé cet acide silicique et s’est lui-même uni aux bases; de là, vient la formation des quantités énormes de carbonates, dont nous constatons aujourd'hui l’existence à la surface de la croûte terrestre et principalement dans les roches sédimentaires. Le

Mission du cap Horn, WI. A.2

carbonate de chaux est le résultet le plus important de cette transfor-mation.

Ainsi nous pouvons concevoir deux phases distinctes dans l’existence du globe terrestre : l’une où la température a été assez élevée pour que la silice soit unie aux bases, l'acide carbonique étant hibre; l’autre où, dans d’autres conditions de température, l'acide carbonique à pu à son tour s'emparer des bases et mettre la silice en liberté. Cette seconde période, dans laquelle nous nous trouvons actuellement, nous présente donc l’acide carbonique sous deux états : 1° l'acide carbonique existant à l’état de liberté dans l’atmosphère, disponible pour les êtres vivants; 2° celui qui est combiné aux bases telles que la chaux, et qui peut, dans les conditions géologiques actuelles, être regardé comme immobilisé, comme minéralisé en quelque sorte et qui est perdu pour Îles êtres vivants. Entre ces deux formes de l'acide carbonique, il en existe une qui est en quelque sorte intermédiaire; en effet, s’il y à une partie de cet acide carbonique qui est intimement unie aux bases et qui ne pourrait en être séparée que si un phénomène cosmique ramenait de nouveau le globe terrestre à une température très élevée, où l'acide silicique pourrait de nouveau s'emparer des bases en déplaçant et rendant libre cet acide earbonique, il en existe une autre qui n’est que faiblement combinée, à l’état de bicarbonate et qui, dans une certaine mesure, peut rentrer dans le cyele de la vie organique. Les bicarbonates, en effet, qui existent en grande abondance dans Les eaux et principalement dans les eaux de la mer, ont une tension de décomposition très prononcée et sont en équilibre constant avec l'acide carbonique qui existe dans l’atmosphère. Si, par les phénomènes de la vie ou par des phénomènes géologiques, l'acide carbonique libre de l’atmosphère venait à se trouver diminué, tout aussitôt l'équilibre serait rompu et les bicarbonates dégageralent une quantité d'acide carbonique telle qu'un nouvel équilibre serait rétabli; et, en supposant que le phénomène d’immobilisation de l’acide carbonique aérien püt se continuer indéfiniment et atteindre sa dernière limite, nous verrions tous les bicarbonates revenir à l’état de carbonates neutres; à ce moment, la vie serait arrêtée à la surface du globe. Cette diminution de l’acide carbonique aérien peut avoir lieu

RECHERCHES SUR L'ACIDE CARBONIQUE DE L'AIR. \.i sous l'influence de différentes causes : la première et, sans contredit, la plus importante, puisqu'elle est déterminée par un phénomène géologique continu, c’est la transformation des silicates en silice libre et en carbonates. D’autres causes peuvent tendre à amener cette diminution : c’est l’immobilisation du carbone dans les résidus de la vie, la houille, les anthracites, les tourbes, ete. Le carbone de ces substances ne revient à l’état d'acide carbonique, dans ies conditions actuelles, que par l'intervention, forcément très limitée, de l’homme.

Il semblerait done que, dans la période géologique actuelle, nous devrions marcher vers une diminution graduelle de l'acide carbonique qui est à la disposition des êtres vivants; car, en réalité, les causes de restitution de ce gaz sont minimes, tandis que les causes d’absorption sont considérables. Nous devons donc marcher vers une diminution du taux de l'acide carbonique aérien.

Il est important, sans contredit, de rechercher si le stock d’acide carbonique disponible se maintient constant ou si effectivement il s’'appauvrit graduellement, ce qui aboutirait, au bout d’une période plus ou moins longue, à la disparition de la vie. Des constatations de cette nature ne peuvent pas être faites dans un temps très court; il faut pouvoir comparer les quantités d'acide carbonique utilisable, à des intervalles de temps très éloignés, et le but que nous nous proposons dans ces recherches a été de fixer, dans le temps présent, la quantité d'acide carbonique qui est à la disposition des êtres vivants, et de donner à cette constatation une précision assez grande pour qu’elle puisse servir de point de départ à des recherches qui seraient effectuées à des époques éloignées et qui montreraient si nous sommes en présence d’une augmentation ou d’une diminution de l'acide carbonique disponible. Mais il ne s’agit pas seulement de déterminer la proportion d’acide carbonique qui existe en un point donné du globe : nous ne savons pas, en effet, si ce gaz est distribué uniformément dans la masse de l’atmosphère. Pour donner un caractère de généralité à nos recherches, nous nous sommes attachés à fixer la grande moyenne de l'acide carbonique. Dans ce but, nous avons cru indispensable d'opérer des déterminations en divers points du globe terrestre, dans

des conditions nettement définies, les chiffres obtenus devant tous entrer dans la moyenne générale. À ce point de vue, la station qui pouvait nous offrir le plus d'intérêt était celle du cap Horn, où la mission devait faire un séjour de plus d’un an. Cette station, par son éloignement des régions étudiées jusqu’à ce jour, par son rapprochement du pôle sud, par son climat, par le peu d'intensité de la vie animale et végétale, par son isolement dans l'Océan, devait donner lieu à d’intéressantes observations. En outre, des déterminations complémentaires pouvaient être effectuées, à bord de la Romanche, pendant la traversée de l'Océan, ce qui permettait de saisir la transition qui existe entre ce climat extrême et celui que nous habitons. Des conditions pareilles se trouvent réalisées difficilement et nous pouvons dire que c’est la première fois que des recherches aussi étendues ont été entreprises sur ce sujet; elles ne seront pas sans présenter un intérêt tout particulier au point de vue de la constitution de l’atmosphère.

Historique de la question.

L'étude de la composition de l’atmosphère est une de celles qui ont le plus attiré l’attention des savants. Un nombre considérable de travaux ont été entrepris sur les proportions d'oxygène et d'azote que renferme l’air. Les plus importants, pour ne parler que de ceux dans lesquels le plus haut degré de précision a été atteint, sont ceux de MM. Dumas et Boussingault et de Regnault. Ces savants illustres ont montré, par des méthodes irréprochables, que les deux gaz, qui constituent la grande masse de l’atmosphère, ne subissaient, dans leurs proportions, que des variations extrêmement faibles, dues principalement à des influences locales. Ces données sont acquises à la Science. L'étude de l’acide carbonique de l'air, qui a été l’objet d’un bien plus grand nombre de recherches, n’a pas abouti jusqu’à présent à des résultats aussi nets. Depuis que la présence de ce gaz dans l’atmosphère a été signalée et que le rôle immense qu'il accomplit dans la nature a été compris, des expérimentateurs nombreux ont, depuis le commencement du siècle jusqu’à nos jours, déterminé, par des pro-

RECHERCHES SUR L'ACIDE CARBONIQUE DE L'AIR. A .9 cédé divers et dans des conditions variées, les proportions de l'acide carbonique de l'air.

Ces résultats si nombreux n'ont cependant pas encore permis de fixer, d'une manière définitive, la proportion de ce gaz et l'amplitude des variations que cette proportion peut subir.

Des observateurs de premier ordre, comme Th. de Saussure, Thenard, nous ont fourni des chiffres offrant une certaine concordance, qui ont été admis jusque dans ces dernières années, mais qui sont tellement supérieurs à ceux que donnent les observations récentes les plus dignes de confiance, qu'il est difficile d'admettre que ces différences tiennent à une modification dans la constitution de l’atmosphère, produite depuis quatre-vingts ans. Il faut plutôt attribuer ces écarts à l’imperfection des méthodes employées pour le dosage. Cela est d'autant plus probable que nous voyons encore actuellement, malgré le degré de perfection donné aux procédés d'analyse, des observateurs obtenir des résultats très divergents.

Nous n'avons pas l’intention de faire l'historique complet des travaux ayant trait à l’acide carbonique de l’air; leur nombre est si grand, que leur examen nous conduirait trop loin. Mais il nous semble utile de passer en revue ceux de ces travaux qui sont devenus classiques et de discuter la valeur des méthodes employées.

Fourcroy et de Humboldt admettaient que l'air renferme 1 à 2 pour 100 d'acide carbonique; l’ordre de grandeur des quantités n’a été déterminé que par de Saussure et Thenard.

Dans la première série de ses essais ('), de Saussure place dans un ballon de 14° une certaine quantité d’eau de baryte; lorsque, apres un temps assez long, l'acide carbonique est absorbé, il recueille Le précipité de carbonate de baryte qui sert à fixer la proportion d’acide carbonique : il trouve que la moyenne de l’hiver est de 4"°!, 79 et celle de l'été de 7"°l,18 d'acide carbonique pour 10000"! d’air; son minimum est degl/26"(2);

Ces chiffres si divergents sont critiqués d’une manière très judi-

(1) Annales de Chimie et de Physique, 2° série, t. Il, p. 199. (?) Zbid., 2° série, t. IT, p. 170. Mission du cap Horn, WI. AUS

cieuse par Gay-Lussac ('), qui, dès ce moment, n’admet pas que des différences pareilles soient possibles, étant donnée l'intensité des phénomènes qui sont une cause de production ou d'absorption de ce gaz.

Dans une nouvelle série d'expériences (?), de Saussure trouve un minimum de 3,7 et un maximum de 6,2; il constate, en outre, que cette quantité augmente la nuit; il en trouve plus sur la monfagne que dans la plaine; ces chiffres sont généralement compris entre 4 et", et cette constance dans les résultats très nombreux est faite pour inspirer la confiance. Ils sont cependant très éloignés de la vérité: la cause d'erreur la plus grande que nous signalions dans les analyses de de Saussure, c’est l'emploi de rondelles de cuir graissé pour la fermeture de ses ballons. Il est facile de mettre en évidence la production abondante de l'acide carbonique par les graisses exposées au contact de l'air; les substances carbonées en général donnent lieu à une combustion analogue, surtout en présence des alcalis. Il est hors de doute que les chiffres si élevés que de Saussure a obtenus sont attribuables, en majeure partie, à la graisse des joints.

Le même reproche peut être adressé aux résultats de Thenard (°), moins élevés cependant (3,91 en moyenne). Le ballon employé par Thenard avait une armature métallique fixée avec du mastic. Le grand volume d’air employé a dû atténuer les causes d'erreur.

Brunner (‘), absorbant l'acide carbonique au moyen de chaux humectée, contenue dans un tube, qu’on pesait avant et après le passage d’un grand volume d’air, arrive à des résultats peu différents de ceux de de Saussure.

M. Léwy, en opérant en divers points du globe (*) le dosage de l'oxygène et de l'azote à l’aide de la méthode de MM. Dumas et Boussingault, recherche à la même occasion les proportions d’acide carbonique.

Il se sert comme absorbant de pierre pouce imprégnée d’une solu-

(1) Annales de Chimie et de Physique, »° série, t. IT, p. 204, note signée G. L. (2) Ibid, »° série, t. XXXVILL, p. 411, ett. XLIV, p. 5.

(5) Traité de Chimie.

(*) Annales de Chimie et de Physique, 3° série, t. IE, p. 305. (5) Zbid., 3° série, t. VIIL, p. 425, et t. XXXIV, p. 5.

RECHERCHES SUR L'ACIDE CARBONIQUE DE L'AIR. A .11 tion de potasse. L'emploi de la pierre ponce, imprégnée de liquides qui offrent ainsi une très grande surface aux gaz qui la traversent, a été conseillé par M. Boussingault et rend les plus grands services aux analystes.

Cependant les résultats obtenus par M. Léwy sont bien éloignés de ceux qui sont aujourd'hui généralement admis; les différences qu'il observe sont souvent énormes. Les chiffres qu’il donne pour l'air pris sur les montagnes des Andes sont tels, qu'ils ne peuvent être attribués qu'à des causes locales, d’une grande intensité, ou à des accidents dans les appareils. Les résultats sont évidemment à rejeter; les faibles quantités d'air sur lesquelles il opérait ont dû provoquer ces erreurs.

M. Boussingault a entrepris (") sur le même sujet une importante série de recherches. Il a employé la méthode de la pierre ponce potassée.

Ses dosages, faits à Paris, ont donné des chiffres variant entre 2,5 et 6,7 pour 10000 d'air.

La moyenne trouvée pour le jour a été de 4,0;

Celle trouvée pour la nuit a été de 4,3.

Le fait d’une augmentation de l’acide carbonique pendant la nuit, annoncé par de Saussure, reçoit donc une confirmation des recherches de M. Boussingault, ainsi que des travaux plus récents, et peut être regardé comme acquis.

Les observations simultanées, établies (?) par MM. Boussingault et Léwy à Paris et à Andilly, donnent des chiffres compris entre 2,8 et 5,2. Ces derniers chiffres sont tres voisins de ceux que l’on peut, à l'heure qu'il est, regarder comme exacts. En suivant l’énumération que nous venons de faire des procédés et des résultats correspondants, on remarque que le taux d’acide carbonique s’est abaissé à mesure que les procédés sont devenus plus parfaits.

Nous ne citons que pour mémoire le travail de Bineau (*), qui

(1) 4anales de Chimie et de Physique, 3° série, L. X, p. 456. (2) Zbid., 3° série, t. X, p. 430.

(3) Zbid., 3° série, t. XLII, p. 328.

observe des variations subites considérables, et les recherches de M. F. Le Blanc sur les atmosphères confinées.

M. G. Tissandier ('), employant un procédé imaginé par M. Hervé Mangon, et dont le principe est le même que celui de la méthode à laquelle nous nous sommes arrêtés, a fait plusieurs dosages d'acide carbonique dans des ascensions en ballon : 1l en a trouvé 2,4 à 800" d'altitude et 3,0 à 1000".

M. F. Schulze et d’autres observateurs allemands trouvent les résultats de de Saussure et de M. Boussingault trop élevés et constatent que les variations dans le taux de l’acide carbonique sont très faibles. M. Farsky obtient en Autriche une moyenne de 3,43; MM. Fittbogen et Haesselbart (?), M. Henneberg, dans diverses localités de l'Allemagne, des moyennes de 3,2 à 3,4; M. V. Pettenkofer, dans le désert libyque (*), des chiffres variant entre 4,4 et 4,9. Enfin, M. Cleasson (*) annonce une moyenne de 2,79, avec un maximum de 3,29 et un minimum de 2,37.

Malgré le grand nombre des travaux que nous avons cités et d’autres que nous passons sous silence, le sujet n’était point épuisé, puisque de nouvelles observations ont paru nécessaires.

A l'observatoire de Montsouris, on a institué une série de dosages d'acide carbonique. Les résultats publiés mensuellement dans les Comptes rendus des séances de l’Académie des Sciences montrent des variations très grandes dans la proportion de l’acide carbonique.

Il a même semblé ressortir de ces chiffres que ces variations avaient une coïncidence avec la direction des courants atmosphériques.

Ce dernier point de vue, tres original, offrait un côté séduisant. Sa confirmation eût eu des conséquences importantes pour l'étude des grands mouvements de l’atmosphère.

Enfin M. Reiset a dosé l'acide carbonique dans l’air de Paris et dans celui des environs de Dieppe, sur le bord de la mer, en absorbant ce gaz

(1) Comptes rendus des séances de l’Academue des Sciences, t. LXXX, p. 976. (?) Landwirtsh. Versuchsstat., 1856.

(3) Zeitschrift für Biologie, 1875.

(*) Berichte der Deutsch. Chem. Gesellsch., 1876.

RECHERCHES SUR L'ACIDE GARBONIQUE DE L'AIR. A.13 par de l’eau de baryte, qu'on titrait alcalimétriquement avant et après le dosage. Ses résultats, obtenus en donnant une grande précision à sa méthode, montrent que les anciens chiffres, encore adoptés dans ces derniers temps, sont beaucoup trop élevés et que les variations ne se produisent qu'entre des limites très restreintes. M. Reiset constate, en effet, que l'air atmosphérique contient en moyenne 2,94 d'acide carbonique pour 10000 d'air, avec des variations peu considérables; son maximum ne dépasse pas 3,41; encore ce dernier chiffre est-il tout à fait exceptionnel. Les variations notables constatées à l'observatoire de Montsouris lui paraissent dues à des erreurs d’expérimentation. M. Reiset ne croit pas que l'altitude puisse avoir une influence considérable : il critique les observations faites sur ce sujet par M. Trucho}

Ainsi, pour résumer les travaux contradictoires des savants qui ont étudié la constitution de l'atmosphère, au point de vue de sa teneur en acide carbonique, plusieurs questions, et des plus importantes, étaient discutées à l’époque où nous avons commencé nos recherches :

1° F a-t-ul heu d'adopter les cluffres donnés par les anciens observateurs, indiquant des proportions variant entre - et d'acide carbonique dans l'air, ou ceux des expérimentaleurs récents, qui regardent ces chiffres comme beaucoup trop éleves ?

2° La teneur de l'air en acide carbonique varie-t-elle, dans un méme lieu, entre des limites très écartées, ou se maintient-elle sensiblement constante?

3° La proportion d'acide carbonique est-elle la même dans divers points de la surface du globe?

4° Y a-t-ll ou non une différence considerable dans l'air des divers courants atmosphériques ?

5° Quelle est la moyenne générale de l'acide carbonique dans l'air?

Nos expériences ont été instituées pour répondre à ces questions, et nous avons cherché à leur donner un degré de certitude aussi grand que possible. Notre méthode est basée sur l'absorption de l'acide carbonique par la ponce potassée; ce gaz, ainsi fixé, est de nouveau

(1) Comptes rendus des séances de l’Académie des Sciences, t. XC, p. 1457.

Mission du cap Horn, Ul. A.4

dégagé et mesuré en volume. M. Hervé Mangon et M. Tissandier avaient déjà recommandé l’emploi de cette méthode. La mesure du gaz par le volume permet en effet un degré de précision très grand.

Nous devons dire pourquoi nous avons renoncé à la méthode qui consiste à déterminer l'acide carbonique par pesée, apres l’avoir fixé sur la ponce potassée. Nous regardons cette méthode comme inexacte et donnant des résultats trop élevés ; on constate facilement, en effet, que ces tubes augmentent de poids, alors même qu’on y fait passer de l’air exempt d'acide carbonique. Il y a une absorption manifeste d’oxygène, que nous ne cherchons pas à expliquer.

Pour mettre en évidence cette fixation, nous avons extrait l’air contenu dans des tubes à ponce potassée, scellés aux deux bouts et conservés depuis un certain temps. Cet air avait la composition suivante :

Tube n° 1. Tube n° 2. Tube n° 3.

OEÈNOL 066606000060 12,3 9,77 15,0 AZOLO Er rereete 87,7 90, 23 85,0

Les tubes ayant été, à l’origine, remplis d’air normal, il est donc hors de doute que de l’oxygène a été absorbé; par la méthode en poids, cet oxygène est compté comme acide carbonique.

On a voulu aussi savoir si la ponce ne pouvait pas agir sur les gaz, en tant que corps poreux, et les condenser à la manière du charbon.

Dans ce but, on a fait passer un courant d’air dans un tube à ponce potassée et l’on a extrait ensuite, par le vide et à chaud, l'air qui s’y trouvait renfermé; cet air était mesuré et remplacé dans le tube vide d'air par de l’eau. On a trouvé que l’air extrait et l’eau rentrée avaient sensiblement le même volume. Exemples :

Tube n° 1. Tube n° 2.

AT EXETAI Lee see eo EC UC 126°° NOTES DÉTIRNHRED oo ondosososoutous 197 112%

11 n’y a donc pas eu de condensation d’air, due à la porosité, et l’augmentation de poids constatée dans les tubes à ponce potassée, traversée par de l’air exempt d’acide carbonique, ne peut être due qu’à la fixation de l’oxygène.

Description de la méthode adoptée pour le dosage de l'acide carbonique dans l'air.

Nous avons pensé qu'il y avait intérêt à chercher un procédé permettant d'effectuer des prises d'air loin du laboratoire et de conserver ces prises jusqu'au moment où l'analyse en est possible. Ce procédé peut se comparer, à certains égards, à celui que Regnault a employé pour effectuer ses prises d'air, pour le dosage de l'oxygène. Mais il offre plus de difficultés, en ce sens qu’il faut procéder sur place à la mesure de l'air employé, l'acide carbonique contenu dans cet air étant seul emporté au laboratoire, pour être extrait et déterminé en volume.

L'absorbant qui nous a donné les meilleurs résultats estune solution concentrée de potasse, débarrassée d'acide carbonique et d'acide sulfurique. Une pareille solution absorbe l'acide carbonique avec une énergie très grande, surtout lorsque, imbibant la ponce, elle se présente sous une surface multipliée.

Nos premiers essais ont été faits à l’aide de tubes bouchés à un bout X (P/. 1, fig. 1), de 1" de long, portant à l’autre bout un bouchon de caoutchouc muni de deux tubes, dont l’un plonge jusqu’au fond et amène l’air, qui traverse la ponce potassée garnissant le tube et qui se dépouille ainsi de son acide carbonique. Des obturateurs en caoutchouc fermaient, après la prise, les deux tubes à l’arrivée et au départ de l'air. Ces tubes nous ont donné des résultats satisfaisants chaque fois que l'extraction de l'acide carbonique suivait de près la prise d'échantillon.

Mais nous avons remarqué qu’au bout de quelque temps il se produisait, aux dépens du caoutchouc, et malgré les précautions prises pour empêcher tout contact de la potasse avec les bouchons, une certaine quantité d'acide carbonique qui, venant s’ajouter à celui de la prise, enlevait toute précision à ces dosages.

Cette observation nous a fait rejeter toute la série obtenue à l’aide de ce procédé.

Nous nous sommes arrêtés à un système nous mettant complètement à l'abri de la cause d'erreur que nous venons de signaler. Il

consiste dans l'emploi d’un tube de verre de o",00 de longueur et de o",020 de diamètre, préalablement lavé à l’acide sulfurique, étiré et scellé aux deux bouts et contenant de la ponce potassée. Ces tubes sont ouverts au moment de la prise et scellés immédiatement après avoir été traversés par une quantité d’air mesurée. Aucune cause ne pouvant modifier la proportion d'acide carbonique fixé, on peut les conserver, pendant un temps indéterminé, avant d'effectuer le dosage. La ponce employée a une grosseur uniforme, intermédiaire entre celles d’une lentille et d’un pois; elle a été, au préalable, calcinée avec de lacide sulfurique, puis lavée à l’eau et de nouveau calcinée avec de l'acide. On l’introduit, chaude encore, dans le tube préalablement étiré à l’un des bouts et, ce remplissage effectué, on étire l’autre bout de manière à permettre l’introduction de la potasse.

Remplissage des tubes. — La solution de potasse, préparée en faisant dissoudre r0f£8 de potasse à la chaux dans 14" d’eau, auxquels on ajoute 2ks de baryte hydratée, est décantée, après précipitation du sulfate et du carbonate de baryte, dans un grand flacon K (P/. I, fig. 1), dans lequel on a déjà introduit 200%" de cristaux de baryte hydratée pour maintenir un excès de cette base.

Le flacon K est fermé par un bouchon de caoutchouc traversé par deux tubes, l’un destiné à amener de l’air pur, après son passage dans un tube X rempli de ponce potassée, l’autre plongeant presque jusqu’au dépôt des cristaux de baryte, recourbé à angle droit à sa partie supérieure, et relié, par un caoutchoue muni d’une pince b, à une éprouvette graduée M, de root. Cette éprouvette est fermée par un bouchon traversé par trois tubes, dont l’un sert à l’arrivée de l’air pur; le second, relié au flacon K, amène la potasse dans le mesureur, et le troisième, plongeant au fond de l’éprouvette, forme siphon avec un tube en argent recourbé et terminé par une partie effilée. Cette éprouvette sert à mesurer le volume de la solution potassique nécessaire à l’imbibition de la ponce renfermée dans chaque tube, et cette opération se fait ainsi complètement à l’abri de l'acide carbonique de l’air. La partie effilée du tube en argent traverse un tube à T, portant à ses deux extrémités un tube en caoutchouc le fixant, en haut sur le tube en argent, et en bas

RECHERCHES SUR L'ACIDE CARBONIQUE DE L'AIR. A.47 recevant la partie étirée du tube à pouce. La branche latérale e du tube à T communique, par le tube d'en caoutchouc, avec une machine pneumatique, dont l'aspiration permet de faire passer automatiquement la solution de potasse dans l’éprouvette M, où elle est mesurée, puis de à dans le tube à ponce.

L'appareil étant disposé comme l'indique la /g. 1 et la solution potassique étant parfaitement limpide, pour remplir une série de tubes à ponce, on engage la partie effilée et ouverte de l’un d’eux dans le caoutchouc /. La pince a étant ouverte et les pinces b et c fermées, on pompe l'air du mesureur et du tube, puis on ferme la pince « et l’on place une pince mobile en d; alors, en desserrant la pince à, la potasse du flacon K s'écoule, par le siphon gi, dans le mesureur M, et, en réglant la vitesse par la pince b, on introduit le volume voulu de la solution potassique. Pour faire passer la solution mesurée de l’éprouvette M dans le tube T, la pince b étant fermée, on desserre légèrement la pince C; Pair pur rentre lentement dans le mesureur, chasse la potasse dans le tube T dont la ponce se trouve ainsi imbibée, et le remplit à la pression normale. Le tube est détaché du caoutchouc /, fermé rapidement par un obturateur et scellé immédiatement à la lampe d’émailleur.

La rentrée d'air dans le mesureur par le tube en argent n’est pas à craindre; ce tube étant capillaire, une goutte de potasse suffit à le boucher complètement; mais il faut avoir soin d’essuyer son extrémité avec du papier à filtrer avant de l’introduire dans la partie effilée d’un nouveau tube.

L'opération complète demande deux à trois minutes, et l’on peut remplir et sceller à la lampe une centaine de tubes dans l’espace de cinq à six heures.

Avant de commencer le remplissage, il est bon de faire circuler dans l'appareil un certain volume de solution potassique, que l’on reçoit dans un tube vide substitué au tube T et qu’on rejette; on enlève de cette manière les traces de carbonates alcalins qui peuvent adhérer aux parois de l'éprouvette M et des tubes qui s’y trouvent ajustés.

La ponce des tubes, qui ont une longueur de 0,85 à 0,90 et un diamètre de 0,020, se trouve suffisamment humectée avec 50° de la solution potassique. Cette dissolution n’est cependant pas abso-

Mission du cap Horr, WI. A.5

lument exempte d’acide carbonique; en effet, le carbonate de baryte est soluble en petite proportion. Il y a donc à faire une correction, faible il est vrai, pour l’acide carbonique préexistant. Comme le remplissage des tubes se fait par séries, cette correction est la même pour tous les tubes, chacun ayant recu un volume identique de solution potassique. Pour la déterminer, on prend trois tubes dans la série, un au commencement du remplissage, un au milieu et un à la fin, et l’on détermine, dans chacun, l’acide carbonique qu'il contient. On ne trouve pas entre ces tubes des différences dépassant 0°, 2 d’acide carbonique. Lorsque la potasse a été préparée avec le soin nécessaire, la correction ne dépasse pas 1% à r°,2.

Procédé de dosage de l’acide carbonique. — Pour opérer un dosage, on casse les deux pointes du tube et l’on y fait passer, à raison d'environ 31t par minute, un volume d'air mesuré par un gazomètre de près de 300! de capacité.

Il est utile de faire entrer l’air du côté opposé à celui qui a servi à l'introduction de la potasse. On note la température, la pression et l’état de l’atmosphère et l’on scelle le tube immédiatement après la prise.

Pour extraire l’acide carbonique absorbé et recueillir ce gaz dans une cloche graduée, on place le tube à ponce dans un manchon en verre C (PL. I, fig. 2), où 1l est maintenu à chaque extrémité par un bouchon de caoutchouc percé de deux trous, l’un traversé par les bouts du tube à ponce, l’autre laissant passer à la partie supérieure un courant de vapeur fourni par le ballon G. |

Le tube À est mis en communication par son extrémité d avec un ballon B de 300, surmonté d’un réfrigérant ascendant de 0,80 de longueur environ et de o",o1 de diamètre, et par son extrémité e avec une pissette d'acide sulfurique étendu de trois fois son volume d’eau. La partie supérieure du réfrigérant est reliée à une trompe à mercure par un caoutchouc muni d’une pincep. Après avoir ligaturé les raccords en caoutchouc et interrompu la communication entre la pissette S et le tube À, on brise, sous le caoutchoue, les pointes de ce tube et l’on fait le vide en quelques instants dans l'appareil en pompant l'air par la

RECHERCHES SUR L'ACIDE CARBONIQUE DE L'AIR. A.19 branche latérale / de la trompe à mercure (!), au moyen de la machine pneumatique. Pendant ce temps on fait marcher la trompe et l'on envoie dans le manchon C un courant de vapeur destiné à chauffer le tube À et à produire une certaine quantité de vapeur d’eau, qui entraine avec elle l'air emprisonné dans la ponce potassée.

Lorsque le vide existe dans l'appareil, ce qui est indiqué par le bruit see du mereure dans la trompe, on interrompt la communication entre la trompe et la machine pneumatique eu fermant la pince s; on cesse de chaufler le tube À, et l’on place une cloche graduée, lavée à l'acide et remplie de mereure, sur l'extrémité recourbée du tube de la trompe. Alors on desserre la pince a; l'acide sulfurique de la pissette S remplit rapidement le tube A et vient se déverser dans le bouilleur B, entrainé par la plus grande partie de l'acide carbonique mis en liberté. On replace la pince a; la trompe, n'ayant pas cessé de fonctionner, fait passer l'acide carbonique dans la cloche E; le liquide du tube A se vaporise rapidement et les vapeurs se condensent dans le réfrigérant et refluent dans le ballon B. Dans cette opération l’acide sulfurique n’a pas pu pénétrer complètement les grains de ponce, arrêté par des traces d'acide carbonique remplissant les espaces capillaires; aussi est-il nécessaire d'extraire complètement le gaz en faisant le vide dans l'appareil. Alors, en plaçant une pince en b et desserrant la pince &, on remplit de nouveau le tube A avec l’acide sulfurique dilué, et, resserrant la pince a, on laisse digérer la ponce dans le liquide acide pendant une heure environ. Après cette digestion on retire la pince b et l’on interrompt la communication entre le réfrigérant et la trompe à mercure ; puis, en envoyant de la vapeur dans le manchon C, on chasse tout le liquide du tube À, dont les vapeurs viennent se condenser dans le réfrigérant et refluer dans le ballon B; on met ainsi la ponce à nu et l’on dégage les dernières traces d'acide carbonique que la première opération n'avait pas mises en liberté. Il suffit alors de desserrer la pince pet de faire marcher la trompe, pour obtenir en quelques minutes le vide parfait dans l’appareil et recevoir dans la cloche E tout l’acide carbonique.

(1) Il faut avoir soin de se servir de mercure préalablement lavé à l'acide sulfurique; les cloches elles-mêmes ont été lavées par cet acide.

Il est utile d'attendre quelques heures pour retirer les dernières traces d’acide carbonique.

En prenant toutes ces précautions, le gaz n’entraîne jamais des quantités appréciables d’eau qui nuiraient à la précision du dosage.

On lit le volume du gaz extrait, avant et après l’introduction d’une solution concentrée de potasse, en faisant les corrections de température et de pression. La différence représente le volume d’acide carbonique dosé.

Cette opération qui, à la description, paraît assez compliquée, ne présente aucune difficulté dans l’application, Le rôle de l’opérateur ne consistant qu’à déplacer quelques pinces et à chauffer le bouilleur en temps opportun.

Remarques. — Quand on introduit le tube à ponce dans le manchon C, il est bon de placer l'extrémité par laquelle l’air est entré pendant la prise du côté de la pissette à acide sulfurique. L'opération se fait ainsi d’une manière plus régulière.

Pour déterminer la longueur qu’il convient de donner aux tubes à ponce potassée afin d'obtenir avec une certaine vitesse l'absorption complete de l’acide carbonique, on a fait l’expérience suivante : on a mis bout à bout trois tubes, dont le premier avait o®,50 de longueur et les deux autres chacun 0",25. On y a fait passer 200! d’air avec une vitesse de plus de 3° par minute, en se plaçant dans les conditions d’un dosage ordinaire. On a dosé l’acide carbonique dans chacun de ces tubes. Dans le second, on en a retrouvé 1,67 et dans le troisième o%,2. L’acide carbonique est donc presque entièrement absorbé dans la partie antérieure des tubes, et une longueur de o",75 est suffisante pour le retenir intégralement. Dans nos dosages, les tubes ont eu toujours de 0",90 à 1" de longueur.

Contrôle de la méthode. — Pour vérifier la sûreté et la précision de cette méthode, on a monté l’appareil indiqué par la ég. 3 de la P£. J. Deux tubes X et Y, à ponce potassée, permettaient de fournir de l'air exempt d'acide carbonique, se rendant dans un ballon G fermé par un bouchon traversé par deux tubes, l’un amenant l’air pur, l’autre capil-

REGHERCHES SUR L'ACIDE CARBONIQUE DE L'AIR. A.921 laire et relié à une burette graduée, contenant une solution titrée de ‘arbonate-de soude; une tubulure latérale, soudée sur le col du ballon, reliait celui-ci à un réfrigérant ascendant, dont l'extrémité supérieure communiquait avec deux tubes à ponce potassée À et B, destinés à fixer l'acide carbonique introduit en G et dilué dans l'air pur aspiré par le gazomètre V, d'une capacité de 2001,

Ce gazomètre porte un tube de Mariotte qui règle l'écoulement de l’eau et sa partie inférieure est munie d’un tube recourbé M, permettant de lire la pression de l'air contenu dans le gazomètre.

Avant de boucher le ballon G, on y a introduit 20° d'acide sulfurique pur, étendu de son volume d’eau distillée.

Avec ce dispositif, on a pu diluer une quantité rigoureusement déterminée d'acide carbonique dans un volume d’air connu, en introduisant graduellement la solution de carbonate de soude titrée qui, décomposée par l'acide sulfurique bouillant, se diffusait uniformément dans le courant d'air pur traversant le ballon.

On s’est du reste placé, autant que possible, dans les conditions d’un dosage ordinaire, en constituant un air contenant une quantité d'acide carbonique voisine de celle de l’air normal.

On a introduit graduellement, dans le ballon G, 95° de la liqueur titrée de carbonate de soude, contenant 60%,39 d’acide carbonique calculé à o° et 0,76; ce volume de gaz a été dilué dans 200! d'air privé d'acide carbonique. On constituait ainsi un air artificiel contenant environ —— de ce gaz. On a retrouvé, par le dosage, 59°%,5 d’acide carbonique dans le premier tube. La perte est de 0,89; elle est attribuable aux erreurs de prise et de dosage réunies. Cette différence très faible montre que la méthode est exacte. Dans le deuxième tube on n’a pas retrouvé d’acide carbonique.

La vérification, faite à l’origine de nos essais, eüt donné des résultats encore plus rapprochés si, comme on l’a fait depuis, on avait pris des précautions spéciales pour extraire du tube les dernières traces d'acide carbonique.

On a donc, dans cet air artificiel, dosé, pour 10000 parties d'air, 2,98 au lieu de 3,03 qui existaient réellement.

Cet air avait passé à raison de 2,150 par minute. Il y avait intérêt à

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savoir quelle était la limite de vitesse à ne pas dépasser, pour que l'absorption fût complète, car dans certains cas il pouvait être utile de faire les prises plus rapidement. Dans ce but, on a fait deux expériences comparatives, le 28 janvier 1881, par un temps couvert, la hauteur barométrique étant de 0,74 et la température de 11°,5.

Les deux tubes ont reçu le même volume d'air, soit r931",8 à o° et 0,76; mais l'air passait dans le premier tube à raison de 111,82 par minute et dans le deuxième à raison de 4,22 par minute.

Le tube n° r contenait : acide carbonique, 63,7, soit, pour r0000 parties d’air, 3,28. Le tube n° 2 contenait : acide carbonique, 63,43, soit pour 10000 parties d’air, 3,27.

Ainsi l’air passant dans les tubes, à raison de plus de 4° par minute, se dépouille complètement de l’acide carbonique qu'il renferme.

Dans le désir d'augmenter encore la vitesse du passage de l’air, on a fait une autre expérience semblable, le 2 février 188r, par un temps calme, la température étant de ro° et la hauteur barométrique de 0,758.

Chaque tube a reçu 200/!',0 d’air à o° et 0,760. L'air passait dans le tube n° 1 à raison de 21*,64 par minute. Il passait dans le tube n° 2 à raison de 51t,70 par minute.

Le tube n° r contenait : acide carbonique, 66%,0, soit, pour 10000 parties d’air, 3,30. Le tube n° 2 contenait : acide carbonique, 64,5, soit, pour ro000 parties d’air, 3,22. .

On à done pu atteindre une vitesse de près de Glt par minute sans perdre des quantités notables d'acide carbonique.

Mais, en général, dans nos dosages, par précaution, on n’a pas dépassé la vitesse de 31°, qui permet de faire une prise de près de 300! en une heure et demie.

Enfin, un contrôle qui nous a semblé utile était de voir si la quantité d'acide carbonique trouvée était rigoureusement proportionnelle à la quantité d'air employée; l’expérience a été faite le 16 janvier 188r, par un temps de neige; la température de l’air mesuré était de ro°; la hauteur barométrique, de 757,5.

Le tube n° r a reçu 397,2 d’air à o° et 0",760, soit deux prises. Le tube n° 2 a reçu 198/t,6 d’air à o° et 0,560, soit une prise.

La prise n° 2 était intercalée entre les deux prises du tube n° r.

Le tube n° r a donné :acide carbonique, 147%,0, soit, pour 10000 parties d'air, 3,70. Le tube n° 2 a donné : acide carbonique, 72,3, soit, pour 10000 parties d'air, 3,64.

Tous les chiffres obtenus pendant ces expériences de contrôle se rapportent à l'air de Paris, pris au Conservatoire des Arts et Métiers, dans la rue Saint-Martin. Ils nous permettent de dire que la méthode est précise, les erreurs n’atteignant que quelques unités de la seconde décimale. Nous croyons cette précision assez grande pour que ce procédé puisse être employé, à des intervalles de temps considérables, à l'étude des changements lents qui se produisent dans la teneur de l'air en acide carbonique. C’est pour cette raison que nous avons insisté sur la construction de nos appareils et la marche des opérations.

Les appareils définitivement adoptés pour effectuer les prises à la station du cap Horn et à celles qui étaient chargées d'observer le passage de Vénus sont construits de telle sorte que le rôle des observateurs était simplifié autant que possible, et consistait uniquement à faire passer un volume d’air, mesuré au moyen d’un gazomètre, dans un tube rempli de ponce potassée, qui était lui-même fixé dans un tube en fer-blanc, fermé aux deux extrémités par des manchons, s'adaptant au moyen d’un mouvement à baïonnette. Les tubes nous étaient rapportés et nous y déterminions l’acide carbonique qu'ils avaient absorbé.

Le gazomètre servant d’aspirateur et de mesureur consistait en une pipette en tôle galvanisé d’une capacité de 160! environ. Le jaugeage était fait au préalable. Cette pipette était placée dans un réservoir plein d’eau; elle était mobile et soutenue par une corde s’enroulant sur une poulie. En la laissant retomber par son propre poids dans le réservoir, elle se remplissait d’eau; puis, mise en communication avec les appareils d'absorption et soulevée à l’aide de contrepoids, elle servait d’aspirateur, faisant ainsi passer l’air avec une régularité suffisamment grande dans le tube à ponce potassée. Arrivée au haut de sa course, elle était remplie d’un volume d’air constant dont la température et la pression étaient mesurées. On a fait passer dans chaque opération la capacité de deux gazomètres. La disposition adoptée facilitait le tra-

vail de l'opérateur; la même eau servait indéfiniment, ce qui pouvait être un grand avantage dans certaines stations.

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