Historique I eomposltlon ) propriélés
La découTerte du coton -poudre 9 annoncée en 1846 par M. Schœnbein , fit une grande sensation parmi les savants et dans le monde politique.
Au moment même où la nouvelle de cette découverte parvint en France, Pelouze et M. Dumas rappelèrent les observations de Braconnot sur la xyloïdine, la composition de cette substance indiquée par M. Pelouze, et la propriété d'inflammation rapide observée par le même auteur dans les composés (papier et tissus azotiques) auxquels on attribuait la même composition : ainsi furent mis sur la voie les chimistes qui préparèrent bientôt des produits doués d'une vive combustibilité. M. Morel essaya avec succès, dans les armes à feu, le coton azotique qu'il avait fabriqué. Knopp indiqua l'emploi de l'acide sulfurique uni à Tacide azotique, mélange qui désagrège bien moins le coton et donne une plus grande quantité de pjroxyle que l'acide azotique employé seul.
La découverte mystérieuse se trouva dès lors connue et fut décrite à l'Académie des sciences. Les travaux du conseil de salubrité, puis les expériences du comité d'artillerie ont constaté, peu de temps après, les dangers qui accompagnent la préparation et remploi du coton-poudre; ils indiquèrent les précautions à prendre pour les éviter, et firent présager quelque désavantage dans la substitution de ce nouveau produit à la poudre de guerre et de chasse. Quant à son application essayée dans les machines dites explosives, pour développer de la force mécanique, tout porte à croire qu'on doit y renoncer.
2. Fabrication du coton-poudre, dn papier azotique» du pyroxam.
Le colon et le papier azotique, d'après les analyses de M. Pelouze (qui s'accordent avec celles que j'ai moi-même exécutées avec M. Poinsol, et les expériences de plusieui-s chimistes), pouvaient être considérés comme formés de 2 équivalents de cellulose, qui ont perdu 2 équivalents d'eau, en se combinant avec 6 équivalents d'acide azotique.
D'après un travail récent de Pelouze et M. Maurey, le pyroxyle préparé dans de bonnes conditions et doué d'un grand pouvoir balistique est représenté par 2 équivalents de cellulose ayant perdu 2 équivalents d'hydrogène et d'oxygène, remplacés par 5 équivalents d'acide azotique : '
C" H*«0»S 6AzO'.
Voici comment on le prépare dans la fabrique française du Bouchet : c'est, à peu de chose près, le même procédé que celui qu'emploie le général Lenk en Autriche (*).
On prépare un mélange de 3 volumes d'acide azotique et 7 volumes d'acide sulfurique concentré formant ensemble 2 litres; dans ce mélange refroidi on tient immergés pendant une heure 200 grammes de coton cardé; au bout de ce temps on extrait les 0,7 des acides par la pression, ou mieux encore à l'aide d'une turbine (qui laisse le pyroxyle plus perméable et permet d'effectuer les premiers lavages dans le même appareil); on achève dans l'eau courante l'épuisement des acides; on réitère dans la turbine Tégoultage forcé, et l'on effectue l'immersion pendant 24 heures dans une faible lessive de cendre (ou une solution de carbonate de soude à un demi-degré), et l'on termine par un abondant lavage dans l'eau courante : on procède à une troisième et dernière pression (ou à ré°[outtage forcé dans la turbine). Le séchage s'effectue à l'aide d un courant d'air froid.
En opérant avec soin de cette manière, on a pu obtenir de 200 grammes de coton jusqu'à 332 de pyroxyle, c'est-à-dire près de la quantité théorique, qui serait de 355,56.
Ce composé explosif peut se transformer complètement en gaz
C) ^oj-, une note intéressante de M. Melzens, Bulletin de V Académie royale dt Belgique, 2« série, t. XIX, n» 2.
à la température qui renflamme, c'est-à-dire de 175 à 180* f ). L^oxygène de Tacide, brûlant tout le carbone de la matière organique, formerait, en volume, 46 d'oxyde de carbone (**), 2 d'acide carbonique, 10 d'azote et 42 de vapeur d'eau. li s'engendre sans doute des produits plus complexes et variables, mais, en tout cas, il ne reste dans les armes convenablement chargées ni charbon, ni acide, lorsque, toutefois, la matière première organique se compose exclusivement de coton cardé, traité avec « un mélange d'acides purs, et que le produit a été complètement épuré de tout acide libre.
Le coton azotique pur est insoluble dans Feau, l'alcool et l'acide acétique; à peine soluble dans l'éther hydrique pur; plussoluble dans le même liquide contenant quelques centièmes d'alcool; soluble en faibles proportions (1 ^ à 2 pour 100) dans l'éther acétique pur; 5 fois plus soluble lorsqu'il a été préparé avec de l'acide azotique contenant de Tacide azoteux (***); dans ce dernier cas, le coton azotique est plus ou moins désagrégé et plus lentement combustible (****).
Le pyroxyle est facilement dissous par les solutions de potasse et de soude caustiques. Les solutions de pyroxyle dans l'éther hydraté ou alcoolisé, versées à la superficie d'un vase ouvert plein d'eau, peuvent être enflammées, et laissent après la combustion le pyroxyle qui surnage, formant une pellicule blanche, humide; celle-ci, pressée et desséchée, reprend les propriétés primitives de la substance dissoute.
La combustibilité du pyroxyle bien préparé est tellement vive
r*) La température de rinflammatîon pourrait s'abaisser au-dessous de 100**, sî le pyroxjle avait été chauffé longtemps de 95 à 100®, et de manière à subir une altération pareille.
(**) M. G>mbes a pu éviter la formation de Foxyde de carbone, gaz délétère^ et le remplacer par Tacide carbonique, en ajoutant au pyroxyle les 8 diadèmes de son poids de chlorate de potasse ; il a obtenu le même résultat plus économiquement par 0,7 d*azotate ae potasse (yoy. plus loin).
La déflagration complète de la poudre produit un mélange gazeux formé d*acide carbonique 53, d'oxyde de carbone 0,05 et d*azote 42.
(***) Cet acide se prépare en faisant passer du bioxyde d'azote dans le mélange, jusqu'à ce que le poids total soit accru de | à 2 pour 100 {yoy, plus loin, p. 183, la Préparation du pyroxyle soluble et ducoUoaion).
(****) Jamais le coton azotique pur ne se dissout en grandes proportions dans les liquides éthérés, ni ne s'en précipite par l'eau en filaments tubuleux, comme on l'avait cru, faute de bien examiner les liquides dans lesquels les filaments non dissons, mais en suspension, avaient échappé à la vue par leur diaphanéité. Les portions réellement dissoutes apparaissent, après Pévaporation du dissolvant, soos la forme de lamelles diaphanes.
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qu^on peut l'enflammer, posé sur quelques grammes de poudre, sans mettre le feu à celle-ci.
Sous la même dénomination de pyroxyle ou pyroxyline, on confond parfois des produits doués de propriétés explosives trèsdifférentes, bien qu'ils contiennent les mêmes principes élémentaires en proportions égales ; et, chose trés-digne de remarque, ceux, qui font explosion à la plus basse température présentent le . plus Âtible pouvoir balistique et ont le plus d'action destructive sur les armes par la vapeur d'acide hypoazotique qu'ils engendrent : ce sont, en un mot, ceux qui occasionnent le plus d'accidents lors de leur préparation et de leur emploi.
Les causes de ces différences très-grandes m'ont paru résider dans les différences de cohésion des substances organiques employées ; ainsi le coton, formé de tubes minces, ayant une cohésion uniforme, offrant le maximum de surface à l'action de l'acide comme à la propagation dn feu, donne, lorsqu'il est exempt d'altération, les meilleurs produits, les seuls qu'il soit prudent d'employer pour les armes à feu (tout en réduisant les charges au quart environ du poids de la charge de poudre). Le coton altéré dea vieux linges, le lin e^ le chanvre usés, à plus forte raison le papier qui offre plus de variations dans son épaisseur et dans l'altération des fibres feutrées qui le composent, sont parfois inflammables à une plus basse température : ainsi le papier azotique épais récemment préparé, restant un peu acide après le lavage, peut détonner à 100^, ou même au-dessous; c'est le produit qui a le plus brisé d'armes tout en lançant moins loin les projectiles, par la raison, sans doute, que sa décomposition commence dans l!arme, à une température moins élevée, dégage d'abord des vapeurs hypoazo tiques et se termine quelquefois presque instantanément.
Le pyroxam (amidon azotique), plus inflammable encore (de 90 à 100^), est tellement instable lorsqu'il a été saturé complètement d'acide azotique, qu'il peut se décomposer spontanément à la température ordinaire, donnant d'abondantes vapeurs rutilantes d'acide hypoazotique et produisant même une détonation ; il s'altère plus rapidement encore dans l'air humide : le dé gagement des gaz soulève bientôt la masse qui devient pâteuse, puis sirupeuse, graduellement plus acide et soluble dansTeau; desséchée alors , cette matière n'est plus explosible, et se disaout en très-grandes proportions dans l'acool anhydre.
Les divers produits pyroxyliques sont d'ailleurs d'autant
moins stables qu'ils retiennent un excès d'acide faute de lavages suffisants (*).
Ainsi le maximum d'instabilité se rencontre dans le produit (amidon azotique) dont la base organique a le moins de cohésion et dont l'agrégation est la plus irrégulière, puisque chaque couche concentrique de tous les granules offre plusieurs degrés de cohésion. En effet, l'amidon azotique, dissous dans son poids d'éther acétique et réduit par l'évaporation en lamelles diaphanes dont la cohésion devient alors homogène, est stable à Tair et ne s'enflanmde plus même à 100^; le même éther n'a dissous que 3 centièmes de son poids de papier azotique. MM. Florès, Domonte etMénard ont combiné la mannite avec l'acide azotique; ils ont obtenu ce composé à l'état ciîstallin : les cristaux fondent à une douce chaleur et donnent lieu bientôt à une détonation.
La préparation du coton-poudre exige beaucoup de précautions, et d'autant plus qu'on opère sûr de plus grandes masses.
Oo prépare d'avance, pour qu'il puisse se refroidir, un mélange d'acide azotique, monohydraté, 1 équivalent (787,0) avec 1 équivalent d'acide sulfurique concentré (612,5). Le liquide doit présenter un volume suffisant pour que tout le coton j soit immergé; si une certaine quantité de coton, seulement imprégné d'acide, était laissée en dehors du mélange, la combinaison échaufferait les filaments, mauvais conducteurs du calorique et non immergés, au point de décomposer l'acide azotique, de répandre des vapeurs rutilantes dangereuses à respirer, et même d'occasionner une déflagration.
La préparation du papier azotique est la même que celle du coton azotique ; elle exige plus de précautions afin d'éviter que les feuilles ou lanières de papier soient déchirées et réduites en pâte durant les lavages.
Pour obtenir le pyroxam (amidon ou fécule azotique), produit explosif dont la composition se confond avec celle du coton azotique^ il faut dessécher la fécule dans le vide à la température de 125* afin d'enlever toute l'eau d'hydratation; on laisse refroidir la fécule en vase clos et sec, puis on la délaye dans 15 fois son poids du mélange d'acides sulfurique et azotique ; on laisse réagir pendant 6 heures, temps après lequel on lave à
(*) Tons ces prcnlnits chauffés longtemps à 50^ s'altèrent et deriennent plus explodbJet; le coton azotique ltti*méme, maintenu pendant 124 24 heures, k la température de 55 à 60^, derient parfob explosihle à 100^.
épuisement daiis un excès d'eau; enfin on fait dessécher rapidement par un courant d'air ou mieux dans le vide sec.
Le pyroxyle peut être décomposé de façon à mettre en liberté la cellulose avec ses propriétés chimiques : à cet effet on immerge le pyroxyle dans une solution concentrée de protochlorure de fer que Ton porte à Tébullition ; l'action désoxydante de ce composé enlève Foxygène à l'adde azotique, dégage du bioxyde d'azote, et les fibrilles se couvrent de rouille. Cette incrustation est enlevée par Tacide chlor hydrique étendu, et la cellulose se présente avec les caractères primitifs, sauf l'agrégation des filaments qui est fortement altérée.
8. Applications dn coton-pondre dans les armes à fen et le tirajpe des roehes i essais du pyroxyie t causes des accidents*
On doit employer pour la charge des fusils de chasse, au lieu de 3'%20 de poudre ordinaire, le quart seulement de coton azotique, c'est-à-dire 8 décigrammes. Dans un fusil de munition, 2 grammes de coton azotique produisent, sur une balle pesant 25 grammes, sensiblement les mêmes effets que ^''^9 de poudre de guerre. Il paraît qu'à mesure que les charges augmentent dans des armes plus volumineuses, les différences de force impulsive entre la poudre et le pyroxyle diminuent. Ces différences, en tout cas, ne sont pas en rapport avec les volumes des gaz, puisque 1 kilogr. de poudre développe de 450 à 500 litres de gaz et que le coton-poudre en produit 600 à 800 litres (à 0* et 0",76 dépression). On ne pourrait donc comprendre la force balistique quadruple de ces derniers sans supposer que leur température s'élevât beaucoup plus par la rapidité de la combustion.
Les avantages que présente le coton azotique comparativement avec la poudre seraient de rendre les transports moins coûteux, de n'éprouver aucune altération par un excès d'humidité ou même par une immersion accidentelle dans l'eau, d'éditer la crasse dans les armes, enfin de faire moins écarter les charges à petit plomb {*). Il est douteux que ces avantages puissent con-
(•) Cet effet, constaté par plusieurs chasseurs, peut se comprendre en admetiant que toute la combustion du coton-poudre étant opérée dans une petite longueur du canon de fusil , la vitesse entière est transmise aux grains
tre4)a1ancer le prix plus élevé (8 à 9 fr. au lieu de 1 fr. 50 c. le kilogr.), et surtout Teffet brisant sur les armes, pour peu que la préparation soit défectueuse ou que Ton exagère les charges.
La propriété du coton-poudre, de détoner par le choc, avait fait espérer qu il serait propre à confectionner des amorces fulminantes ; mais cette application n'a pu réussir jusqu'à présent. Les effets du papier azotique son^ irréguliers et parfois plus énergiques sur l'arme, qu'ils détériorent, que sur le projectile qu'on veut lancer; ces inconvénients, d'autant plus graves que le papier est plus épais, et dont nous avons ci-dessus indiqué les causes, doivent faire rejeter son emploi pour les armes à feu .
Les expériences de MM. Ck>mbes et Flandin, relatives au tirage des roches dans les mines et les carrières, ont été favorables à l'emploi du coton-poudre, dont la force explosive s'est montrée environ quatre fois plus grande que celle des poudres de mine ; mais le prix de revient étant à peu près quintuple, cette application ne semble pas économique.
On parviendra sans doute à rendre moins dispendieuse la préparation en extrayant une plus grande partie du liquide acide et mettant à part les premiers liquides du lavage pour les décomposer par le carbonate de chaux : on éliminerait ainsi l'acide salfurique à l'état de sulfate de chaux, et l'azotate de chaux décomposé par le sulfate de soude donnerait de l'azotate de soude par la concentration.
M. Combes est parvenu à diminuer des deux tiers le prix du pyroxyle, en employant ce produit mélangé avec 8 dixièmes d'azotate de potasse ou 7 dixièmes d'azotate de soude : l'effet brisant reste à peu près le même que celui d'un poids égal en pyroxyle pur.
Essais du coton-poudre. — Si l'on craignait qu'un mélange de coton ordinaire eût été ajouté au coton azotique, on s'en assurerait sans peine en mettant sous le microscope un petit échantillon imprégné d'une solution d'iode, et ajoutant une goutte d'acide sulfurique : le coton azotique, très-lentement attaqué, conservera la coloration jaune communiquée par l'iode,
de plomb même avant leur sortie de Tarme ; tandis que la poudiv fait explosioa jusqu'au dehors, et peut troubler la direction des grains en produisant, an delà de rembouchure, des gaz interposés entre les grains de plomb et aaimés d*uiie très -grande vitesse en tous sens.
