Extraction

Plusieurs oxydes métalliques : l'oxyde d'argent, l'oxyde rouge de mercure, par exemple, laissent dégager l'oxygène par un simple échauffement à une température de 100 à 150° : on pourrait donc obtenir très facilement l'oxygène en chauffant l'un ou l'autre de ces oxydes dans une éprouvette en verre, munie d'un tube recourbé, celui-ci s'engageant sous une cloche ou sous des flacons pleins d'eau renversés dans une cuve. Mais le prix élevé de ces oxydes rendrait la préparation très -coûteuse, pour peu que Ton perdît une portion des matières premières durant la manipulation .

Un moyen plus économique consiste à décomposer au rouge vif \e bîoxyde de manganèse, dont on trouve d'abondantes mines en France, en Allemagne et en Angleterre; on opère cette décomposition, soit dans une cornue en grès chauffée au milieu d'un four à dôme, soit dans une bouteille épaisse en terre réfractaire ou à creuset.

La figure 1 représente l'appareil usité en pareil cas : la bouteille A est munie d'un tube eu grès entrant à frottement dans l'embouchure de la bouteille; un peu de plâtre gâché, qu'on engage en adaptant le tube, rend la jonction hermétique; au bout du tube de grès est adapté un bouchon traversé par un tube de verre qui se recourbe sous la planchette d'une cuve E, soutenant le flacon D, préalablement rempli d'eau et renversé sur la • planchette au-dessus du trou correspondant au bout du tube recourbé. Un fourneau à vent GGG, rempli de coke incandescent, porte le manganèse en poudre qife contient la bouteille, à la température où la décomposition s'opère.

Les premières portions de gaz entraînant avec elles l'air interposé dans le manganèse et dans la partie libre de la bouteille, on doit laisser perdre ces premières portions, si l'on veut recueillir du gaz oxygène pur.

On peut ainsi remplir successivement plusieurs flacons de gaz ;

on recueillera plus facilement tout le produit gazeux, soit dans un gazomètre analogue à celui que nous décrirons en parlant^ de

l'appareil à produire le gaz acide carbonique, destiné à fabriquer les eaux ou boissons gazeuses, soit dans un récipient spécial usité dans les laboratoires.

Lorsqu'on veut en effet recueillir 8 à 10 litres de gaz oxygène et au delà, les cloches en verre seraient insuffisantes; on peut se servir d'un récipient en cuivre ou lailon indiqué fig. 2 : il se compose d'un vase clos AB au-dessus duquel un deuxième vase cylindrique CD est maintenu par cinq tubes en laiton, dont un portant un robinet e est ouvert au niveau du fond supérieur du vase AB et du fond inférieur du vase CD; un autre tube, muni également d'un robinet f% fait communiquer à volonté le vase CD, au niveau de son fond avec la partie inférieure du vase AB, vers laquelle il se prolonge jusqu'à 1 centimètre du fond (comme l'indique la double ligne ponctuée); près du fond B est fixé un ajutage extérieur g fermé bermétiquement à volonté par une virole à vis. Un tube indicateur latéral en verre communiquant à chacune de ses extrémités avec le vase AB par les deux aju-

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lages AA, sert à montrer extérieurement le niveau du liquide dans le vase, enfin un ajutage à robinet près de la partie supé-

rieure du vase, en A, sert à

diriger et régler un courant de gaz vers un tube à combustion ou tout autre appareil .

Voici comment on peut faire fonctionner ce récipient ou gazomètre : toutes les issues étant closes, on ouvre les deux robinets ey /J on remplit complètement le vase AB en versant l'eau dans le vase CD (le liquide s'écoulant par le long tube ff\ fait sortir l'air par le tube court e)i on ferme alors les deux robinets e, f; lorsqu'on veut ensuite remplir de gaz le récipient AB, on ouvre l'aju- *»«• »• tage g (qui ne peut laisser

sortir le liquide maintenu par la pression atmosphérique), puis on introduit dans cet ajutage le bout du tube abducteur de gaz oxygène; au fur et à mesure que ce gaz entre il se rend à lafparlie supérieure du récipient et l'eau déplacée s'écoule par l'ajutage g dans la cuvette J. On reconnaît au tube indicateur hh le niveau du liquide s'ubaissant à mesure que le gaz afflue. Lorsque le niveau de l'eau correspond au bas du tube indicateur, on retire le tube abducteur, on ferme l'ajutage g et l'on peut disposer du gaz que contient le récipient, il suffit pour cela de remplir d'eau le vase CD, puis d'ouvrir le robinet /*, le gaz se trouve alors comprimé, plus que la pression atmosphérique, de la colonne d'eau entre le niveau du liquide dans le vase CD et le niveau dans le vase AB; par conséquent si Ton pose une éprouvette renversée pleine d'eau sur l'embouchure du tube court, en ouvrant son robinet e on remplit aisément F éprouvette de gaz. Si l'on voulait disposer d'un courant continu on adapterait un tube abducteur à l'ajutage latéral, puis ouvrant plus ou moins le robinet de cet ajutage on réglerait à volonté l'écoulement du gaz, à la seule condi-

tion de maintenir la pression en tenant constamment plein le vase CD.

La disposition que nous venons d'indiquer s'applique également à l'extraction de l'ôxygéne par la calcination du chlorate de potasse mélangé de bioxyde de manganèse, pour rendre le dégagement plus régulier ; seulement la température du rouge sombre suffit dans ce dernier cas, et la bouteille en argile réfractaire dure plus longtemps (voy. plus bas).

Dans les laboratoires on se sert plus ordinairement de cornues en grès pour obtenir du gaz oxygène, en décomposant le bioxyde de manganèse.

Réactions qui dégagent F oxygène. — Lorsqu'on décompose le bioxyde de manganèse MnO2, par une forte calcination, on met en liberté un tiers de l'oxygène que cet oxyde renferme, et il reste un oxyde mixte retenant 1 équivalent de bioxyde avec 2 équivalents de protoxyde; on peut représenter ainsi cette réaction :

aMnO^aMnO+MnO'+O^Mn* O'-hO*.

Ainsi 100 gramme» de bioxyde de manganèse qui contiennent 38 d'oxygène, en donnent ~ ou 12,66. On peut obtenir moitié plus d'oxygène, c'est-à-dire 18,99, au lieu de 12,66, en traitant le manganèse, en poudre fine, par un excès d'acide sulfurique concentré et chauffant avec précaution, car alors il reste un sulfate de protoxyde (à cela près que 1 à 2 centièmes de sulfate de peroxyde se forment aussi) : la moitié environ de l'oxygène du bioxyde est mise en liberté. La température peu élevée que nécessite cette dernière réaction permet de l'opérer dans un ballon en verre, et le bas prix actuel de l'acide sulfurique rend cette préparation peu dispendieuse; en tout cas si le bioxyde de manganèse contenait du carbonate de chaux, il se dégagerait avec l'oxygène du gaz acide carbonique que l'on pourrait retenir en faisant passer les gaz dans un flacon laveur contenant une solution de soude caustique : la figure 3 ci-dessous montre le ballon A dans lequel a lieu la réaction de l'acide sur l'oxyde de manganèse, le flacon laveur B et la cloche ou éprouvette C qui reçoit le gaz.

Si l'on emploie le chlorate de potasse, dans l'appareil ci-dessus (fig. 1), on le mélange avec son volume d'oxyde de manganèse en poudre grenue; celui-ci, au moment de la réaction, divise la matière p&teuse et favorise ainsi mécaniquement le dégagement

du gaz. L'oxyde n'étant pas d'ailleurs altéré peut servir indéfiniment, à la seule condition de le débarrasser du résidu salin (chlorure de potassium) par un lavage.

La réaction que la température détf rmine sur le chlorate est simple : tout l'oxygène de l'acide chlorique, c'est-à-dire 5 équivalents sont mis en liberté, ainsi que tout l'oxygène de la base ou 1 équivalent; on obtient donc 6 équivalents d'oxygène (ou 39,5 en poids pour 100 de chlorate). C'est ce qu'on peut présenter par l'équation suivante :

KOC10*=KCl+0§-4-0, ouKCl-f-O1.

A la vérité la décomposition se fait en deux temps : dès que le chlorate commence à se décomposer, il forme du chlorure de potassium, de l'oxygène se dégage, et seulement une partie de l'oxygène oxyde davantage l'acide chlorique (qui prend 7 équi-

Fig. 3.

valents d'oxygène au lieu de 5) et constitue un heptachlorate de potasse ; celui-ci se décompose ensuite lorsque la température s'élève davantage, et c'est alors que le dégagement devient brusque si l'on n'a mélangé une quantité suffisante d'oxyde de manganèse (ou d'oxyde de cuivre); tout le gaz étant à la fin dégagé, 100 de chlorate sec donnent ainsi en poids 39,16 de gaz oxygène, et laissent, en résidu solide, 60,84 de chlorure de potassium.

CHIMIE INDUSTB. I — 3