HYDROGÈNE
L’hydrogène a été découvert au commencement du xvn* siècle; mais il n’est bien connu que depuis l’année 1777, où Cavendish a décrit ses principales propriétés.
Ce gaz a été nommé d’abord air inflammable , puis hydrogène (générateur de l'eau), des deux mots grecs : Oiwf,, eau; yt >vâw, j’engendre, parce qu’il est un des cléments de l'eau.
L’hydrogène est un gaz permanent , incolore , insipide , inodore s’il a été purifié : souvent il exhale une odeur légèrement alliacée due à la présence d’un carbure d’hydrogène, ou
MÉTALLOÏDES
à des traces d’acide sulfhydrique et d’hydrogène arsénié. On le rend inodore en le faisant passer dans des dissolutions de sels de plomb, d’argent ou de mercure.
L’hydrogène est le plus léger de tous les corps. La densité de l’air étant prise pour unité à la température de 0° et sous la pression normale de 0m,76 , celle de l’hydrogène est égale à 0,06926. Un litre d’hydrogène pèse 0,r, 08957.
Ce gaz est donc environ quatorze fois et demie plus léger que l’air (un litre d’air pèse l'r,2937).
On constate la légèreté de ce gaz à l’aide d’une éprouvette remplie d’hydrogène, que l’on sort de l’eau verticalement et que l’on renverse ensuite. L'hydrogène s’échappe aussitôt, et est remplacé par l’air atmosphérique.
Si, au contraire, on soulève l’éprouvette en laissant son orifice tourné du côté de l’eau , l’hydrogène y reste pendant un certain temps.
Enfin , si l’on met l’éprouvette contenant l’hydrogène en communication, par son orifice, avec une autre éprouvette remplie d’air atmosphérique , en renversant les deux éprouvettes de telle sorte que celle qui contient l’air se trouve en dessus, et l’éprouvette d’hydrogène en dessous, on reconnaît que l’hydrogène a pris la place de l’air atmosphérique, et l’air celle de l’hydrogène.
L’hydrogène traverse facilement des corps qui seraient presque imperméables pour d’autres gaz. Si l’on place une feuille de papier à une petite distance d’un orifice par lequel de l’hydrogène se dégage, le courant gazeux traverse le papier sans changer de direction , et l’on peut l’enflammer de l’autre côté de la feuille de papier. Mais l’hydrogène ne traverse pas les minces pellicules de verre qu’on souille à la lampe (M. Louyet). L’hydrogène que l’on conserve dans une éprouvette fêlée sur l’eau ou sur le mercure finit par s’échapper complètement.
1IYDH0GKNE.
L’hydrogène n’entretient pas la combustion, mais il est très combustible : ainsi, une bougie plongée dans l’hydrogène enflamme les premières couches de ce gaz, parce qu’elles sont en contact avec l’air, et s’éteint en pénétrant dans les autres couches (pl. III, lig. 8).
L’hydrogène est impropre à la respiration, sans pourtant être délétère : un animal ne meurt dans l’hydrogène que faute d'oxvgène; ce gaz introduit dans les poumons n’y produit pas de désorganisation.
L’hydrogène est le plus réfringent de tous les gaz. Il réfracte la lumière environ six fois et demie plus que l’air atmosphérique.
Ce gaz, en brûlant dans l’air, se combine avec l’oxygène et forme de l’eau : sa flamme est jaune et peu éclairante, parce qu’elle ne contient aucune particule solide.
L’hydrogène est à peine soluble dans l’eau , qui n’en dissout qu’un centième et demi de son volume. On peut donc le recueillir sur l’eau ; mais pour l’obtenir pur il faut le re- ' cueillir sur le mercure, parce que l’eau tient en dissolution de l’oxygène, de l’azote et de l’acide carbonique, qu elle laisse dégager en partie, lorsqu’elle est traversée par un courant de gaz.
Action «le l'hydrogène mut l'oxygène. — L’oxygène et l’hydrogène n’exercent l’un sur l’autre aucune action à la température ordinaire ; mais à 400° ou 500° , les deux gaz se combinent et produisent de l’eau.
On observe que celte combinaison se fait dans le rapport de 2 volumes d’hydrogène pour 1 volume d’oxygène.
La combinaison de l’hydrogène avec l’oxygène se produit aussi sous l’influence de l’étincelle électrique ou de la mousse de platine et de plusieurs corps très divisés qui n’agissent que par leur présence.
L’hydrogène, en se combinant avec l’oxygène, produit une
MÉTALLOÏDES
température très intense. On profile de la température élevée qui résulte de la combustion de l’hydrogène pour fondre certains corps réfractaires.
Le mélange d’hydrogène et d’oxygène, appelé mélange détonant, détermine la fusion du platine qui résiste à la température des feux de forge.
Pour opérer la fusion du platine et d’autres corps réfractaires, on peut placer dans des récipients séparés 2 volumes d’hydrogène et 1 volume d’oxygène, en déterminer l’émission, et faire arriver ces deux gaz sur la flamme d’une bougie; on obtiendra ainsi une flamme jaunâtre à peine éclairante, mais qui possède des propriétés calorifiques très développées.
Un mélange d’hydrogène et d’oxygène, renfermé dans un flacon que l’on présente à la flamme d’une bougie, produit une violente détonation et donne naissance à de l’eau. L’étincelle électrique peut enflammer aussi le mélange détonant.
La détonation est occasionnée par la condensation instantanée de la vapeur d’eau au contact de l’air froid. L’eau liquide occupant un volume près de 1,700 fois moindre que la vapeur, il se forme momentanément un vide dans l’intérieur du flacon, où l’air pénètre subitement et détermine une détonation assez forte qui peut causer la rupture du flacon ; aussi doit-on entourer le flacon d’un linge quand on fuit celle expérience.
On produit encore une forte détonation en enflammant un mélange d’hydrogène ou d’oxygène contenu dans des bulles de savon, l’our faire celle expérience, on introduit un mélange détonant dans une vessie garnie d’un robinet portant un tube ellilé qui plonge dans de l’eau de savon. On comprime la vessie; le gaz qu’on en fait sortir forme des bulles que l’on enflamme, et une détonation se fait entendre aussitôt.
Une succession rapide de détonations dans un tube de verre peut donner naissance à un son musical.
HYDROCÈNK.
On constate ce phénomène en entourant d’un large tube ouvert aux deux bouts une flamme d’hydrogène produite par du gaz sec qui se dégage à l’extrémité d’un tube eflilé. De la série de détonations qui mettent en vibration la colonne d'air résulte un son dont l’intensité varie avec le diamètre et la longueur du tube.
L’appareil employé pour cette expérience porto le nom d harmonica chimique.
La flamme d’un mélange détonant, à peine visible par ellemême, acquiert un éclat que l’œil a peine à supporter, par le contact de certains corps solides, tels que le platine, et principalement la chaux. Celte lumière a été appliquée à l’éclairage des microscopes à gaz.
La propriété que possède la mousse de platine d’enflammer l’hydrogène a servi à construire un briquet particulier, qui porte le nom de briquet à hydrogène, dont on doit linvention à Gay-Lussac.
Dans cet appareil, l’hydrogène se produit par la réaction du zinc sur l’acide sulfurique et l’eau : le gaz peut sortir par un robinet et traverser une petite grille de cuivre contenant de la mousse de platine qui détermine l’inflammation de l'hydrogène.
Le gaz so dégage dans une cloche qui contient un cylindre de zinc suspendu par un lil un peu au-dessus de son orifice ; cette cloche plonge dans un manchon à moitié plein d’eau acidulée ; le gaz repousse peu à peu le liquide de la cloche, le chasse bientôt complètement et empêche l’acide de réagir sur le zinc lorsque la cloche est remplie d’hydrogène : par cette disposition ingénieuse, le morceau de zinc se trouve préservé de l’action de l’acide lorsque la cloche est remplie d'hydrogène, et peut servir pendant longtemps (pl. 111, fig. 9).
Préparation de l'hydrogène. — L'hydrogène s’extrait
MÉTALLOÏDES
dp l'eau, qui est formée «l'oxygène et d'hydrogène. Ce liquide, mis en contart avec un corps très avide d’oxvgènc, se décompose et dégage de l'hydrogène.
Les métaux ayant en général une grande aflinité pour l’oxygène, on les emploie dans la préparation de l’hydrogène.
Certains métaux, tels que le potas ium et le sodium, décomposent l’eau à froid : un fragment de potassium, introduit dans une éprouvette pleine de mercure, qui contient une petite quantité d’eau à sa partie supérieure, dégage de l’hydrogène, et il reste en dissolution dans l’eau de l’oxyde de |K>tassium (potasse).
On peut préparer l’hydrogène en faisant passer de la vapeur d’eau sur du fer chauffé au rouge ; l’eau est décomposée, son oxvgène se combine au fer pour former de l’oxyde de fer magnétique, et il se dégage de l’hydrogène.
L’appareil que l’on emploie se compose d’un tube de porcelaine contenant des fils de fer et chauffé dans un fourneau long. Le tulie de porcelaine communique, d’un c«‘ité avec une petite cornue de verre dans laquelle on a introduit quelques grammes d’eau, de l’autre avec un tube à dégagement qui s’engage sous une éprouvette remplie d’eau (pl. Il, lig. 0).
On commence par faire rougir le tube de porcelaine, et l’on fait ensuite passer la vapeur d’eau sur le fer, en plaçant quelques charbons sous la cornue de verre : on voit bientôt l’hydrogène se dégager avec rapidité.
On prépare toujours l’hydrogène dans les laboratoires en décomposant l’eau par le zinc en présence de l’acide sulfurique.
Le zinc seul n’ayant pas assez d’affinité pour l’oxygène pour décomposer l’eau à la température ordinaire, on ajoute de l’acide sulfurique au mélange d’eau eide zinc : l’eau est alors décomposée par le zinc sous l’iiilluonce de l’acide sulfurique ; son oxygène se combine au zinc pour former de l’oxyde de zinc, qui, s’unissant à l’acide sulfurique, produit du sulfate
EAÜ.
Je zinc, qui resle en dissolution dans l’eau, et l’hydrogène se dégage.
L’appareil se compose d’un flacon à deux tubulures, dans lequel on introduit du zinc en grenailles ou en lames fpl. II, fig. 5).
On adapte à l’une des tubulures du flacon un tube à recueillir les gaz, et .à l’autre un tube à entonnoir, par lequel on verse de l’eau, jusqu’à ce que l’extrémité du tube à entonnoir plonge dans le liquide.
Le tube à dégagement s’engage sous une éprouvette remplie d’eau.
En versant par le tube à entonnoir quelques grammes d’acide sulfurique, on produit un rapide dégagement de gaz, qui permet d’en recueillir plusieurs litres en quelques minutes
Usager «le l'hydrogène. — L’hydrogène est employé dans les laboratoires de chimie pour réduire les oxydes et les ramener à l’état métallique; les métaux réduits par l’hydrogène sont en général très purs. L’hydrogène sert encore à isoler quelques métaux de leurs combinaisons avec le chlore et le soufre.
On emploie l’hydrogène pour gonfler les aérostats ; toutefois, dans cette dernière application, on le remplace souvent par le gaz provenant de la distillation de la houille.
COMBINAISON DI L'HTDHOCÈNI AVEC l'OXTGÈNE,
EAU
L'eau a été, ainsi que l’air, considérée comme un élément jusqu’à la fin du siècle dernier.
Vers l’année 1781, Priestley, Wall et Cavendish reconnurent que l’hydrogène, en brûlant dans l’air, produit (b* l’eau.
métalloïdes.
En 1789, Lavoisier démontra que l’eau est eomposée d’hydrogène et d'owgène, et <|ue ces deux gaz forment, en se combinant entre eux, une quantité d’eau représentée par la somme de leurs poids.
Composition de Tenu. — Un prouve que l’eau est formée d’oxygène et d'hydrogène :
1° En cullainmant un jet d’hydrogène sec au-dessous d’une cloche ; on la voit se recouvrir intérieurement de gouttes d’eau, dont le nombre augmente tant que dure la combustion (pl- III, lig. 7).
2° En mettant l’eau en contact avec des métaux qui la décomposent, soit à froid, comme le potassium, soit à une température élevée, comme le fer, l’étain, etc. Dans celle décomposition, l’oxygène de l’eau se combine aux métaux et l’hydrogène se dégage.
3° En décomposant l’eau à l’aide de la pile, l’oxygène se rend au pèle positif et l’hydrogène au pèle négatif. Le volume du premier de ces gaz est sensiblement moitié de celui du second.
Ces expériences démontrent que l’eau est formée d’hydrogène et d'oxygène, mais il reste à fixer exactement le rapport do ses deux éléments.
Pour reconnaître dans quels rapports en volumes l’hydrogène se combine avec l’oxygène pour former de l’eau, on fait un mélange d’oxvgène et d'hydrogène purs dans un tube de verre gradué, placé sur une cuve à mercure ; on fait passer ce même mélange dans un autre tube à parois très épaisses et très résistantes, nommé eudiomèlre. On enflamme les deux gaz en les soumettant à l’action d’une étincelle électrique. On reconnaît dans celte expérience que 2 volumes d’hydrogène se combinent toujours à 1 volume d’oxygène pour produire de l’eau. Si, par exemple, le mélange est formé exncte-
EAl'.
ment tic 2 volumes d’hydrogène et de 1 volume d’oxvgène, il disparait entièrement; s’il était composé de 2 volumes d’hydrogène et de 2 volumes d’oxygène, il resterait 1 volume d'oxygène après le passage de l’étincelle élpctrique ; et si enfin le mélange était formé de 3 volumes d’hydrogène et de i volume d’oxygène, on retrouverait 1 volume d'hydrogène après la détonation.
Ainsi l’eau est formée par la combinaison de 2 volumes d’hydrogène et de 1 volume d’oxygène. Ces rapports, exprimés en poids, correspondent à 88,888 d'oxygène et à 11,112 d’hydrogène.
L’eau peut être solide, liquide ou gazeuse. Nous l’examinerons sous ces différents états.
