CHAPITRE IV
C901IP0S<S OXYGÉNÉS DB L* AZOTE, — AMUONIAQDB.
iS8. CJomposltioa. — L'azote forme avec Toxygène cinq composés, dans lesquels nous pouvons trouver à la fois une vérification de la loi de Dalton ou loi des proportions multiples, et de la loi de Gay-Lussac ou loi des volumes.
Leprotoxyde d azote, AzO, est formé de 14e' d'azote pour 8»' d'oxygène. Le bioxyde d'azote AzO', — L'acide azoteux, AzO*, —
L'acide hypoazotique, AzO*, — L'acide azotique, AzO', —
Quant à la composition en volumes :
2'»' d'azote, en se combinant avec !'•* d'oxygène, donnent 2'»* de AzO. 2 — — 2 — donnent 4'»» de AzO«.
2 — — 3 » vol. de vapeur inconnu.
2 — — 4 __ donnent 4»«»' de AzO*.
2 — — 5 — vol. de vap. inconnu.
if 9. Propriétés générales. — Tous les composés de l'azote sont décomposables par la chaleur. Le plus stable est l'acide hypoazotiqiie, qui ne se décompose qu'au rouge C'est ce qui explique pourquoi l'on trouve constamment l'acide hypoazotique dans les produits de la décomposition des autres composés de l'azote sous l'influence d'une chaleur peu intense. Les corps combustibles prennent de l'oxygène aux composés oxygénés de l'azote, soit à la température ordinaire, soit à une température plus élevée. L'hydrogène libre produit en réagissant sur eux à l'aide de la chaleur de l'eau et de l'azote; l'hydrogène à Télat naissant ou en présence de la mousse de platine forme de l'eau et de l'ammoniaque.
PROTOXYDE D'AZOTE (A/.0) Équiv. en poids = 22 Équiv. en vol. = !'•*
Il a été découvert en 1772 par Priestley. II. Davy Ta appelé gaz hik" tant.
iSO. Propriétés pliysiqnes. — Le protoxyde d'azote est un gaz incolore, inodore, d'une saveur légèrement sucrée.
Sa densité est 1,527; un litre de ce gaz pèse donc l*%203x 1,527 = 1^975
L'eau dissout un peu plus de son volume de ce gaz à 0*. L'alcool en dissout 4 fois son volume.
Faraday a liqutfié le protoxyde d'azote à 0*, sous la pression de 30 atiçospbères; le liquide obtenu bout à ^80**. Il se solidifie sous formo de masse neigeuse quand on l'évaporé hipidement sous le récipient de la macbine pneumatique.
tSt. Propriétés ehlniliivea* — La cbaleur seule suffit pour décomposer ce gaz. Si la température est peu élevée, on a la réaction :
4AzO=5AH-AzO*.
Si la température est celle du rouge on a la réaction S
AzO=Az-|-0.
Une bougie présentant quelques points incandescents se rallume dans le protoxyde d'azote, et y brûle avec éclat ifig. 86).
Les corps combustibles le décomposent au rouge, s'emparent de son oxygène et mettent l'azote en liberté; aussi les seuls corps qui puisssent brûler dans le protoxyde d'azote sont ceux dont la température est suffisante pour décomposer ce gaz ; la combustion s'y fait alors avec plus d'activité que dans l'air, cela tient à ce que le volume de l'oxygène est dans le protoxyde d'azoie moitié de celui de l'azote, tandis que dans l'air, il y a seulement | d'oxygène ; et aussi à ce que le protoxyde d'azote dégage de la chaleur en se décomposant, ainsi que Font constaté MM. Fabre et Silbermann.
Volumes égaux d'hydrogène et de protoxyde d'azote forment un mélange qui détone à l'approche d'une bougie ou par le passage d'une étincelle électrique.
AzO-f-H=HO-t-Az.
On peut produire avec ce gaz la combustion du charbon et celle du phosphore {fig. 87) ; quant à celle du soufre, elle ne réussit que si' ce corps est bien enflammé. Le soufre mal allumé n'élève pas assez la température pour décomposer le protoxyde d'azote.
Remarque. — Les premières expériences que nous venons de citer per-
Fig. 86. — Bougie se rallumant dans le protoxyde d'azote.
PROTOXYDE D'àZOTE.
mettraient de confondre le protoxyde d'azote avec l'oxygène; mais la der^ niëre montre que cette, confusion ;i'e&t possible qu'à une haute tempéra^ ture. A la température ordinaire^ le protoxyde d'azote n'est pas décomposé par les corps avides d'oxygène; le phosphore n'-^ répand pas de fumées blanches, il n'y est pas lumineux dans l'obscurité.— Le caractère suivant permettra toujours de distinguer le protoxyde d'azote de l'oxygène : une bulle d'oxygène ou d'air pénétrant dans une éptouvette pleine de bioxyde tF azote j y produit des vapeurs rutilantes (tStt). Une bulle de protoxyde d'azote n'y produit aucun effet.
Le protoxyde d'azote n'entretenant pas les combustions lentes, ne peut pas entretenir la respiration : H. Davy a constaté que lorsqu'on le respire, il produit l'insensibilité, comme l'éther et le chloroforme. La diffi- ' culte d'avoir ce gaz bien privé d'acide hypoazotique ne permet de l'em* ployer comme anesthésique qu'après s'être assuré de sa pureté.
Fig. 87. — CombuStioo du charbon Fig. 88.
dans le protoxyde d'azote. . Analyse du protoxyde d'azote.
tSf. Analyse. —Dans une cloche courbe IJlg. 88) reposant sur le mercure et contenant un volume connu de protoxyde d'azote, on fait passer un fragment de sulfure de baryum. Çn chauffant à l'aide d'une lampe à alcool, on détermine la décomposition du gaz. L'oxygène entre en combinaison, et l'azote est mis en liberté. On constate, après le refroidissement, que le volume de l'azote est égal au volume du protoxyde employé.
Si de la densité du protoxyde • . . 1,522
on retranché celle de l'aioto 0,972
on obtient la demi-densité de l'oxygène 0,555
Donc, 1 volume de protoxyde d'azote contient i volume d'azote et 4 volume d'oxygène condensés en un volume.
*••• P»ép«r»U«wi.— On chauffe de l'azotate d'ammoniaque dans
iine oomue de verre {fig. 89] munie d'un tube A digtgemml. Le tel fond d'abord, puis se décompose en eau et proteïïde d'aiote; si le sel est pur, il ne doit rien rester dans U cornue.
AiK'0,AïO' = 2AiO + 4HO.
Il faut aïoir soin de ne pas cliaufler trop rapidement, BÛn d'ériier nne décomposition brusque et la transformation d'une partie du proloiyde d'aiot« en acide hypoMOtique.
IS«. ApplleatloMB.— le protojyde d'azote à l'état gaieux | a été quelquefois en»- 1 plojé comne anesthé- = sique ; à l'état liquide, ^
il est employé pourpro- ^.^^ ^ p,^ ,;„„ j„ ,„ ^^ ^.^^^^^ duire un froid plus intense que celui que donne l'acide carbonique solide. Avec un mélange de protoxyde d'azote liquide, d'acide carbonique solide et d'élber, on a pu dans le vide abaisser la température à HO* au-dessous de léi-o et «mener ainsi l'alcool à consistance sirupeuse.
BIOXIDE U'AZOTE (izO*] Équiv. en poids^ 30 Ëquir. en toI. ^ i'^
Découvert par Haies, il a été étudié par Priestley, Pavy et Gay-Lussac. ISS. Propriété* phyalques. — C'est un gaz incolore ; on ne peut connaître ni sa sateur, ni son odeur, parce qu'il se transforme, au contact de l'air, en acide bypoazotique.
Sa densité est 1,030; par suite un litre de bioxjde d'azote pèse H',ï93xl,039=H',553.
il est très-peu soluble dans l'eau, qui n'en dissout gruère que ^ de son volume. Il n'a pu Stre ni liquéfié, ni solidifia,
<M. Pr«|»rlé(éa ehlMilqnea,— Lschaleurtedécompose, quoique, moins racilement que le protoxyde :
SAiO»=Az-|-AzO* Exposé & lair, le bioiyde d'aiote donne des vapeiirt ruUIattles : 4 volumes de bioiyde d'azote prennent 2 volumes d'oxygène : AiO'-h20=AzO'.
Cette propriété est cai'actéristique; elle permet de reconnaître ta pré
mOXJDE; D'AZOTE. so
Knce dés traces de bioij'de d'uote, elle {ei'ii:et ausai de distinjiuer l'oiygéne du prototype d'aiu te (,131).
On sépare le protoi^dc d'azote du bioiyde, en se fondant sur la propriété qu'ont les sels de proioiyde de fer d'absorber le bioiyde d'aiote en se colorant en brun.
Les combustibles qui dégagent en brûlant assez de chaleur pour décomposer le bioiyde d'aiote, y brûlent aïec plus d'éclat que (jiuis l'air, parce qu'il y a J volume d'oiygéne, et parce cpie le bioiyde d'aiote dégage de lu chaleuren se décomposant; mais il faut que la température soit plus élevée que lorsqu'il s'agit du protoiyde. Aussi le phosphore enflammé {fig. 90] y brdle toujours, mais il pj,., gu „ combnsiioa du pourrait être fondu dans ce gaz sans s'en- phosphore dam
Oammer. 'o Mniyde d'niote.
Le charbon bien incandescent y brûle; mal allumé, il s'y éteint. Le soufre m£me bien enflammé s'y éleinl.
L'bydrogéne libre décompose le bioiyde d'aiote à une température peu élevée en donnant de l'eau et de l'aiote. En présence de la mousse de platine, la réaction est plus complète; il se forme de l'eau et-de l'ai/imoniaque.
AiO»+SH = AzlP-(-21IO.
Fig. 91. — l'ruduclion <r>iniiioDiaqi^e par le passage d'un mélan^ de bioiyda d'gioM et d'bydTogéne Eur l'éponge de platine.
On taitl'eipérienceenplaçanl, l'un i oftié de l'autre (flj W), un appareil à hydrogène et un appareil à bioyde d'aiote; les gai desséchés pasir de ta mousse de platine légèrement chauffée ; il se dé-
gfage par Teitrémité des tubes de l'ammoniaque , ainsi qu'on peut le constater en approchant un papier de tournesol rouge : il bleuit imm^*diateinent.
iSV. Analyse. — Elle se fait comme celle du protoxyde (fig. 92); il reste dans la cloche courbe la moitié du volume du gaz employé.
Si de la densité du bioxyde 1,030
on retranche la moitié de la densité de l'azote . . 0,48G
On trouve la demi-densité de Toxygène 0,553
Donc, i volume de bioxyde contient! volume d'azote et ^ volume d'oxygène sans contraction.
1S8. Préparation. — On fait réagir à froid le cuivre sur l'acide azotique très- étendu. L'appareil se compose d'un flacon [fig. 03) tubulé dans lequel on introduit la tournure de cuivre (50 grammes, par exemple) ; on remplit le flacon aux ^g deux tiers d'eau; puis on ferme le
goulot avec un bouchon traversé pig.gj.. Analyse du bioxde d'azote, par \m tube droit, muni d'un entonnoir. La tubulure latérale porte le tube abducteur, qui se rend sur la cuve à eau.
On verse alors l'acide azotique (100 grammes environ) par Tentonnoir
Fig. 93. ^ Préparation du bioxyde d'azole.
La réaction eomroen«e : une partie de Tacid* eit am«né à l'état do
ACIDE HYPOAZOTIQUE. (H
bioxyde, et le ciiiyre oxydé s'unit à l'acide non décomposé pour former de Tazotate de cuivre qui colore la liqueur en bleu.
5Cu-h4AzO»,HO=AzO«-h5CuO,AzO«H-4HO.
Remarque. — Les premières bulles de bioxyde qui se dégagent se transforment en acide hypoazotique aux dépens de Toxygène de Tair contenu dans le flacon. Cet acide se dissout; il en résulte un vide, et la pression extérieure fait monter le liquide dans le tube abducteur, en môme temps qu41 s'abaisse dans le tube de sûreté ; l'air rentre peu à peu par ce tube, apportant un peu d'oxygène qui est bientôt absorbé et beaucoup d'azote, de sorte que l'appareil finit par être plein de ce dernier gaz. A partir de ce moment, les vapeurs rutilantes cessent de se produire, et le dégagement commence. Il faut laisser perdre les premières bulles qui sont presque uniquement formées d'azote.
Le flacon dans lequel se produit le bioxyde d'azote doit-être maintenu froid afin d'éviter la formation d'un peu de protoxyde. En remplaçant le cuivre par le mercure, on éviterait complètement le protoxyde,
t S9. Application. — L'affmité du bioxyde d'azote pour l'oxygène est utilisée dans la préparation industrielle de l'acide sulfurique C^^Oi). On a employé cette même affinité pour détruire les miasmes épidémiques dans les hôpitaux.
ACIDE. AZOTEUX (AzO*) £qmy. en poids « 38 Équiv. en vol. = »
t40. Proprtéiés physiques. — Liquide bleu, bouillant à— 10* environ. Il se décompose, par la plus faible élévation de température, en bioxyde d'azote et acide hypoazotique :
2AzO»=:AzO«+AzO*.
141 . Préparation. — Son extrême instabilité fait qu'on ne l'obtient presque jamais à l'état de pureté; on peut le préparer en faisant passer du bioxyde d'azote dans l'acide hypoazotique liquide à très-basse tempé> rature.
ACIDE HYPOAZOTIQUE (AzO*) Équiv. en poids » 46 Éqniv. en vol. a V*^
i4f . Propriétés physiques. — Liquide jaunâtre à 0«, jaune rouge&tre à i5«, rouge bru|i à 20«. 11 bout à 22« en donnant des vapeurs rutilantes, dont la densité est 1,72. Bien débarrassé de toute humidité, et refroidi, il se solidifie à — 9« en cristaux incolores.
t4S. Propriétés ehlmiqnes* — C'est un liquide très-caustique, qui oorrode la peaui
02 rnCIS DE CHlllIE. .
De tous les composés de l'itote, c'est celui qui rétiste le mienx t l'action de la chaleur.
Il lie peut se combiner ni avec l'eau, ni avec les bases. En présence de la pniasse, il se décompose en acide aioteux et acide azotique : 2AiO» + 2K0 = KO.AiO' + KO.AiO".
En présence d'une petite quantité d'eau, U Bubit la mËma décompo-
2AiO*=AiO»+ AïO".
Dans cette eipérience on Toit apparaître deiui couches : l'infÉrieure, bleue, est formée d'adde Bzoleuï. mêlé d'acide hypoaiotique non décomposé; la supérieure est Terte, c'est- de l'acide azoUque. Si on augmente la quantité d'eau avec da bioiyde d'azote, il ne se Torme que de l'acide azotique et du bioxyde
3\zO' + Aq
= 2AiO',Aq + AtO'. Fi g. 31.
