AIR ATMOSPHÉRIQUE

Les tubes en U, renfermant la pierre ponce imbibée d*acide sulfarique ou de potasse, jsont bouchés des deux côtés avec de bons bouchons de liège traversés par des tubes de verre plus étroits et recourbés, comme le montre la figure 27. Les tubes sont joints entre eax au moyen de petites tubulures en caoutchouc que Ton serre fortement sur les tubes de verre avec des cordons de soie.

Les deux tubes À et B ont été pesés ensemble ; on a pesé de même, ensemble,Mes trois tubes C. D et E. Quant au tube F, on n*a pas besoin de le peser, il reste toujours attaché à l'appareil, et il a seulement pour but d'éviter l'arrivée dans le tube E de la vapeur d'eau qui se dégage du vase Y.

L'appareil étant ainsi disposé, on fait couler l'eau du vase Y que l'on appelle un aspirateur.

L*air extérieur traverse, avant de pénétrer dans le vase Y, la sério des tubes A, B, C, D, E, F. Dans les deux tubes À et B il dépose son humidité ; dans les tubes C, D son acide carbonique. Mais comme le gaz qui arrive dans ces derniers tubes est coipplétement sec et que la dissolution de potasse caustique lui abandonne une quantité sensible de vapeur d'eau , on a eu soin de disposer, à la suite des tubes C et D, le tube £ rempli de pierre ponce jmbibée d'acide sulfurique qui retient cette petite quantité d'eau.

Lorsque l'aspirateur s'est entièrement vidé, on détache les tubes en U, et on pèse de nouveau l'ensemble des tubes A, B, et l'ensemble des tubes C, D, E. L'augmentation de poids que ces-deux systèmes de tubes ont subie pendant l'expérience donne, pour les tubes A et B, la quantité de vapeur d'eau, et pour les tubes G, D, E, la quantité d'acide carbonique existant dans l'air atmosphérique qui a traversé l'appareil.

L'expérience a montré que l'air atmosphérique libre renferme des quantités d'acide carbonique qui varient de 4 à 6 dix-millièmes. <}uant à la quantité de vapeur d'eau , elle varie entre des limites étendues, suivant la température de l'air et suivant son état de saturation.

§ 59. Supposons, maintenant, l'air privé de son acide carbonique et de sa vapeur d'eau, et voyons comment on parvient à connaître les proportions d'oxygène et d'azote qu'il renferme. On peut y arriver par plusieurs procédés. Nous allons décrire les plus simples.

Plusieurs substances absorbent l'oxygène de l'air, même à la température ordinaire. U suffira donc, pour faire l'analyse de l'air, d'introduire un certain volume d'air dans une cloche divisée, de mesurer ce volume, d'introduire la substance absorbante, et de la laisser séjoaraer dans la cloche jusqu'à ce que le volume du gaz ne diminue

plus sensiblement ; enfin de mesurer de nouveau le volume restant qui doit être de l'azote pur.

Les substances absorbantes que l'on emploie ordinairement pour cet objet sont le phosphore et certains composés métalliques avides d'oxygène, tels que le sous-cblorure de cuivre dissous dans de l'eau ammoniacale,

% 60. On peut également employer, pour analyser l'air, des substances qui n'absorbent pas l'oxygène à la températ^ire ordinaire, mais qui, lorsqu'elles sont portées à une haute température, se combinent éDergiquament avec ce corps. On peut même disposer l'expérience de manière à peser, a la fois , l'oxygène qui s'est fixé sur la substance absorbante, et l'azoto qui reste libre. -

La figure 28 représente l'appareil que l'on emploie dans ce cas :

elube, à l'aide de caoutchouc, les tubes à robinet r et t'.

L'extrémité a du tube est mise en communication avec Un bal-

Pj,. jj Ion V, de 20 litres environ de capacité,

portant un robinet u ; et l'extrémité i

communique avec une série d'appareils A,

L'appareil A, représenté plus en grand dans la 6gure 29 , a pour but d'absorber l'acide carbonique de l'air. Cet appareil, dit appareil à boules de Liebig, du nom de l'habile chimiste quia imaginécettedispositiou ingénieuse , consiste en trois boules b,c,d disposées sur un même exe, et deux boules o, e, placées sur un plan supérieur, et commu-

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niquant avec les premières par des tubes étroits. On introduit dans l'appareil une dissolution con<ientrée de potasse , de manière à remplir entièrement les trois boules inférieures. Si, alors, on aspire Tair lentement par le tube g^ l'air extérieur pénètre en f, et traverse la dissolution de potasse, en passant successivement de la boule b dans la boule c, et de celle-ci dans la boule d; enfin, pour se rendre dans la boule e, il lui reste encore à traverser une nouvelle colonne de dissolution de potasse. Le gaz séjourne donc beaucoup plus longtemps au contact de la potasse qu'il ne le ferait s'il traversait une colonne liquide, rectiligne et non interrompue, et p>ar suite il se trouvera dans des conditions plus favorables à l'absorp* tion de l'acide carbonique.

Le tube 6 ( fig. 28) est rempli de fragments de pierre ponce imbibée d'une dissolution concentrée dépotasse caustique; il est destiné à absorber les dernières parties de gaz acide carbonique qui auraient pu échapper à l'appareil A .

Enfin, le tube C, rempli de fragments de pierre ponce imbibée d'acide sulfurique concentré, a pour but de dessécher complètement l'air.

Gela posé, on fait le vide aussi complètement que possible dans le tube ab, et on ferme les deux robinets r et r'. Oh pèse ce tube vide d'air, on lui trouve un poids p. On fait de même le vide, aussi complètement que possible, dans lé ballon V ; on le pèse : soit P son poids.

On ajuste alors l'appareil et l'on chauffe au rouge le tube ab. On ouvre ensuite le robinet r' ; l'air extérieur pénètre dans le tube ab , après avoir traversé la suite des tubes A, 6, C, qui le dépouillent de son acide carbonique et de la vapeur d'eau , cet air abandonne son oxygène au cuivre métallique chauffé, et l'azote reste seul. On ouvre alors le robinet u du ballon, et très-peu le robinet r; de façon que le gaz pénètre très-lentement dans le ballon V. On juge, au reste , facilement de la marche de l'aspiration, parles bulles qui traversent l'appareil à boules A ; il faut que les bulles de gaz passent lentement et une à une. Lorsque le passage des bulles devient plus lent, ce qui arrive nécessairement à mesure que la différence entre la force élastique du gaz dans le ballon et celle de l'air extérieur diminue, on ouvre davantage le robinet r. A la fin de l'opération , on l'ouvre complètement. Aussitôt que l'aspiration s'arrête, on ferme les trois robinets r^, r, t* ; on enlève les charbons et on démonte l'appareil.

On pèse le ballon V , soit F son poids ; P' — P est évidemment le poids du gaz azote qui est entré dans le ballon.

On pèse de môftie le tube a6, soit j/ son poids, p'— p sera le poids

de Toxygène qui s'est fixé sur le cuivre métallique, augmenté de la quantité de gaz azote qui se trouve dans ce tube. Cette dernière quantité se détermine facilen^ent en faisant de nouveau le vide dans le tube, et déterminant son poids p" \fl — p" est alors le poids de Tazote que Ton a retiré du tube avec la machine pneumatique, et p" — p le poids de l'oxygène qui s'est fixé aur le cuivre métallique. Nous trouverons donc comme résultat final, un poids d'azote

et un poids d'oxygène p" — p

formant un poids d'air atmosphérique sec et dépouillé de son acide carbonique représenté par

Il sera par conséquent facile de déterminer, par une proportion, les poids d'oxygène et d'azote qui entrent dans 4 00 parties eh poids d'air atmosphérique ; et, comme on connaît les densités de l'oxygène et de l'azote, on peut également en déduire la composition de l'air en volume.

Lorsque nous nous occuperons de l'analyse de l'eau, nous décrirons une autre méthode, très^xpéditive et connue sous le nom de procédé eudiométrique y par laquelle on détermine la quantité d'oxygène contenue dans l'air par la quantité d'hydrogène que cet oxygène peut brûler.

On a reconnu, par un grand nombre d'analyses, que l'air atmosphérique renferme moyennement en volume

Oxygène 20,9

Azote 79,4

400,0 ou en poids

Azote * 76,9

L'air recueilli dans des localités très-éloignées et à différentes hauteurs dans l'atmosphère, n'a présenté que des variations trèsfaibles dans sa composition.

§ 64 . La grande constance que l'on remarque dans la composition de l'air a porté quelques chimistes à regarder l'air atmosphérique , non pas comme un mélange des deux gaz oxygène et azote, mais comme une véritable combinaison chimique de ces deux gaz. Nous

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allons exposer les principales raisons qui prouvent que cette opinion est erronée, et que les gaz oxygène et azote sont simplement inélan« gés dans Tair atmosphérique.

L'expérience a montré que deux gaz se combinent toujours suivant des rapports simples en volumes. Or, le rapport simple qui s'approche le plus de la composition que les analyses directes donnent pour Tair atmosphérique, est le suivant :

{ d'oxygène -ou oxygène. . . . 20,00

{d'azote azote 80,00

Ces nombres s'éloignent beaucoup trop des résultats de l'analyse pour qu'il soit possible d'attribuer la différence aux erreurs de 1 expérience ; d'autant plus que les analyses de l'air, faites par les méthodes les plus variées, ont toujours conduit au même résultat.

Lorsque deux gaz se combinent , la combinaison a toujours lieu avec dégagement de chaleur ; or, il n'y a pas de changement de température appréciable lorsqu'on mélange les gaz azote et oxygène ; et, si l'on mêle ces deux gaz dans les proportions qui constituent l'air, on obtient un mélange gazeux qui est identique , sous tous les rapports , avec le gaz de notre atmosphère.

Mais la preuve la plus convaincante que l'air est un simple mélange d'oxygène et d'azote nous est fournie par la manière dont l'air atmosphérique se comporte avec Teau. L'eau qui a séjourné longtemps au contact de l'air renferme toujours une certaine quantité de gaz en dissolution , et nous décrirons plus loin (§ 92] le procédé par lequel on peut séparer et recueillir ce gaz. Si l'air atmosphérique est un composé de gaz azote et oxygène , les gaz dissous dans l'eau doivent présenter la même composition que l'air atmosphérique. Si , au contraire , l'air n'est qu'un simple mélange de deux gaz , comme l'oxygène et l'azote n'ont pas la même solubilité , la composition des gaz dissous doit être différente de celle do l'air atmosphérique ; et c'est en effet ce que l'analyse de ces gaz confirme.

$ 62. L'air atmosphérique est constamment soumis à des actions chimiques qui tendent , chacune , à changer sa composition ; mais ces actions se combattent dans leurs effets individuels, et, sous leur influence simultanée , l'air conserve une composition sensiblement invariable. Nous reviendrons sur ce sujet plus loin (§ 494), lorsque nos études seront plus avancées.

Équivalent = 200,0.

§ 63. Le soufre est un corps trè&-abondant dans la nature ; on le trouve tantôt isolé, et tantôt en combinaison avec un grand nombre de métaux. Le soufre , isolé , se rencontre quelquefois complètement pur et en cristaux très-réguliers ; mais , le plus souvent , il est intimement mélangé de matières terreuses.

Le soufre peut être obtenu soùs les trois états. A la température ordinaire il est solide /sa densité est alors 2,07; si on le chauffe audessus de H 4°, il fond et donne un liquide très-limpide d'un jaune serin; les morceaux de soufre non fondu restent au fond du liquide, ce qui prouve que le soufre augmente de volume, se dilate en passant de l'état solide à l'état liquide. L'eau nous présente le phénomène contraire; la glace est plus légère que l'eau ; celle-ci, en passant de l'état solide à l'état liquide, se contracte donc au lieu de se dilater. Le soufre passe brusquement de Tétat liquide à l'état solide , sans prendre Tétat pâteux ; il se trouve ainsi dans les circonstances favorables à la cristallisation par voie de fusion. Ces cristaux sont de longs prismes, brillants, de la même nuance que le soufre liquide.

On peut faire cristalliser le soufre à une basse température , en le dissolvant dans un liquide volatil. Le sulfure de carbone est celui qui convient le mieux pour cet objet. Si l'on abandonne à l'air une dissolution de soufre dans le sulfure de carbone, le liquide s'évapore rapidement ; bientôt, le soufre ne trouvant plus assez de sulfure de carbone pour rester en dissolution, se dépose lentement, au sein de la liqueur, en cristaux réguliers qui diffèrent complètement de ceux qui se forment dans le soufre fondu. Nous avons insisté sur ce point dans l'introduction ($ 4 4).

Le soufre , cristallisé par voie de dissolution , présente exactement la même forme et le même aspect que le soufre naturel.

Les cristaux qui se sont déposés dans le soufre fondu sont transparents , un peu élastiques ; mais ils perdent bientôt ces propriétés et deviennent opaques et friables. Ils paraissent alors d'un jaune plus clair. Nous avons indiqué la cause de ce changement (% \ 4).

Le soufre fondu est parfaitement limpide et d'un jaune clair : si on le chauffe davantage, sa couleur devient de plus en plus foncée , il perd en même temps sa fluidité. A 460^ il ne coule plus que difficilement, et sa couleur est passée du jaune au brun. A 200^ il est tellement visqueux qu'on peut retourner le vase qui le contient sans

qu'il sëcoule : sa couleur est alors d'un brun foncé. Si la température est encore portée plus haut, le soufre reprend de la fluidité, en conservant sa couleur brune ; enfin à iOO®, il entre en ébullition et peut être distillé. La distillation se fait dans une cornue en verre munie d'un récipient. Le soufre est placé dans la cornue , et l'on chauffe avec des charbons. Le soufre fond d'abord , puis il passe successivement par tous les états que nous venons d'indiquer, enfin il entre en ébullition. La vapeur est poussée jusque dans le col de la cornue , où elle se condense d'abord sous forme d'une poudre très-fine , c'est ce que l'on nomme la fleur de soufre. Mais , la distillation continuant , la température s'élève daus le col , elle dépasse bientôt 441®, température de la fusion du soufre, et les vapeurs ne se condensent plus alors qu'à l'état liquide. Si le soufre soumis à la distillation renferme des matières étrangères non volatiles, celles-ci restent dans la cornue. La vapeur de soufre a une couleur d'un jaune brun ; sa densité a été trouvée de 6,654. .

Si l'on chauffe du soufre dans un creuset jusqu'à une température supérieure à 200®, et qu'on le verse ensuite, sous la forme d'un petit filet, dans une terrine pleine d'eau froide, on obtient une masse spongieuse, brune, molle et élastique, qui conserve sa mollesse pendant quelque temps; puis, bientôt, elle durcit, et, après plusieurs jours, le soufre a repris sa dureté ordinaire, mais sa couleur reste plus foncée. Le soufre mou devient dur en quelques instants, si, au lieu de le laisser à la température ordinaire , on le chauffe jusque vers 400**; la transformation se fait alors brusquement, avec un dégagement spontané de chaleur; car le soufre mou, chauffé à 400*, élève sa température jusqu'à 4 40*.

Le soufre est un corps combustible ; il brûle avec une flamme bleuâtre, en répandant une odeur suffocante que tout le monde connaît, car c'est celle que répand une allumette soufrée ordinaire au moment oii on l'enflamme. Le soufre se combine alors avec l'oxygène de l'air et donne naissance à un composé gazeux, le gaz acide sulfureux.

SÉLÉMUM.

Ëquivalent = 491,0.

§ 64. Le sélénium*, de même que le soufre, peut être obtenu sous les trois états. Solide à la température ordinaire, il devient

* Uséténiam a été découvert en 1817 p.ir Berzélias.