COMBINAISONS DES MÉTALLOÏDES ENTRE EUX

€oml>liuU«oiui de Phydragène avee roxyçèiie.

§ 86. Nous connaissons deux combinaisons de Thydrogène avec l'oxygène. La première combinaison, le protoxyde, n'est autre chose que l'eau *.

Protoxyde d'hydrogène om eauy HO.

g 87. Nous avons vu que l'hydrogène, en brûlant dans l'air, donne naissance à de l'eau ; mais pour que l'expérience relatée (§ 49], soit concluante, il est nécessaire de dessécher complètement le gaz hydrogène avant de le brûler; sans cette précaution, on pourrait admettre que l'eau qui se dénote sur 1 ' corps froid a été apportée par les gaz humidee «?t provient de la dissolution , dont la température s'élève toujours d'une manière notable pendant la réaction. On dispose alors l'appareil comme le représente la figure 38. En

maintenant au-dessus de la flamme une cloche tubulée légèrement inclinée, l'eau formée dans laiM)mbustion ruisselle sur les parois de la cloche , et peut être recueillie dans une capsule. On peut en obtenir ainsi une quantité aussi considérable que l'on veut. § 88. L'eau pure est sans saveur ni odeur; elle est incolore sous

* L'ean était congidérée par les anciens comme un des quatre éléments de la nature. C'est sealement vers la fin da xviii* siècle que l'on reconnut que l'eau était un composé d'hydrogène et d'oxygène. Priestley observa le premier que , lorsque le gaz hydrogène brûle dans un vase de verre aux dépens de l'nir ou du gaz oxygène, il se dépose une certaine quantité d'eau sur les parois du vase. Hais la composition de Teau n'a été établie d'une manière incontestable que par les recherches & peu près siniuttaDées de Watt, de Cavendish et de Lavoisier.

UD6 petite épaisseur, mais sous une grande épaisseur elle a une nuance verdâtre très-prononcée.

L'eau prend l'état solide dans les grands froids de l'hiver. On a adopté pour zéro du thermomètre la température à laquelle ce changement d'état a lieu. Si l'on transporte dans un appartement chaaffé un vase rempli de glace concassée ou de neige, la glace ne tarde pas à fondre, et, une fois que la fusion a commencé, un thermomètre placé dans le vase marque constamment la même température, jusqu*à ce que les derniers glaçons aient disparu. Cest cette température constante que l'on a prise pour un des points fixes du thermomètre. L'eau peut cependant être 'refroidie au-dessous de zéro sans prendre l'état solide ; c'est ce qui arrive quand on la laisse refroidir lentement dans un vase à l'abri de toute secousse. On a vu ainsi l'eau descendre jusqu'à — 42^ (42® au-dessous de zéro) sans se congeler; mais si Ton communique au flacon qui renferme le liquide quelques vibrations un peu fortes, ou mieux, si l'on introduit dans l'eau un corps étranger, les glaçons se forment instantanément, la température remonte à zéro et se maintient à ce point jusqu'à ce que toute l'eau soit solidifiée. Un phénomène semblable s'observe dans la fusion de tous les corps.

Le changement de l'eau liquide en glace est donc une véritable cristallisation par solidification d'un corps fondu ; mais il est rare que cette cristallisation donne lieu à des cristaux reconnaissables : ce sont des aiguilles qui s'enchevêtrent les unes dans les autres et produisent des masses transparentes continues. On aperçoit cependant quelquefois des formes cristallines reconnaissables dans les petits glaçons qui se forment au milieu des eaux bourbeuses. Lorsque la température de l'air est inférieure à zéro, l'eau s*en sépare sous forme de neige ou de givre. Chaque flocon de neige est la réunion d'un très-grand nombre de cristaux qui se sont groupés.

L'eau augmente de volume en se congelant, de sorte que la den-^ site de l'eau liquide est plus grande que celle de l'eau solide. Les corps liquides et solides augmentent de volume, se dik^ent, quand on élève leur températui'e; l'eau liquide présente une exception sous ce rapport pour les premiers degrés de notre échelle thermométrique. Entre 0® et 4® l'eau, loin de se dilater, se contracte; vers 4** elle présente un minimum de volume et par suite un maxinum de densité. Au-dessus de 4® jusqu'aux températures les plus élevées où on l'ait observée, elle se dilate d'une manière continue. On est convenu de prendre pour unité la densité que l'eau présente à la température de 4®, et on rapporte à cette densité celle des autres corps solides ou liquides. La densité de la glace se trouve

84 COMBINAISONS DE l'HYDROGÈNB AVEC l'OXYGENE.

ainsi représentée par 0,91. La force avec laquelle Teau se dilate en se congelant est irrésistible, elle fait éclater les bombes les plus épaisses. Des pierres très-résistantes, mais poreuses, éclatent souvent pendant Thiver, quand Teau contenue dans leurs pores vient à geler.

§ 89. L'eau prend facilement l'état gazeux; là température à laquelle ce changement d'état a lieu dépend de la pression de l'air. On a pris pour second point fixe du thermomètre, lequel est marqué 400 dans la division centigrade, la température à laquelle leau bout sous la pression de 760 millimètres de mercure. La température à laquelle cette ébuliition a lieu diminue avec la pression; ainsi l'eau bout sous une couche de glace dans le vide de la machine pneumatique.

L'eau est à l'état aériforme lorsque la température est supérieure à 400®, et que la pression est moindre que 0",760. On peut déterminer expérimentalement le poids d'un certain volume de cette vapeur et le comparer au poids d'un égal volume d'air atmosphérique considéré à la même température et 30us la même pression ; nous appellerons ce rapport la demité de la vapeur d'eau. Si nous déterminons sa valeur numérique pour des températures supérieures à 400®, et successivement croissantes, nous reconnaîtrons, qu'à partir de 4 30® environ, ce rapport reste sensiblement constant pour toutes les températures supérieures,* et qu'il est représenté par la fraction 0,622. C'est cette valeur que nous admettrons pour la densité de la vapeur d'eau. On définit de la même manière les densités des autres vapeurs.

L'eau abandonne des vapeurs très-sensibles à l'air; la formation de ces vapeurs est d'autant plus abondante que l'air renferme moins d'eau, qu'il est moins saturé de vapeur d'eau, et que sa température est plus élevée. On dit alors que l'eau s'évapore à l'air.

L'air renferme toujours une certaine quantité de vapeur d'eau ; il est très-près de son point de saturation dans les temps pluvieux et pendant l'hiver; il en est, au contraire, souvent assez éloigné dans les journées chaudes de l'été. Certaines substances jouissent de la propriété d'enlever à l'air l'eau qu'il renferme, lors môme que celuici n'est pas saturé, et de se dissoudre dans cette eau. Ces substances sont ap^lées substances déliquescentes ; tels sont : le chlorure de calcium, la potasse, etc. D'aiitres substances renfermant de Feau, abandonnent facilement, au contraire, une partie de leur eau à l'air ambiant, si celui-ci n'est pas saturé, et tombent en poussière; on les appelle substances efflorescentes. Le sulfate de soude est une de ces dernières substances. 11 est clair qu'aucun corps n'est efflorescent

dans de l'air saturé d'humidité, et que tous les corpâ solubles y sont au contraire déliquescents.

U arrive cependant quelquerois, que les corps tombent a» efflorescence en absorbant l'humidité de l'air. Cette circonstance se présente pour les corps cristallisés ou fondus, qui ont de l'alBDilé pour l'eau, et qui forment avec elle des combinaisons noo dtiiquegcenles. Le sulfate de soude fondu, eipostf à l'air bumidr, absorbe de l'eau et tombe en poussière.

% 90. L'eau la plus limpide des rivières et des soarcn n'est pas de l'eau pure; on s'en assure facilement en évaporant dans une capsule une petite quantité de ces eaux; il y reote toujours un résidu sensible. L'eau de pluie est de l'eau à peu prée pure; mais, comme elle tombe ordinairement sur les toilà avant d'être recueillie, elle dissout toujours une petite quantité de substances étrangërej. On puriQe l'eau en la soumettant à la distillation. Comme on emploie souvent de grandes quantités d'eau distillée dans les laboratoires, on fait cette distillation en grand, dans des appareils que l'on ap- ' pBlle alambics. L'alambic [lig. 39J se compose d'une chaudière en

cuivre A, montée dans un fourneau ea briques, et sur laquelle s'adapte un couvercle on forme de dôme B, terminé par un tuyau.

86 COMBINAISONS DE L*HYDROGÈNE AVEC l'oXYGÈNE.

recourbé bcd qui communique avec un serpentin. Le serpentin est renfermé dans une grande ciive cylindrique pqrj en métal, et que Ton maintient pleine d'eau. L'extrémité du serpentin débouche en a au dehors de la cuve. On introduit, par la tubulure t, l'eau que l'on veut distiller. Comme l'eau de la cuve, qui sert de réfrigérant, s'échauffe nécessairement par suite de la condensation des vapeurs dans le serpentin, on est obligé de la renouveler de temps en temps. Le mieux est d'avoir un réservoir supérieur renfermant de l'eau froide , et d'amener cette eau lentement par le tube extérieur TT'. à la partie inférieure de la cuve. De cette manière l'eau froide se trouve toujours dans la partie inférieure, et l'eau échauffée se déverse par la tubulure o placée à la partie supérieure. On peut régler l'arrivée de l'eau froide de telle façon que l'eau échauffée sorte en o à une température très- voisine de 400®. Elle sert alors à alimenter la chaudière de l'alambic ; on économise ainsi le combustible.

§ 94 . L'eau dissout un grand nombre de substances solides et liquides; en général, celles-ci se dissolvent en proportions d'autant plus considérables que la température est plus élevée; de sorte que, si l'on fait une dissolution de ces substances saturée à chaud, et qu'on l'abandonne ensuite au refroidissement, une partie de la substance cristallise. Pour avoir le reste de la substance dissoute, il faut évaporer l'eau qui la maintient en dissolution. Â cet effet, on met la dissolution dans une capsule en porcelaine , et on la chauffe au moyen de quelques charbons placés au-dessous, ou mieux, avec une lampe à alcool. Cette opération exige des précautions lorsqu'on ne veut pas perdre la moindre quantité de la matière en dissolution, comme cela est nécessaire dans les analyses chimiques. On ne doit

pas alors chauffer la liqueur jusqu'à l'ébuliition ,parce que les bulles de vapeur se formant sur le fond chauffé de la capsule , viennent crever à la surface, et pro^ jettent infailliblement hors du vase de petites quantités de la dissolu- <^^^ tion. On fait souvent

^^ l'évaporation des li-

queurs au bain^tnarie (fig. 40) ; On place la capsule de porcelaine qui renferme la dissolution à évaporer sur une autre capsule en cuivre à rebords et remplie en partie d'eau que l'on chauffe avec

Fig 41

une lampe à alcool. D'autres foin, on ne met pas d*eau dans la capsule en cuivre et on la chauffe avec la lampe; la capsule de poray laine est alors chauffée dans un bain d'air qui donne lieu à une

évaporation très-régulière. EnGn , dans les laboratoires où Ton a un grand nombre de dissolutions à évaporer, on place toutes les capsules sur un même bain de sable chauffé avec du bois.

11 arrive souvent que Tévaporation doit être faite très-lentement et à une basse température. On place alors la capsule au-dessus d'une autre capsule en verre à large base, renfermant de l'acide sulfurique concentré , et l'on recouvre le tout avec une cloche de verre (fig. i4). L'acide sulfurique absorbe l'humidité de l'air à mesure que celui-ci en enlève à la dissolution. L'évaporation marche plus rapidement si l'on place les capsules sous le récipient de la machine pneumatique dans lequel on fait le vide. § 92. L'eau dissout également les gaz. La solubilité d'un même gaz dans l'eau est d'autant plus grande que la température est plus basse , et que la pression exercée sur la dissolution par la portion du gaz non dissoute est plus considérable.

On peut facilement déterminer au moyen de l'expérience suivante

le volume total du gaz dissous : on remplit entièrement d'eau un ballon de verre (fig. 42); on remplit également d'eau le tube abducteur, ce qui se fait facilement par aspiration , puis on enfonce le bouchon dans le col du bal- Ion ; l'eau déplacée sort par le tube , et l'on obtient un appareil complètement rempli d'eau. On engage l'extrémité du tube recourbé sous une cloche pleine de mercure et placée sur la cuve à mercure *, et l'on chauffe le ballon. Lorsque la

* La caye à mercnre représentée dans la figure 42 est une petite cuye en porcelaine, portant un bancéchancré sur lequel on place la cloche.

Fig. 42.

fis COMBINAISONS DE l'HYDROGËNE AVEC l'oXYGËNB.

lempéralure de l'eau s'approche de 40 à 80", on voit une foule de pelites bulles se d^ager sur les parois du ballon. On élève la température de l'eau jusqu'à l'ébullition , on la prolonge pendant quelques minutes, et la vapeur Tait passer complètement l'air dégagé dans la cloche à mercure. On mesure le volume de l'air recueilli , et l'on compare ce volume à celui de l'eau qui lui a donné naissance.

§93, L'eau se combine avec un très-grand nombre de substances. Avec les acides forts elle joue le rôle d'une base Taible; elle se comporteau contraire comme un acide faible par rapport aux bases fortes.

L'eau entre en combinaison avec un grand nombre de sels quand on les fait cristalliser dans leurs dissolutions aqueuses ; le même sel se combine souvent avec des proportions d'eau très- différentes, suivant la température h. laquelle la cristallisation a lieu.

§ 94. Analyse de l'eau. - Il s'agit maintenant de déterminer les proportions suivant lesquelles les gaz oxygène et hydrogène se combinent pour former i'eau. Pour cela . on introduit dans une même cloche , sur le mercure , des volumes bien connus de gaz hydrogène et de gaz pxygène , et on met le feu au mélange. Les deux gaz se combinent suivant des proportions déterminées et forment de l'eau mil ae condense sur les parois de la cloche. le celui des deux gaz qui a été mis en ne disparaît pas complètement , on mea partie qui reste , et l'on voit quels sont lûmes des deux gaz qui se sont combinés. mesure les gaz dans une cloche divisée en ilés égales; on y introduit d'abord un cerolume de gaz hydrogène que l'on mesure jrécision , en ayant soin de descendre la ) dans la cuve à mercure jusqu'à ce que le j du mercure soit le même en dedans et en îdela cloche. Il est plus commodede faire nesurecommelemontrela(lgure43, dans irQUVCtteen verre, dont les parois transpapermettent d'affleurer plus exactement les niveaux du mercure et de lire la division. Où fait passer, ensuite, dans , la même cloche, une certaine quantité de gaz oxygène, l'augmentation du volume gazeux en donne lamesure.

On introduit le mélange dans un appareil qui porte le nom d'eudio-

mètre , et qui est disposé de façon que Ton puisse faire passer dans son intérieur une étincelle électrique. L'eudiomètre (fig. 44) se compose d'une cloche en verre très-épais , portant à sa partie supérieure une monture en fer a qui traverse la paroi du tube, et est mastiquée hermétiquement dans Touverture. Sur le côté de cette cloche , en 6 , on a foré un second trou dans ^ lequel a été mastiqué un gros Gl de fer dont le bout inté> rieur arrondi arrive jusqu'à une petite distance de la monture supérieure. L'extrémité extérieure de ce fil se termine en crochet. L'eudiomètre rempli de mercure est retourné sur la cuve à mercure, et Ton y fait passer le mélange des deux gaz. On frotte à plusieurs reprises la surface de la cloche avec un linge chaud. On approche ensuite de la monture métallique a le plateau chargé d'un électrophore, et, en même temps, on touche, avec l'autre main, le fil métallique 6 ; l'étincelle électrique jaillit alors entre c et d, à travers le mélange explosif, et détermine son inflammation. On peut également faire communiquer la tige métallique 6 avec le sol, au moyen d'une chaîne en fer qu'on attache au crochet 6, et qu'on laisse tomber sur le mercure de la cuve. Au moment de la combustion , il y a dégagement d'une grande quantité de chaleur qui produit une dilatation considérable des gaz ; le mélange gazeux ne doit remplir l'eudiomètre qu'à moitié, autrement une partie du gaz serait infailli> blement projetée hors du tube. On évite plus facilement cette perte, en bouchant l'ouverture de l'eudiomètre au moyen d'un bouchon à soupape A. Au moment de l'explosion, il y a augmentation de force élastique dans l'appareil et le disque t se trouve fortement appliqué sur la surface du bouchon , de sorte que rien ne peut sortir. Aussitôt que la chaleur s'est dissipée, ce qui arrive au bout d'un instant très-court, l'eau formée se condense en gouttelettes liquides sur les parois de l'eudiomètre, et occupe alors un volume 2000 fois plus petit que celui des gaz qui lui ont donné naissance. La tension devient donc plus faible dans l'appareil , la soupape t se soulève et le mercure extérieur entre dans l'eudiomètre.

Si le volume gazeux disparait entièrement , cela indique que les gaz introduits se trouvaient précisément dans les proportions convenables pour former de l'eau ; c'est ce qui arrivera si l'on a introduit exactement i volume de gaz oxygène et 2 volumes de gaz hydrogène. Mais, en général , l'un des .deux gaz aura été mis en excès : on fait alors passer le résidu gazeux dans la même cloche graduée , on en mesure exactement le volume , et l'on détermine

Fig. 44.

90 COMBINAISONS DE L'HYDROGÊNE AVEC L'OXYGÈNK.

ensuite sa nature en approchant du- gaz une allumette ; si le gaz s'enflamme, le résidu est du gaz hydrogène. Supposons qu'on ait introduit dans l'eudiomètre

4 00 mesures de gaz hydrogène , 75 i> oxygène;

on trouvera , qu'après la combustion , il reste 25 d'oxygène. Donc , 400 d'hydrogène se sont combinés avec 50 d'oxygène, ou t volumes d'hydrogène avec 1 volume d'oxygène.

La même expérience peut être faite sur la cuve à eau, mais on ne peut plus alors reconnaître la nature du produit qui s'est formé dans la combustion. Lorsque l'eudiomètre doit servir sur la cuve à eau , les montures métalliques sont en laiton. On emploie dans les cours de chimie un eudiomètre à eau (fig. 45) dont l'usage est très-facile. j» Il se compose d'un cylindre AB en verre, à parois

épaisses, destiné à renfermer le mélange ; ce cylindre est adapté par sa base inférieure dans une monture en laiton BC à robinet S. Un entonnoir C permet d'introduire facilement les gaz. Le cylindre en verre communique en haut avec un second entonnoir D , dans lequel on peut mettre de l'eau. Un robinet R établit ou intercepte la communication. Un tube de verre gradué EF se visse au fond de la cuvette D. Enfin , en v, la monture métallique À est percée d'un trou dans lequel on a mastiqué un tube de verre, traversé par la tige de métal t qui se trouve ainsi isolée de la \nonture métallique et s'en approche à une petite distance dans l'intérieur.

Le jeu de l'appareil est facile à comprendre : les robinets R et S étant ouverts, on plonge entièrement l'eudiomètre dans la cuve à eau jusque au-dessus de la cuvette D; il se remplit ainsi complètement d'eau; on ferme le robinet R, et on soulève l'eudiomètre. On mesure dans le tube gradué EF les gaz hydrogène et oxygène , et l'on introduit le mélange dans l'eudiomètre par l'entonnoir C. Pour enflammer le mélange, il suffit d'approcher du bouton t le plateau chargé de l'électrophore, la communication de la monture métallique A avec le sol ayant lieu par la bande de métal p. Pour éviter la perte du gaz , au moment de la détonation, on ferme le robinet S.

Fig. 45.

Il s'agit maintenant de mesurer le gaz résidu ; cela se fait facilement dans le tube gradué EF. Â cet effet on remplit ce tube d'eau , on en bouche l'ouverture avec le doigt et on le retourne dans la cuvette D , entièrement remplie d'eau , où on le visse. Il suffit alors d'ouvrir le robinet R pour faire passer le gazdansle tubegraduéEF. Pour le mesurer, on dévisse de nouveau le tube et on le transporte ' a, sur la cuve à eau dans laquelle on l'enfonce assez pour établir la coïncidence des niveaux à l'intérieur et à Textérieur. La plus grande difficulté des analyses eudiométriques exé* cutées sur le mercure tient au transvasement des gaz; mais on peut l'éviter entièrement en employant un eudiomètre divisé en capacités égales que l'on construit avec un tube peu épais dans les parois duquel on soude deux fils de platine a et 6 (fîg. 46) que l'on amène dans l'intérieur de la Fig. 46. cloche à une petite distance l'un de l'autre. C'est entre les extrémités de ces fils que l'on fait jaillir l'étincelle électrique qui doit enflammer le mélange gazeux.

% 95. L'eau résulte donc de la combinaison de 2 volumes d'hydrogène et de K volume d'oxygène; il est facile d'en déduire la composition de l'eau en poids , puisque nous connaissons les densités de ces deux gaz. En effet, K volume d'air pesant \ ,0000

K vol. d'oxygène pèse \ ,4056

2 » d'hydrogène » 2 X0,0692 = 0,4384

L'eau produite pèse K ,2440

Pour avoir les quantités d'hydrogène et d'oxygène qui forment 400 grammes d'eau , on posera les proportions

d'où j; = 88,87; 4,2440 :0,4384::400:y,

d'oùt/=44,43;

donc K 00 partie&i d'eau renferment 44,43 hydrogène

88,87 oxygène

Lorsque 2 volumes d'hydrogène se combinent avec 4 volume d'oxygène , quel est le volume de la vapeur d'eau résultant de la combinaison ? Si les 2 volumes d'hydrogène , en se combinant avec 4 volume d'oxygène, ne formaient qu'un seul volume de vapeur d'eau , la densité de cette vapeur serait K ,244. Mais l'expérience

92 COMBINAISONS DE l'HTDROGENE AVEC L'OXTGÈNE.

directe a donné , pour celle densité , une valeur moitié moindre c'est-à-dire 0,622; donc, 2 volumes d'hydrogène, en se combinant avec 4 volume d'oxygène, ont produit, non pas 4 volume, mais 2 volumes de vapeur d'eau.

§ 96. 11 convient d'appeler l'attention sur la simplicité des rapports que nous présentent les voluihes des deux gaz qui se combinent, et celui de la vapeur d'eau qui résulte de leur combinaison, au lieu des rapports compliqués et variables à l'infini qui auraient pu se présenter. Ce n'est pas une circonstance fortuite et particulière au cas qui nous occupe. Nous reconnaîtrons également des rapports très-simples dans les combinaisons des autres gaz élémentaires. L'étude de ces combinaisons a fait découvrir cette loi* de la nature : Lorsque deux gaz élémentaires se combinent , leurs volumes ont entre eux des rapports numériques très-simples , et le volume du composé qui en résulte , considéré à Vétai de gaz , présente ^msi un rapport très-simple avec la somme des volâmes des gaz qui sont entrès dans la combinaison,

$ 97. On a employé , pour déterminer directement les poids d'hydrogène et d'oxygène qui se combinent pour former l'eau , une autre méthode qui est susceptible d'une plus grande précision que celle par l'eudiomètre. Plusieurs oxydes métalliques chauffés dans un courant de gaz hydrogène abandonnent leur oxygène ; et sont réduits à l'état métallique. Cet oxygène , en se combinant avec l'hydrogène, forme de l'eau que l'on peut recueillir et peser. La perte de poids que subit l'oxyde métallique donne le poids de l'oxygène qui est entré dans la composition de cette eau. La différence entre les deux poids donne le poids de l'hydrogène.

Il est nécessaire , pour cette expérience , d'employer du gaz hydrogène pur et parfaitement desséché ; on le prépare à l'aide de l'appareil représenté par la figure 47.

Le zinc du commerce n'est jamais absolument pur; il renferme toujours une petite quantité de carbone combiné, et, quelquefois, des traces d'arsenic et de soufre. Quand on dissout ce zinc dans l'acide sulfurique étendu , une très-petite portion de l'hydrogène se combine avec du carbone, et donne lieu àxine matière huileuse très-fétide qui communique une odeur désagréable à toute la masse de gaz. L'arsenic et le soufre se combinent également avec une petite partie de l'hydrogène et forment des produits gazeux. Pour débarrasser l'hydrogène de ces matières étrangères , on le fait passer à travers un tube Ç, rempli de fragments de pierre ponce imbibée

* Celte loi a éié découverie par Gay-Lussac.

d'une didsolulion conccnlrée de potasse, puis dans Un lube D ron* tenant de la ponce mouillée par une dissolution de sublimé corro-

sif; euGn à travers un tube E rempli de ponce imbibée d'acide suifarique concentré qui dessèche complètement le gaz. L'oiyde que l'on emploie puur brûler l'hydrogène est de l'oiyde de cuivre que l'on place dans un ballon à deux tubulures F en verre peu fusible. Ce ballon communique avec un ballon récipient G destiné à recueillir la plus grande partie de l'eau formée dans l'expérience; 11 est suivi d'un tube H rempli de pierre ponce imbibée d'acide sulfuriquu concentré, et qui retient les dernières portions d'eau.

On pèse avec le plus grand soin , avant l'expérience , d'abord le ballon F vide et bien sec , ensuite le même ballon avec l'oxyde de cuivre parfailement desséché. La différence entre les deux poidi donne le poids de l'oxyde contenu. On pèse de même le ballon récipient G et le tube H. L'appareil étant disposé , on fait dégager lentement le gaz hydrogène, et on continue le dégagement fort longtemp, aSn de chasser d'une manière bien complète l'air de l'appareil. Quand celui-ci est entièrement plein de gaz hydrogène, on chauffe le ballon F au moyen d'une lampe à alcool. Bientôt, la combustion du gaz hydrogène par l'oxygène de l'oxyde de cuivre commeoce, et l'eau ruisselle sur les parois du ballon G; les dernières parties de l'eau formée se condensent dans le tube H que le

gaz hydrogène en excès est obligé de traverser avant de se dégager dans l*air. On continue l'expérience jusqu'à ce que l'oxyde de cuivre soit entièrement ramené à l'état de cuivre métallique. On laisse alors refroidir le ballon G au milieu du courant de gaz hydrogène, puis on détache la partie de l'appareil qui est à gauche du caoutchouc a. Les ballons G, F et le tube H étant alors remplis de gaz hydrogène , si on les pesait dans cet état, la différence qu'on trouverait entre leurs poids avant et après l'expérience, dépendrait non-seulement des matières qu'ils ont condensées pendant la réaction , mais encore de l'excès de poids de l'air, qui remplissait primitivement l'appareil ,' sur l'hydrogène qui l'a remplacé. Il faut donc, avant de le peser, ramener l'appareil à ses premières conditions et le remplir de nouveau d'air atmosphérique.

Les expériences les plus précises, faites par cette méthode, ont montré que 1 00 parties d'eau renferment

Hydrogène 4i,41

Oxygène \ 88,89

§ 98. Dans l'expérience que nous venons de décrire, de même que dans celle qui a été faite dans l'eudiomètre, nous déterminons la composition de l'eau en cherchant quels sont les volumes ou les poids des éléments séparés qui entrent dans sa constitution; nous faisons ainsi ce que l'on appelle la synthèse de l'eau. Mais on détermine aussi très-souvent la composition des corps composés par une méthode inverse. On prend ces corps tout formés et on les décompose, de manière à déterminer le poids de leurs éléments, soit en isolant réellement ces éléments , soit en les engageant dans des combinaisons dont la composition est connue. On fait alors Vanalyse de la substance composée.

Nous avons décrit (§ 46) une expérience dans laquelle on décompose l'eau, en faisant passer sa vapeur dans un tube de porcelaine chauffé au rouge, et renfermant du fer métallique. Si, dans cette expérience, on mesure le volume de gaz hydrogène qui se dégage, et que d'après cette mesure on calcule le poids de ce gaz ; si , d'un autre côté , on détermine le poids de l'oxygène qui s'est fixé sur le fer, en pesant celui-ci avant et après l'expérience, on obtiendra encore la composition de l'eau , et on aura opéré par analyse. Mais cette expérience n'est pas susceptible d'une précision suffisante.

La composition de l'eau peut être déterminée exactement, par vote analytique, au moyen de la pil^ de Yolta. Si l'on plonge dans de l'eau légèrement acidulée par de l'acide sulfuriquejes deux pôles

d'une pile terminés par des fils de platine, on voit se dégager le long de chaque fil des petites bulles de gaz. On peut recueillir ces gaz dans deux cloches séparées , et Ton reconnaîtra que le gaz qui

s'est dégagé au pôle positif est de Toxygène , que celui recueilli au pôle négatif est de l'hydrogène, et que le volume de ce dernier gaz est précisémeni double de celui de l'oxygène. On fait ordinairement cette expé* rience dans les cours au moyen de l'appareil représenté (fîg. 48). On perce le fond d'un verre à pied de deux trous très-petits dans lesquels on fait passer deux fils de platine. Pour fermer les interstices on coule un peu de mastic au fond du verre. On remplit le verre d'eau acidulée, et on place une petite cloche graduée au-dessus de chacun des fils. Pour opérer la décomposition de l'eau , il suffit de mettre les fils de platine en communication avec les deux fils de la pile. L'addition d'une petite quantité d'acide sul- Fig- 48. furique a pour but de rendre l'eau meilleur

conducteur de l'électricité, et par suite, de faciliter sa décomposition par la pile.

On emploie la méthode synthétique ou la méthode analytique pour déterminer la composition des corps, suivant que Tune ou l'autre de ces méthodes s'applique plus facilement et plus exactement au cas particulier que l'on traite.

§ 99. On exprime souvent la composition de Teau d'une autre manière. Au lieu de se demander combien il y a d'hydrogène et d'oxygène dans 100 parties d'eau, on cherche combien il faut d'hydrogène pour former de l'eau avec 400 parties d'oxygène» et Ton dit :

4 00,00 d'oxygène se combinent avec 42,50 d'hydrogène ,

et forment 4 12,50 d'eau.

Les quantités 400 d'oxygène et 42,50 d'hydrogène dont appelées des quantités équivalentes ou des équivalents chimiques ; on est convenu d'appeler équivalent de Veau le nombre 442,50, qui est la quantité d'eau renfermant les quantités 400 d'oxygène et 42,50 d'hydrogène. De même , si l'on considère les corps à l'état gazeux, 4 volume d'oxygène équivaut à 2 volumes d'hydrogène pour la formation de l'eau , et l'on dit que V équivalent de l'oxygène en volume

96 COMBINAISONS DE l'hYDROGÈNE ÂYEC l'oXYGÈNE.

est i volume, que Véquivalent de l'hydrogène est 2 volumes. Quant à l'équivalent de la vapeur d'eau, d'après* la définition ci-dessus , il est de 2 volumes ; puisqu'il faut prendre 2 volumes de vapeur d'eau pour y trouver 1 volume d'oxygène et 2 volumes d'hydrogène.

Nous adopterons la lettre 0 pour exprimer l'équivalent de l'oxygène,, c'est-à-dire le poids 400 d'oxygène, et la lettre H pour exprimer l'équivalent de l'hydrogène, ou le poids 42,50 d'hydrogène. L'équivalent de l'eau, c'est-à-dire le poids 412,50 d'eau, sera représenté par HO. Ainsi , les caractères H , 0 et HO ne rappellent pas seulement la nature des corps qu'ils représentent (§32), ils expriment de plus des poids déterminés de ces corps, les poids que nous appelons leurs équivalents.

§400. Nous avons dit (§60) que l'on pouvait déterminer la quantité d'oxygène qui existe dans l'air atmosphérique en cherchant la quantité d'hydrogène qui est brûlée par cette quantité d'oxygène pour former de l'eau. Supposons , en effet, que l'on ait introduit dans l'eudiomètre , 4 00 parties d'air atmosphérique et 75 parties d'hydrogène, et que l'on fasse passer l'étincelle électrique; tout l'oxygène de l'air atmosphérique se combinera avec une portion de l'hydrogène ajouté, pour former de l'eau qui prendra l'état liquide et occupera un volume négligeable par rapport à celui des gaz qui l'ont produite. Le volume du gaz après l'explosion représente celui de l'azote contenu dans Tair atmosphérique , augmenté de l'excès d'hydrogène; et ce volume, retranché de celui qui représente la somme des volumes de l'air atmosphérique et de l'hydrogène, donne le volume des gaz oxygène et hydrogène qui se sont combinés pour former de l'eau. Le J de ce dernier volume est de l'oxygène et les } de l'hydrogène. Dans l'exemple que nous avons supposé, le volume du gaz après l'explosion serait 442,3; le volume des gaz disparus- serait donc 62,7, dont le |== 20, 9, représente la quantité d'oxygène contenue dans 400 parties d'air atmosphérique.

Bioxyde (Thydrogène , HO*.

§404. L'hydrogène est susceptible de se combiner avec une quantité d'oxygène plus grande que celle qui constitue l'eau. Cette seconde combinaison a reçu le nom de bioxyde d'hydrogène ou d'eau oxygénée *. Nous avons vu (§39) qu'en chauffant du peroxyde de manganèse avec de l'acide sulfurique concentré , on ramène le peroxyde à l'état de protoxyde, qui se combine avec l'acide sulfurique,

* Le bioxyde d'hydrogène a clé découvert en 1818 par M. Thénard.

filOXYDE d'hydrogène. 97

et qu'il se dégage de loxygène. D'autres peroxydes subissent une décomposition semblable , à froid, et en présence des acides étendus d'eau ; mais alors l'oxygène qui devient libre ne se dégage pas , il reste combiné avec l'eau : c'est ce qui arrive avec les peroxydes de baryum, de strontium, de potassium. On emploie le peroxyde de baryum pour préparer l'eau oxygénée. On broie ce peroxyde avec de l'eau dans un mortier de porcelaine , de manière à en faire une pâte liquide; on ajoute cette pâte, par petites portions, à un mélange de 4 partie d'acide chlorhydrique ordinaire, et de 3 parties d'eau, placé dans une capsule de porcelaine, et l'on agite continuellement avec une baguette de verre. Le peroxyde de baryum se dissout sans dégagement de gaz ; il se forme du chlorure de baryum , de l'eau et de l'oxygène, qui reste combiné avec l'eau.

S Oxygène Protoxydcde baryum ) Baryam >**2*^^ ^^^' ou baryie ) Oxygène^^ X ^u."^"®' a

Acide chlorhydrique. [ S^fore.*".^.'.'.';;.'.'.*;.'.*;:;.*::;;. . . . . / **''^""'-

Les substances que nous mettons en présence sont le bioxyde de baryum qui a pour formule BaO*, et Tacide chlorhydrique que nous écrirons UCl. L'eau de l'hydrate de bioxyde de baryum se sépare en combinaison avec la moitié de l'oxygène du bioxyde, par conséquent à l'état de bioxyde d'hydrogène qui se dissout dans l'eau ambiante. Les produits de la réaction sont le chlorure de baryum BaCl , et le bioxyde d'hydrogène que nous devons écrire HO*, ainsi que nous le verrons bientôt. Nous pourrons donc exprimer la réaction par l'équivalence suivante :

BaO» + HCl = BaCI + 110*.

Lorsque l'acide chlorhydrique est à peu près^âaturé par la baryte, on verse , dans la dissolution , de l'acide sulfurique qui précipite le baryum à l'état de sulfate de baryte insoluble , et l'acide chlorhydrique se reforme au sein de la liqueur.

f Chlore... ^

Chlorure de baryum. J -^„,,„ , X

' Baryum. . . . j ^ X ^^j^^ chlorhydrique.

P„ (Oxygène...) ' 'X

'*" \ Hyrtrogèno / Sulfate de baryte.

Acide sulfurique

BaCl + HO + SO» =BaO.SO» +HC1.

On ajoute, à la fin, l'acide sulfurique, goutte à goutte, afin de ne pas en mettre en excès. On sépare le sulfate de baryte par la filtration à travers un linge fin , et Ion obtient une liqueur qui est iden-

98 COMBINAISONS DE L'hYDROGÈNE AVEC l'OXYGÈNE.

tique avec la liqueur acide primitive, à cette différence près qu'elle renferme une certaine quantité de bioxyde d'hydrogène. On peut opérer sur cette liqueur comme sur la liqueur acide primitive, y dissoudre une certaine quantité de bioxyde de baryum jusqu'à saturation de l'acide chlorhydrique ; puis précipiter de nouveau la baryte par l'acide sulfurique. Après cette seconde opération, la dissolution acide renferme deux fois plus de bioxyde d'hydrogène qu'après la première. Lorsqu'on a répété un certain nombre de fois ces opérations, on obtient une liqueur assez chargée de bioxyde d'hydrogène, mais qui renferme de l'acide chlorhydrique dont il faut la débarrasser. Â cet effet, on ajoute, par petites quantités, du sulfate d'argent ; il se forme du chlorure d'argent, qui se précipite, et de l'acide sulfurique , qui se dissout dans la liqueur.

Acide cUorhydrique.{^5Ji;^^^^^^^^

(Oxygène l^'"' ^ Chlorure d'argent.

Sulfale d'argent | Argent /

( Acide sulfurique.

AgO.SO' + HCI = AgCI +S0» + H0.

On précipite, à son tour, l'acide sulfurique par une dissolution do baryte , que l'on ajoute goutte à goutte , afin de n'en mettre que la quantité strictement nécessaire. On filtre une dernière fois la liqueur, et on met celle-ci à évaporer sous le récipient de la machine pneumatique , au-dessus d'une large capsule renfermant de l'acide sulfurique concentré. On peut, ainsi, l'amènera un grand état de concentration , et môme obtenir le bioxyde d'hydrogène tout à fait pur.

Une précaution assentielle au succès de l'opération, c'est de maintenir dans de la glace le vase renfermant la liqueur acide pendant que l'on y dissout le bioxyde de baryum, afin que la liqueur ne puisse pas s'échauffer, ce qui amènerait la décomposition d'une grande partie du bioxyde d'hydrogène. Les précipités de sulfale de baryte que l'on sépare successivement, retiennent une portion notable de liqueur; il faut avoir soin de les exprimer dans un linge, afin de perdre le moins de liquide possible. 11 est bon aussi d'ajouter, de temps en temps, quelques gouttes d'acide chlorhydrique pour remplacer celui qui se- perd dans toutes ces manipulations successives.

§ i02. Le bioxyde d'hydrogène, amené au maximum de concentration, forme une liqueur incolore, d'une consistance sirupeuse, présentant une odeur particulière Sa densité est 4 ,453. Elle n'a pu être solidifiée à aucune température. Cette liqueur est très-peu stable ; elle se décompose spontanément à une température de 4 5 à 20®*

BIOXTDB D^HYDROGBNB. 99

Si on la chauffe, la décomposition esl tiëd-rapide, ollea lieu quelquefois avec explosion. Le bioxyde d'hydrogène dissous dans l'eau est plus stable, et ne se décompose que si i*on chauffe la liqueur à 40 ou 50^

La facile décomposition du bioxyde d'hydrogène par la chaleur rend son analyse très-simple. On pèse un certain poids de bioxyde, et on le dissout dans l'eau. On fait bouillir la dissolution, et l'on recueille l'oxygène qui se dégage. Or, on reconnaît que cette quantité d'oxygène est précisément égale à celle qui existe dans la quantité d'eau qui provient de la décomposition du bioxyde , et que l'on trouve en retranchant, du poids du bioxyde soumis à lanalyse, le poids de l'oxygène recueilli. Le bioxyde d'hydrogène doit donc être considéré comme formé de 4 éq. d'hydrogène et de 2 éq. d'oxygène et sa formule chimique doit être écrite HO*.

Les dissolutions de bioxyde d'hydrogène étant plus stables quand elles renferment un peu d'acide chlorhydrique, on leur laisse ordinairement une petite quantité d'acide quand on veut les conserver.

Le bioxyde d'hydrogène abandonne facilement son oxygène à un grand nombre de substances; il transforme les oxydes métalliques en peroxydes. Il décolore la teinture de tournesol comme le chlore. Une goutte qiise sur la peau produit une tache blanche;

La dissolution de bioxyde d'hydrogène présente des phénomènes très-remarquables au contact de certains corps. Avec l'or, le platine, l'argent, très-divisés, ou certains oxydes métalliques, comme le peroxyde de manganèse, le peroxyde de plomb, etc. , etc. , elle se décompose avec effervescence en dégageant de l'oxygène, et les substances qui on effectué la décomposition ne subissent aucune altération. Ces substances ont agi par leur présence, mais ne sont pas entrées chimiquement dans la réaction. On a appelé cette action mystérieuse action de présence ou action catalyiique ; nous la retrouverons par la suite dans un grand nombre de phénomènes. Il est bon de remarquer que les substances agissent dans ce cas d'autant plus efBcacement qu'elles sont plus divisées, et le dégagement d'oxygène n'a lieu qu'à leur surface.

Si Ton ajoute à de l'eau oxygénée qui est en pleine décomposition par la présence de l'argent ou du peroxyde de manganèse, quelques gouttes d'acide sulfurique, le dégagement de gaz s'arrête immédiatement, mais il reparaît si l'on sature l'acide par une base. Les sels ne produisent pas la décomposition de l'eau oxygénée.

Les oxydes métalliques très-faciles à réduire , comme les oxydes d'argent, d'or et de platine, présentent avec Teau oxygénée un phénomène très-remarquable ; non -seulement l'eau oxygénée se décom-

pose ; mais les oxydes eux-mêmes abandonnent leur oxygène et se trouvent ramenés à l*état métallique.

La facile décomposition de l'eau oxygénée au contact du peroxyde .de manganèse fournit un moyen simple de déterminer approximativement la richesse d'une dissolution de bioxyde d'hydrogène. On remplit de mercure une petite cloche divisée, et l'on fait arriver dans le haut avec une pipette, une petite quantité de la dissolution. On note le nombre de divisions qu'elle occupe, et Ton y introduit du peroxyde de manganèse très-divisé, enveloppé dans du papier Joseph. La décomposition commence aussitôt que la poindre arrive dans la liqueur ; le volume de l'oxygène qui se dégage, comparé au volume de la dissolution qui l'a produit, donne la richesse de la liqueur.

CombinAUion da ehlore mweç rhydrogèae.

Aci^echïorhydrique y "^Cl.

§ 4 03. Le chlore et l'hydrogène se combinent directement ; si Ton approche une allumette de l'ouverture d'un petit flacon renfermant un mélange de ces deux gaz, la combinaison se fait avec explosion. Une explosion a lieu également lorsqu'on expose le flacon renfermant le mélange aux rayons directs du soleil. Si le flacon est placé dans un endroit éclairé par de la lumière diffuse, la combinaison des deux gaz a encore lieu; mais elle s'effectue lentement, et, pour qu'elle soit complète, il faut d'autant plus de temps que la lumière

est moins intense. Enfin, dansl'obscu- Fig. i9 / ^ ^^^^ absolue , les deux gaz paraissent

sans action l'un sur l'autre. Nous voyons ici la lumière produire le même effet que la chaleur.

§ 404. On prépare le gaz acide chlorhydrique en traitant le sel marin ou chlorure de sodium par l'acide sulfurique concentré (fig. '^9). L'eau renfermée dans l'acide sulfurique intervient dans la réaction.

\ î>oa'«m. SoudcO^cide chlorhydrique.

Acide «ulfurique con- ) Eaif. } 2ïîr"P::- ' ' A

centré .... ) , . . ^ Hydrogène ^.->FQifate de soude.

\. Acide sulfurique ^

La réaction est représentée par l'équivalence suivante : NaCl + SO» + HO=NaO.SO»+Ha.

ACIDS CBLOBHTDRIQII. 101

On recueille l'acide chlorhydrique dang ane cloche bien sèche, sur le mercure.

§ 405. Le gaz acide chlorhydrique est incolore; il répand à Tair des fumées abondantes; ces fumées ne se forment pas dans un air complètement sec. Iiair atmosphérique renferme toujours une oer- « taine quantité de vapeur d'eau ; or, le gaz acide chlorhydrique se combine avec cette vapeur, le composé qui en résulte possède une tension plus faible que celle de Teau pure, et, par conséquent, se précipite sous la forme d'un nuage. L'acide chlorhydrique est trèssoluble dans Teau ; à la température de 0*, Teau en dissout plus de 500 fois son volume. Cette solubilité diminue, à mesure que la température s'élève : ainsi, à 20*^, Teau n'en dissout plus que 460 fois son volume. L'absorption de l'acide chlorhydrique par l'eau est instantanée; on le démontre par l'expérience suivante : On remplit de gaz acide chlorhydrique parfaitement pur, une cloche placée sur la cuve à mercure ; on passe une soucoupe de porcelaine sous la cloche, on l'enlève avec la soucoupe pleine de mercure, et Ton des* cend avec précaution la soucoupe et la cloche dans une terrine remplie d'eau, de manière à poser la soucoupe sur le fond de la terrine. Jusque-là, le gaz de la cloche ne se trouve en contact qu'avec le mercure; mais si l'on soulève brusquement la cloche, sans toutefois sortir son orifice de l'eau, le mercure , en vertu de sa grande densité, tombe au fond de la terrine, l'eau monte dans la cloche, et l'absorption du gaz acide chlorhydrique par l'eau se fait avec une telle rapidité que la cloche se remplit instantanément de liquide. Si le gaz est absolument pur, l'eau vient frapper le haut de la cloche avec une si grande violence que souvent celle-ci est brisée; il faut donc avoir soin, quand on fait cette expérience, d'envelopper la cloche avec un linge épais; sans cette précaution, on courrait le risque d'être blessé. Il suffit de la présence d'une seule bulle d'air dans le gaz, pour diminuer, considérablement, par son élasticité, la violence du choc et empêcher la rupture de la cloche.

La dissolution d'acide chlorhydrique, concentrée à froid, a pour densité 4 ,24 . Chauffée , elle abandonne d'abord une quantité considérable de gaz acide, mais, bientôt, ce dégagement s'arrête, et il distille un liquide acide qui présente jusqu'à la fin une composition constante; la température de l'ébuUition est alorà de440«.

La dissolution concentrée d'acide chlorhydrique répand des fumées abondantes à l'air.

Si l'on soumet à la distillation une dissolution très-étendue , il distille d'abord plus d'eau que d'acide, et la liqueur se concentre

102 COMBINAISONS DU CHLOHB AVBC L'HTDROGÈSE.

dans la cornue jusqu'à ce qu'elle ait alleiut' la composition de la liqueur normale, qui bout à tlO".

La dissolution d'acide chlorhydrique dans l'eau est un des réaclir:i

les plus employés dans les laboraloires. Pour la préparer, on place

, dans un gros ballon (fig. 50) parties égales de sel marin et d'acide

sulfurique concentré, auquel on ajoute lé tiers de son poids d'eau. Ce ballon communique avec un premier flacon lubulé qui fait l'office de flacon laveur, et qui a pour but de retenir les petites quantités d'acide sulfurique entraînées par lo gaz. A la suite de ce premier flacon, s'en trouvent deux autres de plus grandes dimensions et remplis d'eau aui trois quarts. Les tubes qui amènent le gaz ne plongent que très- peu dans le liquide. Comme la dissolution devient de plus en plus dense à mesure qu'elle se concentre, les couches liquides supérieures sont toujours les moine chargées, et, par suite, les plus propres à dissoudre rapidement le gaz.

On prépare rarement la dissolution d'adde chlorhydrique dans les laboratoires. Cette liqueur est préparée en grand dans les fabriques , et on la trouve à très-bon compte dans le commerce. C'est encore en décomposant le sel marin par l'acide sulfurique qu'en l'obtient ; mais au lieu de vases de verre, on emploie de grands cylindres en ,fonle placés horizontalement dans un fourneau , et , au sortir desquels, le gaz acide se rend.dans des bonbonnes en grès à deux tubulures remplies d'eau à moitié.

3 106. L'acide chlorhydrique" du commerce est rarement pur; il * L'*dde dikirhjdrïque est murent app«16act'tlimurïaiiftu dans le commerce:

ÀCIDB CHLORHYDRIQUE. 103

est presque toujours coloré en jaune par du chlorure de fer, et renferme, en outre, une petite quantité d'acide sulfuriquo, et quelquefois d'acide sulfureux. On le purifie facilement par distillation ; mais il est bon de verser préalablement dans la liqueur une petite quantité de chlorure de baryum et d'agiter; on précipite ainsi l'acide sulfurique à l'état de sulfate de baryte. Si l'acide renferme de l'acide sulfureux, il faut faire passer à travers la liqueur quelques bulles de chlore qui changent l'acide sulfureux en acide sulfurique.

La dissolution d'acide chlorhydrique pur est parfaitement incolore.

Pour faire l'analyse de l'acide chlorhydrique, on introduit dans une cloche recourbée ( fig. 51 ) , placée sur la cuve à mercure, un

volume connu de ce gaz; puis,

Fig 51. /^^X^ ^" moyen d'une petite tige en

fer, on fait passer dans cette

V cloche un globule de potassium

^-«^ que l'on dépose dans la partie

--- ^w'^^-^r:.^ -*-^L horizontale de la cloche; on

chauffe avec une lampe à alcool. Le polaésium décompose le gaz acide chlorhydrique en s'emparant de son chlore et mettant l'hydrogène en liberté. On fait passer le gaz hydrogène dans le tube divisé qui a servi à mesurer le gaz chlorhydrique, et on reconnaît que son volume est la moitié de celui qu'occupait précédemment l'acide. Or, si de la densité du

gaz chlorhydrique 4 ,2474

nous retranchons la demi-densité du gaz hydrogène 0,0345

il reste ^2Ï29

qui est à très-peu près la demi-densité du chlore; donc \ volume de gaz acide chlorhydrique renferme \ volume de chlore et { volume d'hydrogène sans condensation.

Si l'on veut connaître la composition en p^oids de 400 parties d'acide chlorhydrique , on posera les proportions :

Donc, 400 parties d'acide chlorhydrique renferment

Hydrogène 2,74

Chlore 97,26

c'e»t le nom que lui donDaieiit les anciens chimistes. Ils regardaient le chlore ci»mme une combinaison d'acide mariatique et d'oxygène, et lui donnaient le nom d'acide mwriatique oxygéné»

On exprime cctle composition d'une autre manière , en la rapportant à l'équivalent 42,50 de Thydrogène; on trouve ainsi

Hydrogène 42,50

Chlore 443,20

Acide chlorhydriquc. . . 455,70.

Les chimistes admettent que le nombre 443,20 représente Véquivalent du chlore , Tacide chlorhydrique renferme donc 4 équivalent d'hydrogène et 4 équivalent de chlore , et son équivalent pèse 455, 70.

4 volume de gaz acide chlorhydrique renferme \ volume d'hydrogène et i volume de chlore. Si nous rapportons cette composition à 2 volumes d'hydrogène , nous dirons que 4 volumes de gaz acide chlorhydrique renferment 2 volumes d'hydrogène et 2 volumes de chlore. Or, 2 volumes d'hydrogène représentent l'équivalent de ce gaz, l'équivalent du chlore en volume sera donc représenté par 2 volumes comme celui de l'hydrdgène , et celui de Tacide chlorhydrique par 4 volumes.

Nous ne connaissons pas d'autres combinaisons du chlore avec l'hydrogène.

Combliuilson du brème mwee Thydrosène*

Acide brdmhydrique , TlBr.

§ 407. Le brome se combine avec l'hydrogène beaucoup plus difficilement que le chlore. Ainsi , un mélange d'hydrogène et de vapeur de brome ne prend pas feu à l'approche d'une allumette enflammée, et peut être exposé aux rayons directs du ôoleil sans que la combinaison ait lieu , mais la combinaison s'effectue si l'on fait passer le mélange à travers un tube de porcelaine chauffé au rouge.

Lorsqu'on traite du bromure de sodium par de l'acide sulfurique concentré , il se dégage un gaz acide, funtant à l'air; c'est l'acide brômhydrique ; mais ce gaz n'est pas pur , il renferme de l'acide sulfureux et de la vapeur de brome ; cela tient à ce que l'acide brômhydrique est décomposé par l'acide sulfurique concentré. Il se forme de l'eau ; de l'acide sulfureux et du brome.

Acide br6n.h,drique..(Sf™^^„^^^^^

Adde .«.furique { at'ViJux

HBr+ SO' =S0* H- 110 + Dr.

ACIDE BRÔMHTDRfQUE. 105

On obtient du gaz acide brômhydrique pur, en décomposant, par une petite quantité d'eau, du bromure de phosphore.

Br6o.«.e d. phcpbor.. | Jj^^ •;,; j "-^^^^^ b,»„b,4H,«,.

««■ {Sî5?J^'„.-.!...T; /

La réaction est représentée par Téquation suivante :

PhBr»+ 3H0 = PhO» + 3HBr .

On fait cette expérience dans l'appareil représenté (fig. 52), et

qui consiste en un tube contourné abcde ouvert aux deux bouts. On place en d quelques morceaux de /^ phosphore, et Ton remplit la branche is do petits fragments de verre mouillés. Par l'ouverture a on verse le brome, qui se rend en b.

On chauffe la courbure 6 avec un seul charbon, que l'on approche plus ou moins; le brome se volatilise, rencontre le phosphore avec lequel il se combine ; le bromure de phosphore formé se détruit immédiatement au contact de l'eau et produit de l'acide phosphoreux qui reste dans le tube, tandis que le gaz acide brômhydrique se dégage et peut être recueilli sur le mercure. Il est nécessaire de mettre très- peu d'eau dans le tube, sans quoi l'acide brômhydrique s'y dissoudrait entièrement.

L'acide brômhydrique est un gaz incolore, acide, fumant à l'air , sa densité est 2,731. Il est décomposé par le chlore, qui s'empare de l'hydrogène pour former de l'acide chlorhydrique, et met en liberté le brome, qui apparaît sous la forme d'une vapeur brune. Si l'on nret le chlore en excès, il se forme du chlorure de brome. L'acide brômhydrique est extrêmement soluble dans l'eau ; une dissolution concentrée répand des fumées abondantes à l'air.

La composition en équivalents du gaz acide brômhydrique est semblable à celle du gaz chlorhydrique.

CombinalMiit de Plode «Tce rtaydres^ne.

Acide iodhydrique , HTo.

§ 408. L'affinité de Tiode pour l'hydrogène est beaucoup plus faible que celle du brome pour ce gaz ; aussi ces deux corps ne se combinent-ils pas directement, même lorsqu'on fait passer un mé-

106 ACIDE lODHYDRlQUE.

lange de gaz hydrogène et de vapeur d'iode à travers un tube de porcelaine rougie. Si Ton chauffe de Tiodure de sodium avec de Tacide sulfurique concentré, on n'obtient pas d'acide iodhydrique , mais seulement un mélange de gaz acide sulfureux et de vapeur d'iode. Il y a décomposition mutuelle de l'acide sulfurique et de l'acide iodhydrique.

Acide iodhydrique. { ^^^^^^^^^^^ i ^^^

Acide sulfurique . . f Oxygène.. . . |

( Acide sulfureux.

HIo+SO»=SO'+HO + Io. -

On prépare le gaz acide iodhydrique en décomposant de Tiodurc de phosphore par une petite quantité d'eau. Â cet effet on place dans un tube fermé par un bout (fig. 53) des couches alternatives

de phosphore , d'iode et de verre concassé, humecté d'eau, et l'on chauffe légèrement. L'iodure de phosphore se décompose à mesure qu'il se produit, au contact de l'eau; il se forme de Ta* cide phosphoreux qui reste dans le tube et de l'acide iodhydrique gazeux qui se dégage. Ce gaz ne peut pas être -recueilli sur le mercure, car ce métal le décompose en s'emparant de l'iode, et met l'hydrogène en liberté ; il faut le recevoir dans un flacon sec à petite ouverture comme on le fait pour le chlore (page 60 ). La densité du gaz acide iodhydrique est 4,i43. Ce gaz est incolore; il répand des fumées épaisses à l'air; il est extrêmement soluble dans l'eau, et donne lieu à une dissolution fortement acide qui répand des fumées quand elle est concentrée.

L'acide iodhydrique est un composé peu stable ; le chlore et le brome le décomposent facilement en s'emparant de son hydrogène et mettent l'iode en liberté. L'acide iodhydrique est même décomposé par l'oxygène de l'air à la température ordinaire, lorsqu'il est en dissolution dans l'eau. La dissolution d'acide iodhydrique se colore, en effet, promptementà l'air; une partie de l'acide iodhydrique est décomposée par l'oxygène de l'air, il se forme de l'eau, et l'iode, mis en liberté, se dissout dans l'acide iodhydrique non altéré. La dissolution de cet acide peut dissoudre une grande quantité d'iode. À mesure que la décomposition de l'acide iodhydrique avance, la liqueur prend une couleur brune de plus en plus foncée ; bientôt il ne reste plus assez d'acide iodhydrique non altéré pour

ACIDE FLUOâHYDRIQUB. 107

tenir toutTiode en dissolution, et celui-ci commence à se déposer lentement en cristaux très-réguliers, qui acquièrent quelquefois un volume considérable.

ComMiialflOB do fluor «tm FlijdlrosèBe*

Acide fluorhydrique y HFl.

§ 409. On prépare cet acide en faisant réagir Tacide sulfurique concentré sur du fluorure de calcium, ou »path fluor^ minéral assez commun dans la nature. L*acide fluorhydrique attaque le verre, la porcelaine et la plupart des métaux ; pour le préparer, on est obligé d'avoir recours à des vases de platine ou de plomb. L'appareil que

Ton emploie ordinairement dans les laboratoires se compose d*uno cornue en plomb (fig. 54) formée de deux pièces qui s*embottent, la pièce inférieure, en forme de capsule , contient le mélange ; la pièce supérieure forme le dôme et le col de la cornue , et dirige les vapeurs acides dans un récipient. Celui-ci est formé par un tuyau en plomb, recourbé, et qui s'ajuste à frottement sur le col de la cornue ; il porte, à son extrémité, un petit trou qui livre passage à l'air dilaté ou à l'excès de vapeur ; on enveloppe ce récipient de glace pendant l'opération.

On place le spath fluor, en poudre fine, dans la capsule, puis on y verse un poids double environ d'acide sulfurique concentré ; on remue avec une spatule de platine ou de plomb. On monte ensuite l'appareil, et l'on couvre les jointures avec un lut terreux que Ton maintient au moyen d'une bande de papier. On chauffe la cornue avec quelques charbons placés au-dessous, en prenant des précautions pour ne pas atteindre le point de fusion du plomb ; pour plus de sûreté, on peut chauffer la cornue dans un bain de sable, ou mieux dans un bain d'huile. Lorsque l'opération est terminée, on verse l'acide fluorhydrique qui s'est condensé dans le récipient, dans un vase d'argent ou de plomb, que l'on ferme avec un bouchon du même métal, soigneusement rodé.

L'acide fluorhydrique que l'on obtient ainsi est l'acide anhydre ; si on voulait obtenir de l'acide étendu d'eau, il serait convenable de placer dans le récipient une certaine quantité d'eau qui facilite* rait beaucoup la condensation des vapeurs acides»

La théorie de cette opération est très simple; elle est la même que celle delà préparation du gaz acide chlorhydrique ($ 104) :

CaFl + SO'.HO = CaO.SO"- + HFl.

L'acide fluorhydrique e^t une des substances les plus dangereuses à manier ; une goutte d*acide anhydre sur la peau produit une inflammation très-vive, souvent accompagnée de fièvre. Une brûlure qui s'étendrait sur une grande surface pourrait occasionner les accidents les plus graves, et même la mort. Lorsque l'acide est mêlé avec l'eau, il est beaucoup moins corrosif; mais, même dans ce cas, on ne doit le manier qu'avec les plus grandes précautions.

L'acide fluorhydrique anhydre forme un liquide incolore, ayant pour densité 4,06; il ne se congèle à aucune température, et bout vers 30^. 11 produit à l'air des vapeurs blarxhes, épaisses, qui sont dues à sa combinaison avec la vapeur aqueuse de l'air. L'acide fluorhydrique a une grande affinité pour l'eau et se mêle avec ce liquide en toutes proportions. Quand on verse l'acide anhydre dans l'eau, chaque goutte produit un bruit semblable à celui d'un fer rouge que l'on y plongerait. L'acide mêlé à une sufilsante quantité d'eau ne fume plus à l'air.

L'acide fluorhydrique attaque le verre ; nous verrons plus loin quelle est la réaction chimique qui se produit. On s'en sert pour graver sur le verre, et principalement pour tracer les divisions sur les tiges des thermomètres et sur les cloches. On grave également à l'acide fluorhydrique gazeux ; on obtient même ainsi des divisions plus fines et très-visibles parce qu'elles sont opaques ; tandis que celles qui sont obtenues avec l'acide liquide sont transparentes et ont besoin d'être profondes pour être suffisamment apparentes. Pour graver à l'acide gazeux, on met dans une caisse en plomb un mé* lange de spath fluor en poudre très-fine et d'acide sulfurique concentré, et l'on expose la pièce à graver à l'action des vapeurs acides qui se dégagent.

L*acide fluorhydrique présente la plus grande analogie avec les acides chlorhydrique, brômhydrique et iodhydrique ; aussi est-il probable qu'il a une composition semblable, c'est-à*4ire qu'il est formé de | volume de fluor et de J volume d'hydrogène sans condensation. Mais cette composition n'a pu être vérifiée par des expériences directes, parce que l'on n'a pas réussi jusqu'ici à isoler le fluor de manière à en déterminer la proportion, ni même à prendre la densité de l'acide fluorhydrique gazeux.

Coaibiiuilfloiifl du MVftre «ree rhydr^sène.

Acide suîfhydriquê, HS.

§ 41 0. Le soufre et Fhydrogène ne se combinent pas directement, même quand on les fait passer à travers un tube de porcelaine chauffé au rouge. Mais on obtient une combinaison gazeuse de ces deux corps en décomposant certains sulfures métalliques par Tacide sulfurique étendu d'eau* Le sulfure que Ton emploie ordinairement dans les laboratoires est le protosulfure de fer. La réaction est la suivante :

FeS+SO»+HO=FeO.SO»+HS.

On emploie le même appe^ reil que pour la préparation du gaz hydrogène. On place dans un flacon à deux tubulures(Bg. 55) le sulfure de fer en morceaux, et Ton verse par-dessus une certaine quantité d'eau. On ajoute l'acide sulfurique, successivement, par le tube à entonnoir.

On peut remplacer Tacide sulfurique étendu par l'acide chlorhydrique ; la réaction est alors la suivante :

Fig. 55.

Sulfure de fer J Soufre

* Fftr. - -

'. Fer.

I Hydrogène ^ Chlorure de fer.

v^ Acide sulfhydrique.

Acide chlorhydrique. . [ chlore ...V. [[[[[[[['.[[[['.[[.^

FeS+HCl=FeCl+HS.

Le sulfure de fer que l'on emploie dans les laboratoires pour obtenir l'acide sUlfhydrique, est préparé exprès pour cet usage; mais il renferme souvent de petites quantités de fer métallique qui, au contact de l'acide sulfurique étendu d'eau ou de l'acide chlorhydrique, dégage de l'hydrogène. Le gaz acide sulfhydrique se trouve alors mélangé de gaz hydrogène. Dans beaucoup d'expériences, l'hydrogène est sans inconvénient: mais, s'il en devenait un, il faudrait préparer le gaz acide sulfhydrique en traitant le sulfure d'antimoine par l'acide chlorhydrique. Le sulfure d'antimoine est un produit naturel que l'on rencontre assez abondamment dans la nature, iîl n'est attaquable que par les acides concentrés. On ne

Fig 56.

peut pas employer l'acide sulfurique, car, lorsque cet acide est étendu, il n'attaque pas le sulfure d'anlimoine, et, s'il est plus concentré, il décompose le gaz acide sulfhydrique à mesure qu'il se produit. Pour préparer l'acide sulfhydrique avec le sutfure d'antimoine, on place ce sulfure, réduit en poudre fine, dans' un petit ballon (fig. 56], et l'on ajoute l'acide chlorhydrique , successivement, par le tube en S. On chauffe avec quelques charbons pour accélérer le dégagement de gaz.

§441. L'acide sulfhydrique est un gaz incolore , doué d'une odeur très-fétide, celle des œufe pourris. Sa densité est 4 ,4942. Il se liquéfie sous une pression de 45 à 46 atmosphères à la température ordinaire , et forme alors un liquide très-mobile ayant pour densité 0,9.

L'acide sulfhydrique est un gaz des plus vénéneux ; il suffit de la présence de j^ de ce gaz dans l'air pour tuer un oiseau, et de j^ l)Our faire périr un chien. Les ouvriers^qui vident les fosses d'aisance sont souvent exposés à l'action délétère de ce gaz. On la combat par le chlore qui décompose l'acide sulfhydrique. Mais le chlore doit être administré avec précaution. En pareil cas , le mieux est de se servir d'une serviette imbibée d'acide acétique, dans laquelle on place quelques fragments de chlorure de chaux , et que l'on fait respirer au malade.

La chaleur décompose partiellement l'acide sulfhydrique en hy- <1rogène et soufre; mais pour obtenir une décomposition complète, il faut faire passer un grand nombre de fois le gaz à travers un tube de porcelaine fortement chauffé.

Le gaz sulfhydrique est combustible; il brûle à l'air avec une flamme bleue, il en résulte de l'eau et du gaz acide sulfureux. Si Ion enflamme le gaz contenu dans une éprouvette, le soufre ne brûle pas complètement , et se dépose en partie sur les parois de l'éprouvettè.

Lorsqu'on abandonne un mélange de gaz sulfhydrique et d'air

ACIDS SULFHTDRIQCJX 111

dans un grand flacon , au contact d*un corps poreux et surtout du linge, sous Tinfluence d'une température de 40 à 60**, il se forme, avec le temps, une quantité notable d'acide sulfurique. Cette réaction présente de l'intérêt parce qu'elle explique la formation do l'acide sulfurique et des sulfates dans les localités où se dégage do l'hydrogène sulfuré.

L'oxygène, en dissolution dans l'eau, décompose lentement l'acide sulfbydrique ; il se forme de l'eau, et il se dépose du soufre trèsdivisé qui rend la liqueur laiteuse. Aussi, pour conserver une dissolution d'acide sulfhydrique, convient-il de la placer dans des flacons bien bouchés que l'on remplit entièrement et que l'on retourne.

Le gaz sulfhydrique donne donc des produits de combustion différents, suivant les circonstances dans lesquelles l'oxydation a lieu : par la combustion vive, il donne de l'eau et de l'acide sulfureux ; au contact d'un corps poreux, et à une température de 40 à 50*^, il produit de l'eau et de l'acide sulfurique ; enfin, dissous dans l'eau et au contact de l'air, il donne de l'eau, et du soufre qui se dépose.

Le chlore, le brome et l'iode décomposent immédiatement l'acido sulfhydrique ; il en résulte du soufre et des acides chlorhydrique , brômhydrique, iodhydrique. Si le chlore, le brome et l'iode sont en excès, ils se combinent avec le soufre isolé et forment des chlorure, bromure, iodure de soufre. On utilise cette propriété pour préparer l'acide iodhydrique en dissolution.

Le gaz sulfhydrique est un véritable acide: il rougit la teinture de tournesol, mais seulement à la manière des acides faibles, c'està-dire qu'il ne produit que le rouge vineux; tandis que les acides énergiques, tels que les acides azotique et sulfurique, produisent la couleur pelure d^oignon. Ses propriétés acides sont donc faiblement développées, aussi lui donne-t-on souvent le nom de gazhydrogéne sulfuré (S 29).

L'eau dissout 2 f à 3 fois son volume de gaz acide sulfhydrique. Cette dissolution se prépare dans un appareil de Woolf, en ayant soin de mettre dans les flacons de l'eau récemment bouillie, et, par suite, privée d'air. La dissolution, chauffée, abandonne entièrement le gaz. L'alcool dissout 5 à 6 fois son volume de gaz acide sulfhydrique.

La dissolution d'acide sulfhydrique est très-employée dans les laboratoires; on s'en sert pour précipiter, à l'état de sulfures un grand nombre de métaux de leurs dissolutions salines. Ces sulfures. en général insolubles, ont souvent des couleurs caractéristiques qui suffisent pour reconnaître les métaux auxquels ils appartiennent. Ainsi, la dissolution d'acide sulfhydrique permet de reconnaître les

112 COMBINAISONS DD SOUFRE AVEC l'HYDROGÈNE.

moindres traces d'oxyde de plomb qui se trouvent dans une liqueur, par la coloration brune ou noire qu'elle y développe. Réciproquement, les sels de plomb permettent de démontrer la présence des plus petites quantités d'acide sulfhydrique. On se sert souvent, à cet effet , dans les laboratoires, de petites bandes de papier qui ont été imbibées d'une dissolution d'acétate de plomb. Ces bandes de papier sont incolores, mais elles noircissent immédiatement quand on les plonge dans de l'eau qui renferme les plus légères traces d'acide sulfliydrique , ou lorsque , après les avoir mouillées , on les laisse exposées à l'air dans lequel se trouve une petite quantité de ce gaz. On rencontre dans la nature quelques eaux minérales qui renferment de l'acide sulfhydrique ; on les utilise en médecine sous le nom d'eaux sulfureuses.

§ 4 42. On ne peut pas analyser l'acide sulfhydrique en le décomposant dans une cloche courbe par le potassium, comme on a l'habitude de le faire pour d'autres combinaisons de l'hydrogène avec les métalloïdes, pour l'acide chlorhydrique, par exemple (§106). Le potassium décompose bien, il est vrai, le gaz sulfhydrique ; mais le sulfure qui en résulte se combine avec l'acide sulfhydrique non décomposé et forme un sulfhydrate de sulfure de potassium; de sorte qu'une partie du gaz échappe à la décomposition. Mais on parvient parfaitement à faire cette analyse (fig. 57) en remplaçant le potassium par rétain. On chauffe avec une lampe à alcool ; l'étain se combine avec le soufre, et le gaz hydrogène devient libre. On reconnaît que le vo- ,^^ ^ lume du gaz reste exactement ïg- . ^«;s^ le même. On s'assure d'ailleurs que la décomposition du gaz sulfhydrique a été complète, en introduisant dans la cloche un fragment de potasse mouillé ; s'il reste de l'acide sulfhydrique , celui-ci est absorbé et le volume diminue. On conclut de l'expérience précédente , que 1 volume de gaz acide sulfhydrique renferme 1 volume de gaz hydrogène. Or, si de

la densité du gaz acide sulfhydrique 1 ,1942

on retranche la densité de l'hydrogène 0,0692

il reste 1,1220

qui est à très-peu près égal au sixième de la densité de la vapeur de soufre ^^^=1,109.

On conclut de là que 1 volume de gaz acide sulfhydrique est formé de 1 volupie de gaz hydrogène et de i- volume de vapeur de

AaDE SULFHTDRIQDE. 113

soufre ; ou , si l'on rapporte cette composition à 2 volumes de gaz hydrogène , équivalent de ce corps, on dira que 2 volumes de gaz acide sulfhydrique renferment 2 volumes de gaz hydrogène et -J volume de vapeur de soufre. Si Ton admet que \ volume de vapeur de soufre représente l'équivalent du soufre gazeux , l'acide sulfhydrique sera formé de 4 équivalent de soufre et de 4 équivalent d'hydrogène, et l'équivalent du gaz acide sulfhydrique sera de 2 volumes. Nous avons vu que le poids 4,4942 d'acide sulfhydrique renfermait 0,0692 d'hydrogène et 4 ,4220 de soufre ; par suite, 400 parties en poids d'acide sulfhydrique renferment .

Hydrogène ., . . . 5,84

Soufre 94,49

et , si Ton calcule cette composition par rapport au poids 42,50 d'hy drogène qui représente l'équivalent de ce corps, on trouve :

Hydrogène 42,50

Soufre 200,00

Acide sulfhydrique . . 24 2,50.

L'équivalent en poids du soufre sera donc 200, la formule de l'acide sulfhydrique en équivalent sera HS ; et le poids de l'équivalent de cet acide 242,50.

Bisulfure d*hydrogène , HS*.

§ 443. Le soufre forme encore une seconde combinaison avec l'hydrogène ; celle-ci est un liquide oléagineux , jaunâtre , qui renferme une plus grande quantité de soufre que l'acide sulfhydrique ; mais cette quantité n'a pu jusqu'à présent être déterminée avec exactitude, parce qu'il est difficile d'obtenir le bisulfure d'hydrogène à l'état de pureté. On prépare ce corps , en versant une dissolution , de polysulfure de calcium ou de potassium dans de l'acide chlorhydrique. La liqueur devient laiteuse; on la verse dans un grand entonnoir dont l'ouverture a été préalablement bouchée. Au bout de quelque temps le bisulfure d'hydrogène s'est réuni dans la partie étroite de l'entonnoir sous la forme d'un liquide jaune; on le sépare en débouchant l'entonnoir avec précaution, jusqu'à ce que ce liquide, plus lourd, se soit écoulé. Le bisulfure d'hydrogène ne se conserve bien qu'au contact d'une dissolution d'acide chlorhydrique assez concentré , il se décompose promptement au contact de l'eau pure