AIR ATMOSPHÉRIQUE

Les anciens considéraient l’air atmosphérique comme un élément; sa composition n’est connue que depuis les travaux de Lavoisier et de Schéele.

Brun et Jean Rey avaient constaté, un siècle et demi avant Lavoisier, que l’étain chauffé au contact de l’air augmente de poids.

llayen , l’un des contemporains de Lavoisier, remplaçait l’étain par le mercure, et arrivait aux mômes conclusions que Brun et Jean Rey.

L’augmentation de poids observée pendant la calcination des métaux n’indiquait pas si l’air était absorbé intégralement ou en partie.

Lavoisier reconnut le premier que l’air atmosphérique se compose de deux gaz, l’oxygène et l’azote, dont un seulement, l'oxygène, est absorbé par les métaux.

Nous allons décrire l’expérience mémorable qui conduisit Lavoisier à la découverte de la composition de l’air atmosphérique.

Lavoisier introduisit du mercure dans un malras dont le col très long et recourbé , s’engageait sous une cloche graduée, placée sur une cuve à mercure (pl. I, fig. 1).

La disposition de cet appareil lui permilde déterminer avec précision :

1° Le volume d'air sur lequel il opérait ;

2° Le volume de gaz absorbé pendant l’opération ;

3° Celui du gaz restant.

MkTALLOÏDKS.

Il chaufTa le mercure jusqu’à l'ébuUilion pemlant cinq jours consécutifs, et bien qu’il eût reconnu qu’après ces cinq jours le volume d'uir contenu dans la cloche n’éprouvait plus de diminution, il continua encore l’expérience pendant plusieurs jours, après lesquels il laissa refroidir l'appareil , et constata que 100 volumes d'air avaient été réduits à 73 volumes.

Une substance rouge cristalline s’élail formée à la surface du mercure ; cette substance était du peroxyde de mercure.

Lavoisier s’assura que le gaz qui restait dans la cloche avait des propriétés entièrement opposées à celles de l’air atmosphérique ; qu’il était impropre à la combustion et à la respiration. Ce gaz était l’azote.

Il introduisit ensuite dans une petite cornue le peroxyde de mercure qui s’était formé à la surface du mercure, le chaufTa jusqu’au rouge naissant, et vit qu'il se décomposait en mercure métallique et en un gaz qui était, comme il l’a dit, beaucoup plus propre que l’air atmosphérique à entretenir la combustion et la respiration des animaux. Ce gaz était l'oxygène.

Lavoisier avait donc retiré de l’air atmosphérique deux gaz différents : l’un, entretenant avec vivacité la combustion et la respiration, l’oxygène; l’autre, impropre à la combustion et à la respiration, l’azote.

Après avoir décomposé l’air atmosphérique, il voulut le reconstituer en mélangeant les deux gaz qu’il en avait extraits.

Il reconnut que l’azote qui restait dans la cloche graduée, mélangé à l’oxygène provenant de la calcination de l’oxyde de mercure formé pendant l’opération, produisait un gaz absolument pareil à l'air atmosphérique.

Tandis que Lavoisier exécutait ses expériences sur la composition de l’air , Schéele arrivait, de son côté, aux mêmes résultats.

AIR ATMOSPIIKRIQI'E. Ai

Le chimiste suédois constatait que les sulfures alcalins absorbent un des éléments de l’air (l'oxygène), et laissent un résidu gazeux impropre à la respiration et à la combustion (l’azote).

Les travaux de Schéele ont moins attiré l’attention que ceux de Lavoisier , parce qu’ils ne présentent pas la même évidence ; ce qui tient à ce que les sulfures ne peuvent pas, comme l’oxyde de mercure , restituer l’oxygène qu’ils ont absorbé.

Nous ferons observer que les procédés de Lavoisier et de Schéele, si remarquables d’ailleurs, laissent à désirer sous le rapport de la précision.

Ainsi , dans leurs analyses de l’air , ces deux chimistes trouvaient plus de 27 pour 100 d’oxygène, tandis que l’air n’en contient réellement que 21. Leurs procédés ont été perfectionnés dans ce siècle et amenés à une exactitude presque rigoureuse.

Composition de l’oir. — En appliquant à l'analyse de l’ai ries méthodes les plus exactes, on trouve que l'air contient en volume :

20,80 volumes d’oijrgi'nc,

79,20 — d’aiole.

Et en poids :

23,10 parties d'oxygène,

70,90 — d'nsote.

Ces nombres résultent des expériences faites par MM. Gay- Lussac, Brunner, Dumas et Boussingault, qui présentent une entière concordance.

Dans les circonstances ordinaires, l’air contient de 3 à 0 dix-millièmes d’acide carbonique, et de 6 à 9 millièmes de vapeur d’eau.

Les analyses d’air pris à de grandes hauteurs par Gay-Lus-

MÉTALLOÏDES

sac, celles qui oui été exécutées récemment à Paris par MM. Dumas et Boussingault, et répétées à Berne, à Genève, à Bruxelles, à Copenhague, paraissent établir l'uniformité de constitution chimique de l’atmosphère, quanta la proportion d’oxygène et d’azote qu’elle contient.

Cependant M. Lewy a constaté récemment que l’air recueilli sur la mer du Nord contient en poids 22,6 pour 100 d'oxygène, tandis que l’air de la terre en contient 23 pour 100.

M. Lewy attribue celte différence à ce que l’oxygène est plus soluble dans l’eau que l’azote, et que les animaux qui peuplent les mers ont besoin d’oxygène pour leur respiration. A mesure que ces animaux s’emparent de l’oxygène dissous, la surface de la mer qui est en contact avec l’atmosphère lui enlève une nouvelle quantité d’oxygène.

Dans l’air atmosphérique l’oxygène et l’azote se trouvent à l’état de simple mélange et non de combinaison.

La proportion de vapeur d’eau que contient l’air est sujette à de grandes variations. Elle dépend en général de la température de l’air et des niasses d'eau (|ui s’évaporent dans certaines localités.

La proportion d’acide carbonique est aussi très variable.

D’après M. Th. de Saussure, une pluie diminue la quantité d’acide carbonique contenue dans l’air. En traversant l'atmosphère, l’eau se charge d'acide carbonique et l'entraîne avec elle dans le sol ; ce gaz se dégage ensuite à mesure que la terre se dessèche.

l’n hiver froid, accompagné de gelées qui dessèchent lu terre, augmente la quantité d'acide carbonique de l’air; le dégel la diminue.

Au-dessus des grands lacs, la proportion d’acide carbonique est moindre qu’à la surface de la terre. La différence est de 0,5 sur 10,000 parties d’air. La quantité d’acide carbonique augmente dans les lieux habités.

AIR ATMOSniERiyl E.

Sur les montagnes très élevées, la proportion d'acide carbonique est plus considérable que dans les plaines, et ne pu-* rail pas varier pendant le jour et la nuit.

Dans les plaines, elle éprouve des variations notables; la proportion d’acide carbonique est plus forte la nuit que le jour de 0,34 sur 10,000 parties d’air. Ces changements, qui ont lieu ordinairement dans les premières heures après le lever du soleil, proviennent de la décomposition qu’éprouve l’acide carbonique sous l’influence des rayons solaires par les parties vertes des plantes.

MM. Doussingault elLcwy ont confirmé ces résultats et se sont assurés que l’air d’une ville contient un peu plus d’acide carbonique que l’air de la campagne. Sur 10,000 volumes, l’air pris à Paris contenait 3,190 d’acide carbonique, et l’air pris à Andillv, près Montmorency, seulement 2,089.

Parmi les différentes causes qui font varier la composition de l’air confiné, on doit citer surtout la respiration des hommes et des animaux.

D’après M. Dumas, un homme brûle, par l’effet de sa respiration, tant en carbone qu’en hydrogène, une quantité équivalente à 10 grammes de carbone par heure. L’air sortant des poumons contient en moyenne 4 pour 100 d’acide carbonique.

La combustion est aussi une des causes de l’altération de l’air; 1 kilogramme d’acide sléariquo verse, en brûlant dans une capacité de 50 mètres cubes, près de 4 pour 100 d’acide carbonique.

De nombreux appareils d’éclairage peuvent donc faire varier aussi la composition de l’air confiné.

Les substances organiques abandonnées à l’air se décomposent et transforment l’oxygène de l’air en acide carbonique.

On voit donc que plusieurs causes tendent constamment à faire varier la composition de l’air et à diminuer la propor-

MÉTALLOÏDES

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lion il*' l'oxygène qu’il ooiilieut eu le transformant eu acide carbonique: ce sont la combustion, la respiration des animaux, la décomposition spontanée des matières organiques, etc.

Mais comme la masse de l’atmosphère est très considérable, les phénomènes qui s’accomplissent à la surface du globe no modifient que faiblement la composition de l'air. Cependant, les causes d’altération étant permanentes, on peut prévoir une époque où l'atmosphère se trouverait sensiblement dénaturée, si la végétation ne décomposait pas chaque année l’acide carbonique qui s’est produit aux dépens de l’oxygène de l’air. Les belles expériences de Priestley, d’Aimé, de Th. de Saussure, ont prouvé, en effet, que les parties vertes des végétaux ont la propriété de décomposer l’acide carbonique sous l’iulluence de la lumière solaire, en s’appropriant le carbone et en restituant à l’air l’oxygène engagé en combinaison avec le carbone. Ainsi se trouve maintenu le rapport qui existe dans l’air atmosphérique entre l’oxvgène et l’azote.

En comparant les analyses de l’air atmosphérique fuites par Gay-Lussac il y a quelques années, avec celles qui ont été entreprises dans ces derniers temps, on reconnaît que les proportions d’oxygène et d’azote contenues dans l’air n’ont pas varié. Cependant les méthodes analytiques, très perfectionnées d’ailleurs, n’étant pas d’une exactitude absolue, il pouvait se fuire que la composition de l’atmosphère éprouvât des variations très faibles, qui ne deviendraient appréciables que dans un grand nombre d’années.

Propriétés de l’nir. — Phénomènes de eombusliondmiKl nir. — On conçoit que les propriétés de l'air atmosphérique se composent de celles des deux gaz qui le constituent: l’action que l’air exerce sur un corps simple ou composé n’est autre que l’ensemble des actions de l’oxygène et de l’azote sur ce corps.

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Quant à sos propriétés générales, l’air atmosphérique doit être considéré comme un fluide élastique permanent, inodore, insipide, incolore, dont la densité, représentée par l’unité, sert de terme de comparaison pour la densité des autres gaz.

Un litre d’air sec, sous la pression de 0",760, et à la température de 0°, pèse 1 ‘',2937.

La combustion dans l’air résulte de la combinaison d’un corps combustible ou de scs éléments avec l’oxygène atmosphérique. Dans toute combustion, l’oxygène est absorbé et l’azote ne subit aucune altération.

Les produits de la combustion sont par eux-mêmes impropres à la combustion et l’arrêteraient bientôt s’ils ne se trouvaient remplacés par une nouvelle quantité d’air, dont l’oxygène vient entretenir constamment la combustion qui a commencé. De là la nécessité d’établir dans les foyers ce que l’on appelle un tirage, pour entretenir la combustion.

On sait que le bois brûle imparfaitement lorsque les produits de la combustion s’élèvent avec difficulté. Au contraire, la combustion est énergique dans un courant d’air rapide. En soutriant sur un corps qui brûle, on peut augmenter la vivacité de sa combustion jusqu’à le faire brûler comme dans l’oxygène pur : ainsi un barreau de fer chauffé au rouge et présenté à la tuyère d’un soufllet de forge brûle en lançant des étincelles éclatantes.

C’est sur ce principe qu’est fondée la construction des soufflets ordinaires, ainsi que celle des machines soufflantes employées dans les usines.

La combustion dans l'air étant le résultat de la combinaison des différents corps avec l’oxygène, on conçoit qu’elle doive s’arrêter si l’accès de l’air est supprimé. Ainsi on éteint du charbon en le recouvrant d’une cloche ou en l’enfermant dans un étouffoir.

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L’état de division des corps exerce une grande millième sur leur combustibilité; le fer, le charbon, les sulfures, etc., nui ne brûlent en général qu’à une température assez élevée, s’enflamment à la température ordinaire quand ils se trouvent exposés à l’air dans un grand état de division. Les corps qui présentent ce. phénomène sont appelés corps pijroplwriiiues ; leur inflammation est produite par le dégagement de chaleur qui résulte de la condensation de l’air absorbé par leurs pores.

La combustion d'un corps allumé ne persiste que parce que la chaleur développée par lu combustion d’une partie de sa masse porte les parties voisines de celles qui brûlent à la température nécessaire pour les faire brûler elles-mêmes. Au contraire, la combustion s’arrête lorsque le corps allumé éprouve un refroidissement tel qu’il ne puisse plus se combiner avec l'oxygène. Ainsi, un morceau de fer porté au rouge brûle dans l’oxygène pur et s’éteint dans l’air atmosphérique, parce que l’azote de l’air, en le refroidissant, arrête sa combustion. I)e même aussi, un jet d'air trop rapide, dirigé sur une bougie, éteint la flamme en abaissant sa température. Un charbon allumé s’éteint rapidement lorsqu’on le place sur une lame de fer qui le refroidit.

Les gaz, de même que les corps solides, cessent de brûler lorsqu’ils sont en contact avec des corps qui les refroidissent. Ainsi, une toile métallique à mailles très serrées introduite dans une flamme la refroidit assez pour qu’elle ne puisse la traverser. Ce principe a fourni à Davy l’idée ingénieuse de la lampe de sûreté. Cet instrument se compose d’une lampe à huile entourée d’une toile métallique très fine. Lorsqu'on porte cette lampe dans un mélange explosible, il se produit une détonation dans l’intérieur; mais l'inflammation ne se communique pas à l’extérieur, la flamme étant refroidie par la toile métallique.