CHARBON DE BUIS
Le charbon de bois est le résidu fixe qui provient de la dislillalioii du bois ou de sa combustion incomplète. Le bois, séché à Tair, présente a peu près la composition suivante :
Carbone 38,5
Eau combinée 35,5
Cendres 1,0
Eau libre 25,0
On voit donc que si, par la distillation, le bois pouvait se décomi)Oser en eau et en carbone, on devrait obtenir S8,6 pour 100 de carbone. Mais on ne saurait éviter, pendant la
t:n«RiinN iig boin. lOS
j dÎNlillalion du liois. In pruiluclion de gn/ liv<lrogèno carboné, I d'oxydfl de cnrbone, de goiiilron, d'acide acétique, tous corps Iqui rontierincTil du rnrbone. Aussi les inctl)ixiesles plus par- 1 faites ne dnnnent-elk>s que 27 à 28 [loiir 100 île charbon. Les I procèdes ordinaires de cnrbonisalion employés dans les forêts ' n'en donnent que 17 à 18 pour 100.
' On fabrique le charbon de bois pur deu\ prucédés ditlérenls. he premier, qui est le plus usuel , s'exéeulc on plein air, el porte le nom de procédé dti [orés». Dans le second procédé, I on emploie des vases dislillatoires, qui permcLient non seulement de recueillir le charbon de bois, mais encore de condenser les produits volatils, riches en acide acétique et en esprit de bois , qui se sont formés pendant la distillation du ' bois. Nous décrirons ici le procédé des forêts (pi. VH, fig. 19). Carbonûatiùn en mtule$. — Le charbon se fabrique ordinairement, dans les forêts, par un procédé qui porte le nom de earhtmiiation m tmuUs, ou de carbonisalion dts foréit.
Dans le procédé habituel de la carbonisation en meules, on contmeoce par établir, au centre d'une aire plane circulaire, trois ou quatre montants verticaux qui forment une cheminée de 0~, 30 environ de diamètre, autour de laquelle le bois .>»' range circulaîrement sur trois étages, de façon que l'axe de chaque bâche se trouve compris dans un plan vertical passant par l'axe de la meule. Les gros morceaux sont au centre, les petits à l'extérieur. On couvre la meule avec des feuilles el de la terre. On l'allume en découvrant la cheminée et en jetant au centre de la meule du charbon embrasé que l'on recouvre de menu bois. A la base el à l'extérieur de la meule, on perce des trous qui restent ouverts pendant toute la durt'e de la carbonisation, et qui servent à introduire l'air nécessaire l'i l'opération. On laisse la cheininée ouverte pendant cpielqucs heures pour que la combustion s'établisse au centre de la meule, el on la remplit de temps en temps avec du menu
1 i^rij.- <i,jvv -r. tta prce li^ évtmts<(ans • «a partir «upcrinirp. l'i»
%m irp^ pendant (]iii*lquM ; fMi ttILe (ufBW deriatt Umàm et pn-sijiM: innifnnrte, ce ^ ini)«|Dv qoe U rarfatmisatioo Kt arberéc <i*m nUe fMrtie de la m*iiW. On perce de namieaa le^évmtsJi' êépigeÊia/l à tt~,30. 0~.iO aii-d>-««otr> d» pirmicrs. el l'an OKÊtàwat aiaâ jusqu'à ce que le« oenls de ilégagraieitt a^ - rirent prie des irou* d« la bKse de la i»eul«. i|ui rtsleiil •■rerto eoortiwmept. Feiidaot celte opération, la meule s'est . ', el le bois s'esl (raR<iIbnné en diarixm. 1
Pr*prlé«é» gimirmUm «■ ■»»»— de feataL—Le charbon de bois est dense lorsqu'il provient de la calcïiwUon de bois durs, et très léger lorsqu'il a été produit avec du faois blanc. Le charbon de bois conserve toujours la forme da Ikhs qui l'a produit.
Quoique friable, le cbarboa est très dur, aussi remjdme-t-oa KiuveiU pour le polissage du cuivre et du bronze.
La combuBtibilîlé du charbon de bois varie avec st dennté ; le charbon de chêne , qui est très dense , s'enflamme plus difficilement que le charbon de bourdaine, qui est Irës léger ; aussi ce dernier est-il préféré pour la préparation de la poudre A tirer.
Im, méthode que Von n employée pour carboniser le bois exerce aiiHsi de l'influence sur In combustibilité du charbon, el l'on pcnl dire que le clinrlnin préparé par la distillation est
ciunnoN RE ROIS. lOft
r toujours plus U''(;(<r et plus rombusUMo que celui qui a été I obtenu par la rurbuiiîsalion en meules.
Le rlinrhon ne rommence a brùItT f|u'(i la température de " 240' ; mais au moment où on lo sort îles nx-iiles, il est sou vt'til pyropliorique. Introduit dans les niufjiisins lorsqu'il est enroro rhaud, il s'embrase quelquefois spoiilanémenl; cette inllammabiljte est duc à la Taculté que possède le charbon d'nbsorber l'air atmosphérique en laissant dégager de la chaleur.
Le rlmrbon décompose l'eau à une tcmiiérature rouge, l/liydrngène de l'eau devient libre, el son o\ygène s'unit au carbone pour former de l'oxyde de carbone cl de l'acide carbonique.
Celte divomposition se fait ordinairement ilans un tube de porcelaine rcm^ili du bitiiiù quu l'ou a jucalablemenl calcinée afin de la débarrasser des gaz qu'elle contient encore (pi. II, flg. 6). Ce tube communique d'une part avec une petite cornue remplie d'eau, et de l'autre avec un tube de verre propre à recueillir les gaz. Lorsque le charbon est incandescent, on porte à.rébullition l'eau de la cornue, et la vapeur, en passant lentement sur le charbon, donne naissance à des gaz qu'on n^oîl dans des éprouvettes. Ainsi l'eau, dans son contact avec le charbon rouge, peut donner des gaz inflammables qui sont principalement l'hydrogène et l'oxyde de carbone. C'est à cause de cette décomposition que l'on active la combustion du charbon en l'arrosant d'une petite quantité d'eau : cette propriété est du reste bien curmue des forgerons.
La proportion de cendres que laisse un charbon eu brûlant varie avec l'essence de bois qui l'a produit.
Le charbon de bois est très poreux ; il absorbe en se refroidissant une grande quantité de gaz et de vapeur d'eau ; le charbon ordinaire exposé Â l'air contient 10 à 12 pour lOf
109 KL-tJOJ-OiUS.
frui; 3 ot naunù rocMiucU-ur de U cbale-ur H de VvkrbirilP.
Ed le ralrminl, on lui f»l penlre les içiz qu'il a alisurbé», et un te transfunnc en brmût, qui nioduil la clialtrur cl râtirtririt^ ; lUns cet êUI, il peut senir à envelopper le pied dcB panlonnerres, cl furtlîter l'écouleiuenl du lluide électrii[uo dans le sol.
Lorsipi'on fait coinn)uni<[uer deux mon^aux. de charbon cati-iiif^ et Uilli-s en pointe a%TC \es dcu\ p<^les d'uue forte pïk>, et que l'on rapprorhe gnuluvUetnent les cjktrémîlés iIh cbarlwns, on tr>îl 3p|*araltre une riArté des plus vives qui ne peut *lrc comparée qu'à cdie du soleil : celte lumière n'œl piK plus forle dans l'air (pic dans le vide; aussi l'expériean ce fait-i-lleordinuireiiientdiinsuii vase déterre où luvidesélé fail pn-alahlcnienl. On voit la pointe du charbon placé au pdl« n^alif de la pile se creuser, tandis que le charbon ptaré au paie positif se recouvre d'un dêpi'kt charbonneux : re qai SGmhle indiquer qu'il s'est fait un transport de charlxin d'un p<Me à l'autre {pi. VI, 6g. 17).
Le charbon de bois a la proprié^ d'absorber les rosières rolorantes; il peut même opérer la séparatioD d'un grand nombre de corps inorganiques. Il est probable que les corps absorbés par le charbon contractent avec lui une^rle d'adhérence et se fixent à sa surface comme les mordants et les matières colorantes i la surface des tissus. Les matières organiques qui ont été absorbées par le charbon peurent être retirées sans avoir subi de modification.
Les propriétés décolorantes du charbon sont d'autant plus développées, que le charbon est plus poreux ; on les constate surtout dans le charbon animal, dont nous parlerons plus loin.
Le charbon de bois jouit aussi de la propriété d'absorber les gaz, sans cependant se combiner avec eux.
CHARBON hE BOIS. 107
On constate ce fait faeilementen éteignant dans le mercure des morceaux de charbon incandescents, et les faisant ensuite monter dans des éprouvetles oii se trouvent difTérents gaz. Les gaz sont absorbés avec une grande rapidité, surtout l'ammoniaque et Tacide chlorhydrïque.
Théodore de Saussure a reconnu que l'absorption est variable avec la nature des gaz. On peut dire, d'une manière générale, que les gaz qui sont absorbés en plus grande quantité fU le charbon sont les plus solubles dans l'eau.
Les gaz absorbés se dégagent lorsque le charbon vient à être soumis à l'action du vide.
La propriété absorbante du charbon a été utilisée dans l'indostrie; cette propriété fait employer le charbon comme désinfectant et comme préservant de la putréfaction les matières animales. .
On peut préserver pendant longtemps les viandes de la putréraclion en les entourant de poussière de charbon, qui peut être considéré comme un excellent antiseptique.
Certains médecins conseillent l'emploi du charbon dans le tnutement des ulcères.
La poudre de charbon a été employée avec succès pour désinfecter les matières fécales et les convertir en poudrette qo'on peut appliquer immédiatement à l'agi-icullure.
On peut mettre à proQt les propriétés décolorantes et désiiH fectantes du charbon pour rendre potables les eaux les plus corrompues et les plus sales. On emploie dans ce but des fontaines ou fdtres à charbon. Seulement, comme l'eau en passant sur le charbon, perd l'air qu'elle tenait en dissolution, il est important, avant de la boire, de l'aérer en l'agitant pendant un certain temps au contact de l'air.
Le carbone est tout à fait inaltérable ; ansf;i les encres de Chine et les peintures noires, qui ont pour base le cliarlion, sont-elles considérées comme indélébiles : on a retrouvé
IM iii':t4i.Li)li)iu>.
i Btrculanum et À Pompeia dvs maniiscrils sur leM(iiels Vi'cn- Uire notre était jinrfaitemenl viuDv. Celle eiiLTU L'tuit <-utii|H)sée de noir de fumée dt^layé dans de l'enu gtstniiiév.
Le charbon no s'altère psN dans la terre liumide ; on te fonde sur cette propriété lorsqu'on charbonne lu surfucv dn pièces de bois, des pieux, des pilotis ijui doivotit être plactl 4lans )a terre humide.
CHARBON AHIItAL.
On donne le nom de charbon ou de noir animal ît uii mélange de charbon très divisé et de sels lerrciix, t]ui pi4> jj vient de la catcination des os en vases clos. i
Ce cor|is possède à un haut degré la propriété dccnlorniile, i qo'il doit sans doule à la grande division du charbon (ju'il contient , ear tin cliarljoii oûnipacte et non poreux n'cxeiti; aucune action sur les matières colorantes.
Le charbon tnimal est princijuilemeuL employé dans la fabrication du sucra : il se trouve dans le commerpt> en pouiln' ou en grains.
Lorsqu'il a été appliqué pendant un cerlùn temps à la déeoloration du sirop, il perd sa propriété décolorante. On le revivifie en le faisant bouillir avec de l'eau aiguisée d'acide chlorbydrique, puis avec de l'eau ordinaire, et en le calcioant ensuite, seul ou, avec des os, dans les fours qui servent a la fabrication du noir neuf. L'acide chlorbydrique que l'oo emploie dans la revivification du noir animal sert à dissoudre la chaux absorbée par le charbon, lorsqu'il a servi à la décoloration des sirops.
Quelques fabricants , pour revivifier le charbon animal , commencent pur l'abandonner à lui-même pendant quelques semaines. Il se développe dans la masse une fermentation que l'on attribue à la présence du sucre et des matières organiques. La charbon est ensuite soumis à la calcination.
COHEINAISOKS DU CARBONE AVEC l'OIYGËNE. 109
Le noiranimalpeut être revivifié plusieurs fois ; mais comme il se fornie toujours un peu de poussière dans cliaque opération, on passe le charbon revivifié à travers un crible qui retient le noir en grains et laisse passer le noir fin qui sert dans les ralliiieries.
Quelquefois on revivifie le noir animal en lo soumettant simplement à l'action de la vapeur d'eau qu'on fait circuler dans des cylindres de fer incandescents où l'on place le noir à revivifier. On peut encore revivifier le noir en le faisant bouillir avec de l'eau légèrement alcaline qui dissout les matières colorantes et visqueuses qu'il avait absorbées; on le lave ensuite avec de l'eau acidulée.
Pr^iinmtlon du noir nninml. — On prépare ordinairement le noir animal dans des fours de vastes dimensions, où Von introduit des marmites de fonte remplies d'os destinés à être calcinés (pi. VI, fig. 18).
Une faible quantité de rombusiilile suffit pour commencer la calcination; en elTet, dès que les gaz qui se dégagent des os sont embrasés, la chaleur devient assez forte pour que la calcination continue d'elle-même.
Lorsque la matière organique est décomposée, on retire du feu les marmites, on les laisse refroidir et l'on obtient un charbon qui a conservé la forme des os; ce charbon est alors concassé dans un moulin et passé au crible. On produit ainsi le noir en poudre et le noir en grains.
COMBmAlMOjn vu OAHBOira AVEC X-OXTOÈNE.
Le carbone se combine avec l'oxygène en plusieurs proportions.
Nous ne parlerons ici que de l'oxyde de carbone et de l'acide
"XVUE IIK CtRBONK.
Ce gaz H éli: lU'CDUvorl par l'riestley; sa vt-nlablu iiiilun 1 fui i'ialilid par Cli'iiiciil-Désormcs.
L'uxyde de ciirlxmc esl un gaz incolore, iiisiiiide, iiioilore, d'une densité de 0,967, t'fimjil^-li'mcnt neutre et à peine solubte dans l'eau.
Il est eombustildc et lir'^'* ' mtique, en produisant de i
On a cru pendant Iougtein[j çnit que peu d'arlion sur '
ce une Hainnie bleue caraeloraiboniquc.
l'oxyde de carbone n'cswiiiic aiiinialc; mais les k-
cberclies de M. Leblanc dèniuniri'nt, an rontmtrc. que ce gaz est très délétère, et qui ibère devipnt mortelle [iqUI'J
un oiseau lorsqu'elle coiim; j-, d'oxyde ùe carbone, m
La connaissance de ce fiiii taX une liante iniporlance pour l'hygiène. En effet, l'oxyde de cuibone prend naissance dans les Foyers toutes les fois que le rliarbon s'y trouve en grand excès, el ^i les produits de la cùriiljiistiuu vieiint-nl ù s'iiilr'> duire.dans une pièce, soit par des conduits de calorirères qui se trouvent en mauvais état , soit parce que la clef d'un poéle aurait clé fermée, l'oxyde de carbone produit des maux de tête , des vertiges , et un commencement d'asphyxie que l'on attribuait jusqu'à présent, à tort, à l'acide carbonique.
L'oxygène peut, sous l'influenee de la chaleur, transformer facilement l'oxyde de carbone en acide carbonique. PIu»eurs oxydes sont réduite par l'oxyde de carbone : l'oxyde de fer, par exemple. C'est principalement sur cette propriété qu'est basée la métallurpiie du fer.
Pr^paradMi. — Les oxydes difficiles à réduire donnent de l'oxyde de carbone lor5<|u'on les chauffe avec du charbon, taudis que les oxydes qui sont d'une réduction facile produi-
ACIitC; lLlRBUNi(j('E. 111
;«etil de l'acide oarlioriique. En se fondant sur pi'lli* observalion, on petit obtenir l'oxyde de carbone en diaiiHunl au rouge, dans une cornue de grés, du cliarbon avec de l'oxyde de zinc.
C'est mOme ainsi que Priesiley a fait la découverte de ce gaz.
I/oxyde de carbone se forme dans les foyers loreque l'air ne s'y trouve pas eu excès ; la llamnie bleue que l'on observe souvent à la partie supérieure d'un fourneau recouvert de son ddme provient en grande partie de la combustion de l'oxyde de carbone.
On peut préparer facilement l'oxyde de carbone en faisant passer un courant d'acide carbonique sur des cliarI)ons chautTés au rouge dans un tube de porcelaine.
Le procédé que l'on emploie ordinairement dans les laboratoires pour préparer l'oxyde île carbone consiste à décomposer dans un petit ballon l'aciiie oxalique on le bioxalate de potasse (sel d'oseille) par un excès d'acide sulfuriqne monohydraté. On prend 1 partie de sel d'oseille ou d'acide oxalique et 5 parties d'acide sulfurique concentré. L'acide oxalique ue peut exister à l'état anhydre dans les conditions de l'expérience; quand on le cbaulTe avec de l'acide sulfurique concentré qui tend à le déshydrater, il se décompose en volumes égaux d'oxyde de carbone et d'acide carbonique.
On absorbe l'acide carbonique avec la potasse, et l'oxyde de carbone reste parfaitement pur. Un semblable lavage est nécessaire dans la plupart des cas où l'on prépare l'oxyde de carbone, parce qu'il est rare que ce dernier gaz se forme sans être mêlé d'acide carbonique.
ACIDE CAKBUMQUE.
On donne le nom d'aciWe carbonique à un acide qui est formé de carbone et d'oxygène.
L'acide carbonique existe dans l'air, dans toutes les eaux
112 mAtauiMbs.
en contact avec rabnosphëre, dans les puits et les galeries des mines de houille, et dans un gnmd nombre de grottes ou de cavités.
La fermentation, la combustion, la décomposition spoalanée des matières organiques ou celle q/al résulte deradioi de la chaleur, la respiration de tous les animaux, jettent dm TaUnosphère des quantités considérables d'acide carhonifK que les végétaux décomposent incessamment sous rinflueoee de la lumière, en s*appropriant le carbone et en restitnaiil Toxygène a Tair. Cette décomposition de Fadde cnfaoniqoe par les parties vertes des gantes lait oompraidre rinvariafaîlilé de la compositicm de Tair, et en même temps la fiûUe proportion d*acide carbonique qui existe dans Tatmo^hère.
La nature présente l'acide carbonique à l'état de oombîmison avec la plupart des oxydes métalliques, constituant ks marbres, la craie, les marnes, les carbonates de baryte, de strontiane, de fer, de cuivre, etc.
Nous avons à examiner l'acide sous les tnns états, jwmiis, liquide et solide,
ACIDE CARBOlflQCE GAZEUX.
L'iicide carbonique gazeux est incolore , d'une saveur à peine sensible el légèrement aigre et d^une odeur piquante; il est environ une fois et demie plus lourd que Tair atnios[^ rique. 11 donne à la teinture bleue de tournesol une nuance vineuse qui disparait par l'exposition à Tair ou par Tébullition de la liqueur, parce que, sous ces influences, l'acide carbonique se dégage. La chaleur la plus forte n'altère pas l'acide carbonique gazeux , qui , toutefois, est décomposé par une série d'étincelles électriques en oxygène et en oxyde de carbone, phénomène d'autant plus singulier que, sous Tinfluence du fluide électrique, l'oxygène et Toxyde de carbone s'unissent et se changent en acide carbonique.
ACIDE CARBOMIOtlE. 11$
La densité de l'acide carbonique étant plus grande que selle de l'air, on peut transvaser ce gaz d'une éprouvette dans nie autre aussi facilement qu'un liquide. Ce fait permet, du reste, d'expliquer plusieurs phénomènes curieux. Ainsi, à Pouzzoles, prés de Naples, dans la grotte du Chien, on voit pirir, en peu d'instants, les animaux de petite taille, tandis Mêles hommes peuvent s'y introduire sans danger ; les couches jf acide carbonique contenues dans l'intérieur de la grotte ne ^âevant pas au-dessus d'un mètre et demi, les animaux sont •^ibyxiés sans que l'homme se trouve atteint.
On produit artiâciellement le phénomène qui se passe A la grotte de Pouzzoles en plongeant un cylindre plein dans une éprouvette remplie d'acide carbonique. On chasse ainsi de r^rouvelle un certain volume d'acide carbonique que remplace UD égal volume d'air lorsqu'on relire le cylindre. Oa obtient de cette manière deux atmosphères difTérentes qui ne se mêlent qu'au bout d'un certain temps : l'une est formée d'air, l'autre d'acide carbonique; une bougie brûle dans la première et s'éteint dans la seconde (pi. I\, flg. 21).
L'acide carbonique peut occasionner des asphyxies dans des cas qui ne sont malheureusement pas assez connus. Ainsi, une cuve remplie de jus de raisin en fermentation, placée à rentrée d'une cave, peut dégager un volume d'acide carbonique assez considérable pour asphyxier les personnes qui se trouveraient dons l'intérieur de la cave.
En pareil cas, si l'on avaità retirer d'un endroit souterrain une personne atteinte d'asphyxie, on devrait préalablement injecter dans cet endroit de l'eau ammoniacale, qui, en s'em- |Kirant de l'acide carbonique, neutraliserait son action sur l'économie.
Les caves des environs de Paris , certains puits ou d'autres excavations, se remplissent souvent d'acide carbo-
114 HËTALLIiilUKlr.
niqui' provenant des matiùieii oi'ganiquei en décomposition.
L'can diiisoul environ son volimio d'ucide carbon{t]u<! i li pression ordinaire, umis cx.'Ue solubiliU' augments considéra blcmerit avec lu pression. En eompriinant un mi-lunge d'eau et d'acide carbonique, on oblicnl facilement un liquide cofl> tenant cinq ou six fois son volume d'ucide carimniquc. Cclt£ compression du mélange d'acide carbonique et d'eau a été Bppliqut>e à la préparation des eaux dites yasftu» , et, eu particulier, de l'eau de Sella a-'-"-.'ieIle.
Les eaux gazeuses se foni deux procédés différents.
Le premier est un système de fabrication continue dans lequel un» pompe aspirante ot l'ouluntii vient puii«r dons des réservoirs séparés l'eau et l'aride carbonique, pour les refouler ensuite dans un appareil fi'rmt?.
Le second procéda est un système de fabrication inlennlU lento, dans lequel l'acide carbonique est produit dans l'appareil tn^me oix doit se faire la saturation, et se dissout dans l'eau en raison de la pression qu'il exerce sur ce liquide.
Dans tes deux cis. l'acide earboniqae «at produft |Nr fw* lion de l'acide sulfurique sur la craie.
L'eau chargée d'acide carbonique perd toat la gas qB'^e contient quand on la chauffe ou qu'on l'expOM à la température ordinaire dans le vide. Elle le perd également, matiarce lenteur, bjrgqu'on l'abandonne à elle-même au contact de l'air.
La propriété que possède l'acide earboniqae de précipiter l'eau de chaux sert souvent à constater la présence de cet acide dans l'eau ou dans des gaz. L'acide carbonique mis en contact avec un excès d'eau de chaux y forme un précipité blanc, floconneux, insoluble dans l'eau, très soluble au cofr traire dans les acides chlorhydrique, azotique et acétique ; ce précipité, qui est du carbonate de chaux, étant soluble dans l'acide carbonique lui-même, ondoitemployerpowlefiwBief
un excès d'eau de chaux que l'on constate avec un papier rouge de tournesol ; ce papier doit être ramené au bleu ; sans cette précaution, Facide carbonique pourrait échapper à Tob- Mnrationavec d'autant plus de facilité que sa proportion serait plus considérable.
Le carbonate de chaux, dissous dans Teau à l'aide d'un «Lcès d'acide carbonique , s'en sépare lorsque ce gaz se dégage sous l'influence de la chaleur , par le contact des corps divisés ou par la seule action de l'air. C'est ainsi que se produisent les dépôts calcaires dans les chaudières à vapeur et dans les tuyaux de conduite des eaux.
Pr^mirailom de l*«elde curbonlque saseux* -^
On prépare l'acide carbonique : 1° En faisant brûler du charbon dans un excès d'air ou d'oxygène.
2<> En soumettant à la calcination le carbonate de chaux, qui perd son acide carbonique et donne de la chaux caustique»
3® En décomposant, par un acide , le carbonate de chaux. Dans ce cas l'acide carbonique est déplacé par l'acide que l'on fait réagir sur le carbonate de chaux.
CSe dernier procédé est généralement employé dans les la« boratoires.
L'acide carbonique gazeux peut être recueilli sur l'eau ou sur le mercure.
