EQUIVALENT
De carboiie.
D*hydrogAne.
On remarque, dans cette série, deux composés, Thydrogène bicarboné et le bicarbure d'hydrogène, qui ont la même composition ; mais la condensation de leurs molécules diffère, leurs propriétés sont différentes aussi.
Propriétés. — C'est un gaz incolore, très-peu soluble dans Teau ; son poids spécifique est égal à 0,559. A rapproche d'un corps en combustion dans l'air, il brûle en développant une flamme douée d'un faible pouvoir lumineux. Mêlé d'oxygène ou d'air dans des proportions conve-
nables, il détone fortement par Tétineelle électrique, ou par le contact d'une flamme. Il se forme, par sa combustion, de l'eau et de Tacide carbonique.
Préparation. — On se procure aisément l'hydrogène carboné en décomposant par la chaleur l'acétate de soude, en présence d'un mélange pâteux de chaux en poudre et d'une solution concentrée de potasse caostique. L'opération se fait dans une cornue en yerre. ^
Production naturelle. — Le gaz hydrogène carboné se produit dans les marais ou les eaux bourbeuses stagnantes, par la décomposition spontanée des matières organiques. Il suffît de remuer la vase pour faire dégager des bulles de gaz. On peut les recueillir au moyen de flacons renversés, remplis d'eau et munis de larges entonnoirs. Ces bulles sont un mélange d'oxygène, d'acide carbonique, d'azote et d'hydrogène protocarboné. On le purifie en absorbant l'acide carbonique au moyen de la potasse, et l'oxygène par le phosphore. Quant à l'azote, on en détermine la proportion en brûlant l'hydrogène et le carbone dans l'eudiomètre, avec un excès d'oxygène.
Le gaz hydrogène protocarboné se dégage en diverses autres circonstances. On a découvert des sources continuelles de ce gaz enflammé ou susceptible de l'être, et qui sont mises à profit pour la cuisson des briques, de la chaux, etc. En Italie, on en observe de semblables sur la pente septentrionale des Âppei^ins, à Yelleja, Pietramala, Barigazzo, eU;. Le gaz s'exhale mêlé d'une matière boueuse contenant du sel marin. Ces sources singulières ne paraissent pas avoir de rapport avec les phénomènes volcaniques, car on en a rencontré dans des lieux très-éloignés des volcans : en France, par exemple, à Saint-Barthélémy, département de Flsère ; en Angleterre, près de Lancastre et de Bosely. Il existe de semblables sources, que l'on utilise parfois, en Chine, en Perse et au Mexique.
L'hydrogène carboné se rencontre en abondance dans les excavations de certaines mines de houille. Il se mêle à l'air atmosphérique des galeries ; ces mélanges s'enflamment et peuvent détoner lorsque le mineur y pénètre avec une lumière. Il en est résulté souvent des accidents désastreux. On désigne ce phénomène sous le nom de feu grisou.
s. Lampes de sûreté.
Dangers^ moyens de sûreté. — Les mineurs s'aperçoivent du danger en observant la flamme de leur lampe : elle offre à sa pointe un élargissement d'autant plus notable, et dont la couleur vire d'autant plus au bleu, que la proportion d'hydrogène carboné est plus forte. Lorsque le danger est imminent, ce gaz plus léger que l'air tendant toujours à s'élever, le plus sûr est de se coucher presque sur le ventre et de rega-
HYDROGÈNES CARBONÉS, GARBURES D*UYDROGÈNE. io7
goer dans cette position les parties aérées. Les effets dangereux de ces détonations tiennent surtout à la dilatation et à la contraction subites de Tairetde la vapeur d'eau formée pendant l'explosion. Il en résulte de TÎYes impulsions de Tair dont la rapidité est si grande, que les hommes placés sur son passage sont lancés avec violence et tués ou blessés par le choc contre le sol ou les parois latérales de la mine.
Deux méthodes, qui peuvent être simultanément employées, sont en usage pour prévenir ces accidents : Tune d'elles est fondée sur l'emploi (les fourneaux d'aérage, qui établissent dans les galeries un courant d'air continuel ; l'autre consiste dans Temploi des lampes de sùretéy inventées en Angleterre par Davy, perfectionées en Allemagne par Mulder, et en France par M. Combes. Ces lampes permettent de pénétrer sans danger dans le mélange détonant, car elles s'y éteignent sans l'enflammer. (Voyez la page suivante.)
Les mines de houille dites à grisou fournissent en général une houille de bonne qualité, propre à la forge, collante, peu compacte et facile à briser. Le gaz inflammable qui s'en dégage s'y trouve tellement comprimé, qu'il fait éclater très-fréquemment les lamelles de houille, ci qu'il sort par les fentes avec un léger bruissement. Quand la houille est recouverte d'eau, on voit le gaz se dégager en bulles nombreuses.
La houille fraîchement extraite de ces sortes de mines continue à émettre des gaz en telle abondance, qu'on peut l'enflammer à la superficie des tonnes, lorsque celles-ci arrivent au jour. On comprend donc que les éboulements augmentent le danger, puisqu'ils mettent en liberté un plus grand volume de gaz.
Le renouvellement de l'air, toujours utile, devient indispensable dans une mine sujette au grisou. Voici comment il s'effectue : La mine communique avec l'air extérieur par deux puits, à l'ouverture supérieure de \m desquels on dispose un fourneau surmonté d'une cheminée haute de 15 à 20 mètres. On allume du feu dans le fourneau, puis on ferme toutes les issues inférieures, afin que l'air échauffé et décomposé en partie s'élève par la cheminée et soit remplacé, tout entier, par un volume d'air correspondant, qui se précipite du dehors dans la mine par l'autre puits.
Afin d'éviter que le gaz inflammable, parvenant dans le fourneau, n*y prenne feu et ne propage l'inflammation dans la mine, on dispose dans le conduit qui fait communiquer le puits d'aérage avec le cendrier des diaphragmes en toile métallique semblable à celle qu'on emploie pour les lampes de sûreté.
L'application d*un bon système d'aérage ne dispense pas de faire usage des lampes dent nous allons décrire les dispositions.
4iAX DE U IIO01LLB.
AIB.
158 PRËGiS DE CHllliE INDUSTRIELLE.
•i. I<aiiipe ê» Davy.
Le problème à résoudre pour la sécurité de Téclairage des mines consistait à y porter la lumière sans produire l'inflammation du gaz. Davy, chargé de chercher ce moyen, fut conduit à rejeter l'emploi des corps phosphorescents et quelques autres procédés. 11 s'occupa d'abord de déterminer expérimentalement linflammabilité des mélanges d'air et de gaz ; il parvint aux résultats suivants, qui montrent les influences des différentes proportions d'air et de gaz inflammable, chaque mélange étaol mis en contact avec une bougie allumée :
Le mélange brûle sans détonalion.
Id.
Id.
Il s'endaminc avec dclonation légère.
Id. détonation plus forte.
Id. Id.
Id. délonalion décroUsantc.
Ne s'enflamine plus, la flaiiimc de la bougie s'élargit. Ne s'enflamme pas, l'élargissement s'amoindrit de plus en plu5.
On voit que le mélange le plus détonant consisterait en 1 volume de gaz et 8 d'air, mais le calcul indique 10 d'air, représentant 2 d'oxygène, (|uantité capable de transformer 1 volume d'hydrogène protocarboné en eau et acide carbonique.
Davy a constaté, en outre, que l'on peut, sans produire d'inflammation, introduire dans ces mélanges soit un charbon rouge, soit un morceau de fer rougi au feu. Le gaz des houillères est donc moins inflammable que les gaz oxyde de carbone, hydrogène bicarboné, hydrogène pur et acide sulfhydrique, qui prennent feu dans Tair au contact du fer ou du charbon chauffés au rouge (moyen employé dans les usines pour enflammer le gaz autour des obturateurs des cornues).
L'inflammation du gaz n'ayant pas lieu sans une température élevée, Davy pensa qu'on pourrait l'empêcher parle refroidissement; en effet, le mélange gazeux ne peut être allumé dans des tubes en métal de 4 millimètres de diamètre et de 68 millimètres de long ; des plaques trèsminces de métal, percées, offrant des trous d'un tiers de millimètre, arrêtent même la flamme. L'emploi d'une toile ou gaze métallique éUint indiquée dès lors, la découverte des lampes de sûreté était faite.
Ainsi, dans une lanterne dont toutes les issues sont closes par ime toile métallique très-serrée, le mélange détonant qui arrive dans la lanterne prend feu, mais la flamme ne peut se communiquer au dehors , elle s*éteint en passant entre les Gis rapprochés qui, lui enlevant de Ja chaleur, abaissent sa température.
liïDROGÈNES CAABONËS, CARBURES D'UYDHOGÈ!«E. 13»
Une simple lampe à huile, dont U flamme est enveloppée |)ar un tube en toile métallique, remplissait les principales conditions et fut longtemps en usage. On emploie maintenant des lampes qui éclairent mieux «t présentent plus de garanties et de facilité dans leur manœuvre : leur flamme est au milieu d'un globe de verre épais (fig. 22) ; l'air n'y arrive et les produits de la corobuslion n'en sortent qu'en traversant une double épaisseur de Sue toile métallique.
Si le platine en fil a été primitivement chaufTé, sa température se maintient, s'accroft même, et suffit pour déterminer la détonation du mélange des gaz en proportions convenables. On voit donc que les toiles métalliques ne doivent pas être faites avec un métal quelconque : Davy a reconnu que le laiton et le fer sont les plus convenables; le platine, l'or et l'arsent ne
. ' *^, , ? . Fig- îî. - Lanino de Dbïj.
sauraient être employés sans mconvenients.
Lorsque le gaz hydrogène carboné forme le tiers du volume de l'air atmosphérique, la lampe s'éteint aussitôt, mais elle offre encore aux mineurs une nouvelle ressource, pourvu que l'on ait eu soin de placer au dessus et autour de la mèche plusieurs fils de platine de 0°"°,3, contournés en hélice. Ces fils acquièrent et conservent une température élevée tant que la lampe brûle et consume du gaz hydrogène répandu dnns l'air de la mine ; mais ce gaz affluant sans cesse vient-il à former le I iers du volume de l'air et à éteindre la flamme de la lampe, le platine tout à coup parait lumineux et répand une lueur suffisante pour guider les mineurs dans leur retraite.
s. ■7«n>ctee bieariMMé.
ÉTHILtra.
Propriétés. — L'hydrogène bicarboné (gaz oléfiant), représenté par la formule C*H*, est gazéiforme à la pression ordinaire, liquéfiable sous une pression de plusieurs atmosphères et du froid considérable produit par UD bain contenant le mélange d'acide carbonique solide et d'éther; le liquide obtenu est incolore, très-Duide et doué d'un fort pouvoir réfringeot. Le gaz hydrogène bicarboné est sans couleur, son odeur est empyreumatique; il est peu soluble dans l'eau; il éteint les corps en combustion et s'enflamme dans l'air au contact d'une bougie allumée, brù-
HO PRÉCIS DE CHIMIE mOUSTRIELLE.
lant alors avec une flamme rougeâtrè et fuligineuse. Sa densité est égale à 0,9784 ; 1 litre pèse 1 gr. 270.
Une température rouge le décompose en charbon, qui se dépose, et en hydrogène protocarboné et hydrogène : propriété dont il est important de tenir compte dans la fabrication du gaz-light. Une série d'étiacelles électriques, longtemps prolongée, sépare le charbon de l'hydrogène.
Mêlé d'un certain excès d'oxygène ou d'air, dans un vase clos, il détone par l'étincelle électrique, comme au contact d'un corps enflammé ; il en résulte de l'eau et de l'acide carbonique. A l'air libre, mis en contact avec un corps enflammé, ce gaz brûle en développant une flamme très-lumineuse. Le soufre au rouge naissant en précipite le carbone et donne naissance à de 1 acide suif hydrique.
L'hydrogène bicarboné ou éthylène est sans action sur les matières colorantes; il se combine directement à 100** avec les acides bromhydrique et iodhydrique pour donner des produits neutres, le bromure et l'iodure d'éthyle.
L'acide sulfurique ordinaire le dissout par une longue agitation et forme de l'acide sulfovinique.
L'acide sulfurique fumant l'absorbe énergiqucment en donnant naissance à un autre acide, l'acide iséthionique.
Le brome absorbe rapidement l'éthylène, et donne un liquide incolore très-réfringent, le bromure d'éthylène G*H*Br*.
A la lumière diffuse, volumes égaux de chlore et d'hydrogène bicarboné humides se combinent peu à peu et produisent un liquide huileux, le chlorure d'éthylène C*H*C1', désigné plus généralement sous le nom de liqueur des Hollandais.
Un mélange de 2 volumes de chlore et 1 volume d'hydrogène bicarboné brûle au contact d'un corps enflammé, avec une couleur rougeâtrè et un abondant dépôt de charbon.
Préparation. — On emploie, pour obtenir l'hydrogène bicarboné, 1 partie en poids d'alcool et 5 d'acide sulfurique concentré. L'alcool est introduit dans une cornue en verre, dont la contenance doit être double du volume du mélange, qui se boursoufle vers la fin de l'opération ; on y ajoute peu à peu l'acide sulfurique en agitant, pour éviter un dégagement de chaleur trop brusque. On adapte au bec de la cornue un tube recourbé qui plonge dans Teau et une solution de potasse de deux flacons de Woolf. La cornue est placée sur un fourneau ; on la chauffe jusqu'à ce que le liquide soit en ébullition; alors l'hydrogène bicarboné se dégage et s'épure en traversant l'eau et la solution de potasse des deux flacons, et on le recueille dans des flacons renversés et pleins d'eau qu'il déplace. Le liquide réiidu prend peu à peu une teinte brune; on doit en ce moment soustraire la cornue à l'action du feu.
HYDROGÈNES CARBONÉS, CARBURES D'HYDROGÈNE. 141
Voici comment on se rend compte de la réaction : l'alcool peut être considéré comme s'il était formé de 2 équivalents d'eau et de 1 équivalent d'hydrogène bicarboné ; Tacide sulfurique vers la température de 175 à 180** s'empare de l'eau et dégage l'hydrogène bicarboné (*), dans les premiers instants de l'opération. Peu à peu, à mesure que l'alcool se détruit, le point d'ébuUition du mélange s'élève, et il arrive un moment où l'hydrogène bicarboné naissant décompose Tacide sulfurique, produit de Teau, de l'acide sulfureux, de l'acide carbonique et un dépôt de charbon ; le deuxième Oacon contenant la solution de potasse retient les acides carbonique et sulfureux ; un troisième flacon contenant de l'acide sulfurique concentré est utile pour retenir les vapeurs d'élher. Wôlher a indiqué un moyen simple de prévenir le. boursouflement vers la fia de l'opération; ce moyen consiste à mettre dans la cornue un peu de sable fin qui favorise et régularise le dégagement gazeux.
La décomposition au feu, en vase clos, de la houille et de diverses substances organiques et surtout des corps gras, produit du gaz hydrogène bicarboné mêlé de proportions variables d'hydrogène protocarboné, etc.
Applications. — Le gaz hydrogène bicarboné impur mêlé d'hydrogène protocarboné, de divers carbures d'hydrogène, etc., entre dans plusieurs gaz de l'éclairage (voyez à la fin du II® volume V Éclairage et le Chauffage au gaz).
•• CJarlrare d'hjdrogéne de Faraday.
BUTHTLVrNE.
PropiHétés. — Le carbure d'hydrogène, découvert par Faraday parmi les produits formant le gaz de l'éclairage, a la même composition que l'hydrogène bicarboné, avec des propriétés différentes. Il est représenté par la formule C'H*; c'est du gaz hydrogène bicarboné dont la condensation serait double.
Ce carbure, désigné sous le nom de butylène, se liquifie à — 6° sous la pression de 0"*,76. Alors il constitue un liquide incolore, d'une odeur alliacée; sa densité est de 0,627 : c'est le plus léger des liquides connus. Âu-ilessus de — 6**, il produit un gaz incolore qu'on peiit recueillir et conserver sur le mercure, et dont la densité est égale à 1,9264, c'està-dire double à peu près de celle du gaz hydrogène bicarboné.
Ce gaz ou cette vapeur est insoluble dans l'eau ; très-soluble, au
0 Cette tbéorie très-simple n'est pas inconteslabley car, en faisant passer de la vapeur li'alcool iDhydre dans un mélange de iOO parties d'acide suirurlque à 66» et de 30 parties dVau, •«lom chauffé à -f- 165*, on obtient, avec des vapeurs condensables d'eau et d'alcool, de l'Iiy- <trogèQe carboné qui, mêlé d'un peu d'cther, se dégage en même temps que Teau.
Ui PRÉCIS DE GHDflE INDUSTRIELLE.
contraire, dans Talcool, qui Tabandonne quand on l'étend d'eau : le gaz se dégage alors avec une vive efTervescence. L'huile d'olive en dissout si peu près 6 fois son volume. Il est soluble également dans l'acide acétique cristallisable.
L'acide sulfurique en absorbe environ 100 fois son volume, avec production de chaleur et en se colorant en brun ; mais il ne se forme pasd'acide sulfureux. En versant de l'eau dans cette solution acide, elle se trouble sans laisser dégager aucun gaz : il se forme une combinaison réelle entre l'acide et le carbure, qui se sépare sous la forme d'un liquide huileux.
Le brome absorbe le butylène en formant une combinaison, le bromure de butylène C4PBr*, qui est un liquide bouillant à 158*.
Au contact de l'air et d'un corps enflammé le butylène brûle avec uee flamme brillante et se transforme en eau et en acide carbonique. Mêlé avec un excès d'oxygène, on le fait détoner au moyen d'une étincelle électrique. Chaque volume de vapeur en exige 6 d'oxygène et donne naissance à 4 volumes d'acide carbonique, 2 volumes d'oxygène étant employés à former de l'eau.
Préparation, — On obtient le butylène (mêlé à l'hydrogène bicarboné) en décomposant les huiles, les graisses et, plus économiquement, la matière bitumineuse du schiste appelé bog-head^ par la chaleur, dans la fabrication d'un gaz de l'éclairage.
M. Wurtz l'a obtenu en décomposant l'alcool amylique par la chaleur, et M. de Luynes en a préparé des quantités notables à l'état de pureté, en décomposant l'iodhydratc de butylène par l'acétate d'argent.
Applications, — Le butylène fait partie des gaz éclairants de la houille et du bog-hcad. Il contribue à donner beaucoup d'éclat à leur flamme; mais si l'on vient à comprimer ces gaz sous 30 atmosphères de pression, comme on Ta fait dans les premiers essais d'éclairage au gaz portatif, il se condense en grande partie ; on peut alors l'extraire du récipient sous la forme liquide, mélangé avec d'autres hydrocarbures {voyez à la fin du IP volume Y Éclairage au gaz) (*) .
(*) On ne comprime plus mainlenaiU le gaz portatif que sous une pression de 10 à 11 atmosphères.
