PIÉMONT

Oiygène

Âsote

Par la calcination, le bioxyde de manganèse MnO' dégage le g de l'oxygène qu'il renferme, et il reste un oxyde mixte; on peut représenter ainsi cette réaction :

3MnO'=2MnO-^ MnO' -^0»=Mn'0♦ ^-0*.

Ainsi 100 grammes de bioxyde de manganèse pur qui contiennent 38 d'oxygène en donnent | ou 12,66.

La quantité d'oxygène que le manganèse naturel peut donner par calcination est très-variable suivant les espèces, comme le montre le tableau suivant des résultats obtenus par MM. Devilleet Debray, en opérant sur des manganèses peu calcaires :

ORIGLNE

Lirnss d'oxtgèsce

POUR 1 EILOGRAHME

Romanècbe

Esp8gne

Pyrénées

Giesscn

Piémont..

MM. Deville et Debray ont établi le prix de revient de l'oxygène extrait des divers manganèses précités, en tenant compte du résidu de la fabrication, consistant en oxyde rouge de manganèse qui a été vendu 10 fr. les 100 kilogrammes, pour Tusage de la verrerie, sauf pour le manganèse de Romanècbe, qui donnait un résidu sans valeur, à cause de la quantité considérable de fer qu'il contenait; ils sont arrivés aux résultats suivants :

Pris des Prix da mètre cube

100 kilogr. d'oxygène.

Ronianèche 10 4,86

Ë.<pagne 16 3,45

Pyrénées 18 5,86

Gies en 27 4,87

l'iémont 40 5,98

Les données pour ces calculs étaient les suivantes, appuyées sur l'expérience :

Charbon nécessaire pour décomposer 100 kilogr. de manganèse. . 206 kilogr.

Main-d'œuvre pour 100 kilogr. de manganèse 1,81

Usure des appareils pour 100 kilogr. de manganèse 0,75

Il est à remarquer que ces prix pourraient être beaucoup diminués par la meilleure utilisation du résidu de la préparation; car pour une industrie qui aurait à préparer l'oxygène et qui serait à proximité d'une verrerie, d*une aciérie, ou de toute usine utilisant le manganèse pourd^ opérations de voie sèche, il est certain que ce résidu aurait une valeur supérieure au manganèse naturel; il peut perdre 12 p. 100 d'eau et d'oxygène par la calcination, et par suite il pourrait ne pas être compté dans le prix de revient de l'oxygène.

Dans ce cas, l'oxygène revieadrait à 1 fr. 55 c. le mètre cube environ, en fabrication intermittente ; une fabrication continue donnerait encore un prix plus faible.

Lorsqu'on veut recueillir une quantité considérable d'oxygène, on se sert soit d'un gazomètre, analogue à celui de l'appareil à produire le gaz acide carbonique destiné à fabriquer les boissons gazeuses (voyez plus

OXVGËHE. 29

loin), soit daDS un récipient spécial usité tlnns les laboratoii-es et qui Mt en laiton ou en cuivre étamé (fig. 2). Il se compose d'un \ase clos AB au-dessus duquel un deuxième vase cylindrique CD est maintenu par cinq tubes en laiton, dont un portant un robinet e est ouTert au nireau 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 Tase CD, au nÎTcau 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 6 est fixé un ajutage extérieur g, fermé hermétiquement à vo~ lonté par une virole â vis. Un tube indicateur latéral en verre communiquant à cbacune de ses citrémités avec le vase AB par les deux ajutages hh sert à montrer eitéricurement le niveau du liquide dans le p. j r„ , vase ; enfin un ajutage à robinet près

de la partie supérieure 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 e, /", 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); on ferme alors les deux robinets e, f. Lorsqu'on veut ensuite remplir de gaj; le récipient AB, on ouvre l'ajutage g (qui ne peut laisser sortir le liquide maintenu par la pression atmosphérique), puis on intraduit dans cet ajutage le bout du tube abducteur de gaz oxygène ; au fur et à mesure que ce gaz entre, il se rend à la partie supérieure du récipient et l'eau déplacée s'écoule par l'ajutage g dans la cuvette j. On reconnaît au tube indicateur AA le niveau du liquide, qui s'abaisse 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 f: 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 te vase AB ; par conséquent, si l'on

30 PRËCIS DE CHMlE INDUSTRIELLE,

pose une éprouTCttc renversée pleine d'eou sur l'embouchure du lube court, en ouvrant son robinet e on remplit aisément l'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 condition de maintenir la pression en tenant constamment plein le vase CD.

3" Par le peroxyde de manganèse et l'acide sulfurique. — On peut obtenir moitié plus d'oxyf^ène, c'est-à-dire 18,99, de 100 grammes de bioxydc de manganèse pur, en traitant le manganèse en poudre fuie par un excès d'acide sulfurique concentré et chaufTant avec précaution, car aiors il reste un sulfate de protoxyde (à cela près que 1 à 2 centièmes de sulfate de peroxyde se forment aussi), et la moitié environ de l'oxygène du bioxyde est mise en liberté; on peut représenter ainsi la réaction :

MnO' + SCPHO^MnOSO -+- 110 + 0.

" La température peu élevée que nécessite cette dernière réaction permet de l'opérer dans un ballon en verre. Si le bioxyde de manganèse

contenait du carbonate de chaux, il se dégagerait avec l'oxygène du gaz acido carbonique, que l'on retiendrait en faisant passer les gaz dans un flacon laveur contenant une solution de soude caustique. La figure 5 cidessus 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. Ce procédé n'est pas généralement usité.

4' Par le chlorale de potasse. — Soumis à l'action de la chaleur dans une comue de verre peu fusible, le chlorate de potasse se décompose en donnant du chlorure de potassium, du perchlorate de potasae et

de Toxygène. Si on élève alors davantage la température, le perchlorate formé se décompose à son tour en chlorure de potassium et oxygène. On peut représenter ainsi la réaction finale :

K0C10*=KCl + 0\

Un kilogramme de chlorate de potasse donne 271 litres d'oxygène.

On rend la décomposition du chlorate plus facile et plus régulière en le mélangeant avec une ou deux fois son poids de manganèse, qui peut servir indéfiniment, à la condition d'être lavé après chaque opération, ce qui est d'ailleurs indispensable pour recueillir le chlorure de potassium.

Ainsi préparé, Toxygène est très-pur, surtout si on n'a pas ajouté de manganèse au chlorate. Le prix de revient du mètre cube d'oxygène par ce procédé ne peut être fixé à moins de 10 francs ; néanmoins c'est habituellement ainsi qu'on le préparc dans les laboratoires, à cause de la facilité et de la rapidité de préparation, en même temps que de la pureté da gaz obtenu.

5" Par le chlorure de chaux. — Le chlorure de chaux chauffé au rouge sombre donne, par kilogramme, 40 à 50 litres d'oxygène mêlé d'un peu de chlore et dont on peut le dépouiller, soit en ajoutant un peu de chaux éteinte au chlorure, soit en lavant le gaz impur au moyen d'une solution de potasse ou de soude caustique. Il est préférable d'opérer par le premier moyen, car il permet l'emploi d'un vase en fer. A la fin de l'opération, il faut éviter de chauffer jusqu'au point où le chlorure de calcium entre en fusion ; cela est rendu d'ailleurs plus difficile par l'addition de chaux éteinte ou chlorure de chaux.

Par ce procédé, l'oxygène poun*ait revenir à environ 5 francs le mètre cube. Dans les laboratoires ce mode de préparation de l'oxygène est trèscommode et économique : la production est très-régulière et ne présente d'ailleurs aucun danger.

6** Par le sulfate de zinc. — Le sulfate de zinc, qui est un résidu de plusieurs préparations industrielles, peut servir à obtenir l'oxygène avec facilité. Il faut d'abord le dessécher pour le priver de son eau de cristallisation, puis le chauffer au rouge vif dans une cornue en grès. Le résidu de l'opération est de l'oxyde de zinc, qui peut être utilisé; il distille un peu d'eau que le sulfate retient toujours et un peu d'acide sulfurique. Les produits gazeux dégagés consistant en acide sulfureux et oxygène sont lavés à l'eau alcaline :

iOO kilogrammes de sulfate de zinc anhydre ont donné à MM. Deville et Debray G^^'^S d'oxygène, 51 kilogr. d'oxyde de zinc et 22 kilogr. d'acide sulfureux*

Ce procédé pourrait présenter des avantages dans l'industrie.

52 PRÉCIS DE CHIMIE INDUSTRIELLK. j

T Par l'acide aulfurique. — L'acide sulfurîque se décompose cq/Zàiptétemcnt au louge naissant gn acide sulfureux et oxygène. L'acide sulfureux étant utilisé industriellement pour faire soit des dissolutions aqueuses, soit des sulfites, ou des hyposuUitcs, l'oxygène reviendrait dans ces conditions à un prjx excessivement bas.

MM. Deville ctDebray, qui ont préparé de grandes quantités d'oxygène par ce procédé, ont opéré ainsi :

Dans une cornue en grès, de 1 litre environ de capacité (fig. 4), disposée dans un fourneau el remplie avec des lames minces de platine accumulées

Fig. i. - Appareil de KH. Derille et Debrar f™ '■ pr^parotion Ae l'oiygf ne pir la d^tmpwilion de l'acide aulfarique pir la clialeur.

jusqu'aux parties dir col qui étaient rougies par le feu, on faisait arriver un filet d'acide sulfurique provenant du flacon de Mariotte M, à l'aide d'un robinet de verre, jusqu'au fond de la cornue par un petit tube en plalinc T, mastiqué avec un lut argileux dans un bouchon en charbon de cornue, et préservé du contact du feu au moyen d'un manchon en terre. Un tube en platine T' entrant à frottement dans un bouchon B en charbon de cornue amenait les vapeurs dans un serpentin en plomb S refroidi. L'eau volatilisée avec l'acide sulfureux et la petite quantité d'acide sulfurique échappée à la décomposition, condensées dans le serpentin, s'écoulaient dans le vase florentin F.

A la suite de ce réfrigérant était disposé un laveur L, destiné à absoi^ bcr l'acide sulfureux; c'était un flacon de 12 à 15 litres, rempli de gros

OXYGÈiNE. 53

fragments de pierre ponce sur lesquels coulait constamment un large filet d*eau réduite en pluie par une pomme d'arrosoir en plomb G. L'eau s'échappait par le tube recourbé H, qui, étant relevé légèrement, maintenait une certaine pression dans l'appareil. L'acide sulfureux étant absorbé par l'eau, l'oxygène allait barbotter dans une lessive de soude contenue dans un flacon I, destiné à absorber les dernières traces d'acide sulfureux et à montrer la vitesse du gaz. Enfin, du flacon I, le gaz se rendait dans un gazomètre. En remplaçant l'eau du laveur par une lessive alcaline caustique, on pourrait préparer du sulfite ou du bisulfite de soude ; on ferait écouler alors lentement la liqueur, de façon à avoir une saturation complète de la soude, tout en ayant une condensation complète de l'acide sulfureux.

En opérant ainsi, MM. Deville et Debray put obtenu les résultats suivants:

Acide Bulfurique employé à i,S26 de densité. . . . 2^,437

Oxygène produit 240 litres

Oxygène calculé 255

Adde non décomposé 5,8 p. 100

Densité i,15