INFLUENCE DE LA NATURE DU LIQUIDE

Les phénomènes observés conduisent à classer en quatre groupes les liquides que nous avons étudiés :

1° Les solutions salines aqueuses;

2° Les solutions aqueuses d’alcool et d’éther, etc. ; 3° L'alcool éthylique, l’alcool méthylique, l’éther, lPacétone, l’aldéhyde, ete. ;

4° La benzine, l’éther de pétrole, l'essence de térébenthine, l’huile de vaseline, le xylène, le toluène, l’air liquide, etc.

1° Phénomènes présentés par les solutions salines. — On introduit de l’eau distillée dans le flacon barboteur soigneusement lavé. On mesure le courant produit par le barbotage dans des conditions bien définies. On répète cette mesure en remplaçant plusieurs fois l’eau distillée ; on trouve des courants de plus en plus lents. On continue ainsi jusqu’à ce que plusieurs lavages consécutifs donnent des résultats identiques.

On ajoute alors successivement dans le barboteur des quantités connues de solutions salines titrées et l’on mesure

les courants obtenus en recueillant soit les ions positifs, soil les ions négaufs.

En traçant les courbes qui ont pour ordonnées les courants et pour abscisses les concentrations en fraction de liqueur normale, on obtient pour un grand nombre de sels, chlorures de sodium, de potassium, de baryum, bromure et iodure de potassium, pour les acides sulfurique, chlorhydrique, acétique, pour la potasse, des courbes très analogues entre elles que représente la

figure 18.

mn

/ntensité de courant

Trent

© 2 Em SM 6m CET I PT AE AE he eu 0-0 Hat he Goo 1600 1000 1000 4600.

RS ine M= GE normale

On voit que ces courbes ont toutes une même allure. Nous reviendrons plus loin sur cette courbe (p. 42). L’inspecuon de la figure 18 montre immédiatement que le nombre des ions positifs, très faible au début, s’accroit rapidement pour de très pelites quantités de sel, tout en restant inférieur à celui des ions négatifs. Il passe par une sorte de maximum aplati dans la région qui va INTER à concentrations.

La courbe des ions négatifs paït d’une valeur encore

puis diminue lentement vers les fortes 00 2

assez forte, passe par un maximum très accusé aux environs

de ue et redescend; elle coupe la courbe des ions po-

EX 3 M sitifs sous un angle faible vers —, reste longtemps dans 100 o

son voisinage, puis s’abaisse notablement vers les fortes concentrations.

La charge totale du gaz est représentée dans la figure 18 par la différence des ordonnées correspondantes des deux courbes. Elle commence donc par être négative, ne varie pas beaucoup jusqu’au maximum de la courbe des ions négatifs, puis diminue, s’annule, devient posilive et finit par prendre une valeur notable après être restée faible pendant un long intervalle.

Nous avons d’ailleurs retrouvé ces derniers résultats directement, en faisant passer le gaz dans un tube rempli de tournure de cuivre (fig. 19) relié à l’électromètre et convenablement protégé contre les actions électrostatiques. On ne recueille ainsi que la différence des charges des deux signes.

La teneur saline des eaux usuelles correspond à la région où la charge totale est faible.

Dans la branche montante des deux courbes, l’ioni-

Fig. 19.

Electromètre

sation du gaz constitue un réactif très sensible des variations de concentration, comme le montrent les chiffres

suivants :

Liquide.

roocm? d’eau distillée. Courant.

+ 10° solution chlorhydrique ———......... C 92 + 20m pe FAUNE ARE TRES : If + 3cm° Rd ME Us PR 130

+ 40m » Son om e arete » 0 DT

On arrive ainsi à déceler couramment, sans aucune difficulté, une variation de concentration de l’ordre de 10 7 gr par centimètre cube.

Il est intéressant de rapprocher ce chiffre de quelques autres relatifs à la division de la matière.

Par exemple, la coloration permet de reconnaître la présence de 1077 gr de carmin dans 1°*° d’eau et d’une quantité encore plus faible de fuchsine dans l'alcool.

La réaction spectrale et la sensation olfactive sont plus sensibles. D'après M. Berthelot, 10-1* gr d'iodoforme par centimètre cube d’air suffisent pour que l’odeur soit percepüuble. Si l’on admet que 10°% de chlore puissent être appréciés à l’odorat dans 100" d’air, on trouve une proportion de 1071° gr par centimètre cube. La réaction spectrale du sodium conduit à une limite du même ordre.

DISCUSSION DE L'INFLUENCE DE LA RECOMBINAISON DES IONS SUR LES RÉSULTATS OBSERVÉS.

Bien entendu, les courants recueillis par l’électromètre ne renseignent que sur le nombre d’ions contenus dans le gaz à l'endroit où se trouve l’électrode qui les recueille. Comme cette électrode est nécessairement à une certaine distance du barboteur, les résultats observés dépendent de la recombinaison des ions dans cet intervalle.

Récemment M. Bloch, calculant les mobilités par l’abscisse du maximum arrondi que donnent dans ce cas les courbes de Zélény, ce qui correspond à la fois aux ions les plus nombreux et les plus mobiles, a trouvé comme mobilité moyenne, pour le barbotage dans l’eau distillée, a, 15 pour les ions négatifs eto""#,8 pour lesions positifs. Cette mobilité, dans le cas de solutions sulfuriques, va en décroissant et tend vers 5 de millimètre par seconde pour les ions des deux signes lorsque, partant de l’eau distillée, on augmente la concentration et l’on arrive à la

liqueur normale.

La recombinaison, qui Varie dans le même sens que la mobilité, va donc aussi en décroissant continuellement quand on augmente la concentration. On ne peut par suite attribuer à la seule influence de cette recombinaison la forme des courbes obtenues. L'existence de la branche montante pourrait seule, & priori, être attribuée à cette cause. Des résultats qui seront donnés plus loin prouvent qu'il n’en est rien. Nous verrons, en effet, qu’en faisant barboter de l’air contenant des centres neutres, on tend à rendre la recombinaison indépendante de la concentration ; or dans ces conditions non seulement on retrouve la même forme de courbe, mais le maximum est encore

plus accusé.

Nous avons d’ailleurs constaté directement que la forme des courbes ne change pas quand on fait varier, dans de larges limites, la distance du barboteur à l'électrode réceptrice.

Les courbes de la figure 18 paraissent donc bien caractériser directement l’état d’ionisation du gaz à la sortie du barboteur.

2° Solutions aqueuses d'alcool et d’éther. — Les expériences précédentes ont montré que la conductibilité de l’air qui a barboté dans les solutions salines étendues est un réactif très sensible permettant de déceler la présence dans l’eau de traces de matières salines. Il était intéressant de rechercher si des faits analogues se produisent lorsqu'on dissout dans l’eau des liquides organiques tels que l'alcool, l’aldéh yde, l’éther, l'acétone, etc.

L'expérience montre que l'allure des courbes représentant l’ionisation du gaz en foncuion de la concentration du liquide est absolument différente. La figure 20 représente les résultats obtenus pour des mélanges d’eau et d'alcool. On voit que la conductibilité augmente régulièrement avec la concentration jusqu’à une valeur de saturation qui est celle de l’alcool pur (nous verrons en effet

que ce liquide donne un effet d’ionisation beaucoup plus considérable que celui de l’eau). Cette valeur de saturation

Fig- 20,

mn o Le]

Courant

Fons an

T0 PORTE TO To Ko “0 “Ho 0 0 Ho Ho 200 ko Alcool en volume

est atleinte pour un mélange contenant 30 pour 100 d'alcool.

L'effet produit par l’addition des premières quantités d’alcool est d’ailleurs beaucoup plus faible, à nombre égal de molécules, que celui des solutions salines, comme le montre le Tableau suivant :

Tableau de comparaison.

Potasse. Alcool.

— + — ——— —— Concentration. Conductibilité. Concentration. Conductibilité. (0) 100 (o) 100

M M ————— 134 ——— 104 152000 152000 M M 3 2 Res I 38 500 9 38500 M M 422 —— 116 4000 4000

L'éther présente deux régions de miscibilité avec l’eau. Dans la première (solution d’éther dans l’eau) les ré-

sultats obtenus sont analogues à ceux que donne l'alcool.

Pour la seconde région (solubilité de l’eau dans l’éther) le froid produit par la vaporisation abaisse notablement la température du liquide; de ce fait, les nombres obtenus aux différents instants ne sont pas comparables. I! ne tarde pas d’ailleurs à se former des cristaux qui obstruent l’orifice étroit du barboteur et empêchent de continuer les expériences.

3° Liquides autres que l’eau. — Les expériences ont porté sur un grand nombre de liquides et ont conduit à les classer en deux groupes :

ie catégorie : l’alcool méthylique, l'alcool éthylique, l’éther, l’acétone, l’aldéhyde, l’acide sulfurique pur bouilli, laniline ;

2° catégorie : la benzine, le toluène, le xylène, le sulfure de earbone, le tétrachlorure de carbone, le pentane, l’hexane, l'essence de térébenthine, le chloroforme.

Le barbotage de l'air dans les liquides du premier groupe donne des centres emarcés. Dans les liquides du second groupe on n'obiient que des centres NEUTRES chargeables au radium.

Le Tableau suivant donne une idée de quelques-uns des résultats obtenus :

Temps pour 15°" d'échelle.

Barbotage avec charge

Barbotage des centres neutres simple. par le radium.

sec sec HexaMe er re tee dre 450 ne Sulfure de carbone ...... très grand 15 À + très grand Tétrachlorure de carbone. o cd — 480 — 21

Dans la seconde catégorie, il y a lieu de ranger l'air liquide, dans lequel. le barbotage se fait sans difficulté à la seule condition de débarrasser l'air qui barbote de vapeur d’eau et de gaz carbonique.

2 ne À ; L'intensité des effets observés avec les alcools nous a

conduit à examiner aussi le rôle du phénol. Sa dissolution dans la benzine constitue un liquide se rangeant nettement dans la première catégorie.

Jusqu'à présent rien de bien net ne permet de prévoir dans quelle catégorie se rangera un corps donné. Chaque groupe contient en effet des corps de viscosités et de volaulités très diverses. On peut cependant remarquer que, au point de vue de la conducuibilité électrique, les liquides du premier groupe se comportent comme l’eau. On peut dire aussi que, en général, les substances du premier groupe sont oxygénées et miscibles à l’eau, contrairement à celles du second groupe; tout au plus l’aniline semblet-elle faire exception dans le premier groupe ; mais on sait qu’elle fixe de l'oxygène dès qu’elle est exposée à l'air. Dans cet ordre d'idées, on voit que la dissolution d’un corps oxygéné dans un liquide du second groupe ( phénol dans la benzine) le fait passer dans le premier groupe (").

Signalons enfin que le mercure ne rentre dans aucune des catégories précédentes. Il ne fournit en effet ni centres chargés ni centres neutres par barbotage. Il y a lieu de remarquer que ces conditions sont toutes différentes de celles où l’agitation du mercure dans un vase communique à l’air une électrisation notable (Lénard).