TRAVAIL CHIMIQUE

La théorie des attractions au contact conduit pour le travail chimique à des conjectures en partie très-probables que je vais maintenant exposer. Il est commode de prendre les composants et les composés à Tétat gazeux sauf à tenir compte^ quand il y a lieu et qu'on peut le faire, des chaleurs latentes par le calcul. Il est indifférent d'ailleurs de partir de la pression atmosphérique normale et de la température o degré; car^ ainsi qu'on Ta vu précédemment, le travail interne qui correspond à un changement de densité dans les gaz est négligeable en présence du travail chimique. Le travail externe ou atmosphérique, quoique beaucoup plus considérable, sera lui-même négligé dans cette première étude : la combinaison de deux litres d'hydrogène avec un d'oxygène donne 6<^»',i62; pendant la réduction à deux litres de vapeur, le travail externe produit

■jj™ calories, c'est-à-dire un nombre 258 fois moindre, et

l'on voit que, dans Pélat actuel de la science, il n'est pas nécessaire dé tenir compte des changements de volume.

Lorsque deux atomes se combinent, le travail chimique qui 8*accomplit, et que nous évaluerons en calories, ne dépend donc pas sensiblement de la distance initiale, qui est indifférente. Cette distance est d'ailleurs beaucoup moindre que e, et, dans l'expreàsion générale de Fattraction à laquelle nous parviendrons plus loin, le terme proportionnel à - doit être seul con-

serve. Supposons-le applicable jusqu'à la réunion complète et prenons pour poids atomiques les valeurs de e fournies par les attractions au contact. Les conséquences de celte double hypothèse s'obtiennent aisément. Pour en faciliter l'étude nous repréjenterons par la lettre T accompagnée d'indices le travail de •éunion de deux atomes; TS ou simplement To Résignera le

196 CHAPITRE VllI.

travail de réunion de deux atomes d'oxygène, TS celui d'un atome d'hydrogène se combinant avec un atome d'oxygène.

Première loi. ^ Si Ton compare le travail de réunion de deux atomes d'oxygène dans un peroxyde, par exemple, et celui de deux atomes d'hydrogène, et si Ton examine ce qui arrive lorsque les deux atomes d'oxygène sont assez rapprochés pour s'attirer fortement, il est facile de conclure des lois des attractions à petites distances précédemment trouvées, qu'ils s'attirent juste autant que les deux atomes d'hydrogène situés à la même distance l'un de l'autre. Cela résulte de ce que l'attraclion est en raison composée des masses et en raison inverse du carré du poids atomique, ce qui donne l'unité pour rapport final. D'ailleurs, les forces étant égales à toute distance, les travaux ne peuvent différer, et l'on est conduit à cette loi:

Le travail de réunion de deux atomes semblables est indépendant de leur nalure,

(227) Tx = Th.

Seconde loi, — Si maintenant nous comparons par exemple le travail Ts de combinaison d'un atome de soufre et d'un atome de carbone avec Th, à même distance l'attraction totale est dans le premier cas 6x16 fois plus grande à cause des masses, et 6x 16 fois moindre à cause de la nature des corps (seconde loi des attractions au contact); il y a donc compensation exacte, c'est-à-dire que

Le travail de combinaison de deux atomes quelconques tsl indépendant de leur nature,

(228) Tï = Th.

Mais l'étude des attractions au contact a montré que la seconde des lois qui les régissent n'est certaine que dans un petit nombre de cas et qu'elle ne devient probable dans toute sa généralité qu'autant qu'on introduit un coefficient k très-

ACTIONS MOLÉCULAIRES. i97

mple et qui est quelquefois négatif. Il y a donc lieu à modierdans le même sens Ténoncé qui précède: Le travail de combinaison de deux atomes dissemblables jale le nombre fondamental Ta multiplié par un facteur simple Ml est assez souvent l'unité y

229) Tî = ftT„.

a première loi rentre dans la seconde si Ton fait X = Y et = 1.

Combustion du soufre, S0*=32.— Lorsqu'un premier atome 3 combine avec un second, le travail est T»; mais si l'atome inaire formé en appelle à lui un troisième, son attraction tant double, le nouveau travail a pour valeur 2Th et le travail Mal est (14-2) Th. En général la réunion de n atomes produit

in travail

[i-f-2-l-3-l-....-+-(n — i)]Th,

i le coefficient k ne diffère point de l'unité, et si le nombre n l'est point assez grand pour diminuer notablement le travail le combinaison de certains atomes en les empêchant de se approcher.

Dans le cas actuel, MM.Favre et Silbermann ont obtenu pour Aaleur produite par gramme de combustible 2<'*',22ii. Pour ï6 grammes de soufre contenant le même nombre d'atomes n îu*un gramme d'hydrogène et se réunissant chacun avec deux îlomes d'oxygène, on a, en supposant ft = i,

3nTH = 2,22iiXi6, i'oix

nTH= 11,79.

Combustion de Vhydrogène, ffO^— Un gramme d'hydrogène

)roduit en brûlant 34*^^62; ce nombre est triple du précé-

lent et donne

nTH= 11,49-

^our expliquer le résultat, on peut admettre que la molécule

498 CHAPITRE YIU.

d'eau est quaternaire ; sa formation produit (i -f- 2-I-3)Th=6Tb ou 3Th par atome d'hydrogène.

Eau oxygénée, HO*. — La décomposition de Teau oxygénée est exprimée par Téquation

La formation de Tatome ternaire HO' est accompagnée d'une production de chaleur 3Th et celle de latome quaternaire d'une production de chaleur 6Th; il n'y aurait ici ni perte ni gain dans l'hypothèse d'un dégagement d'oxygène à l'état ordinaire. Hais on sait que l'oxygène qu'on sépare à froid d'un composé dans lequel il se trouve est toujours ozone. La chaleur obtenue par HM. Favre et Silbermann en décomposant le bi-oxyde d'hydrogène est peut-être due à cet état particulier du gaz. S'il en était ainsi^ la décomposition produite à une température suffisamment élevée ne donnerait ni chaleur ni froid ; il est fâcheux qu'elle n'ait point été étudiée. L'ozone n'est peut-être que de l'oxygène dont les atomes sont combinés deux à deux par exemple^ ce qui expliquerait à la fois la chaleur observée pendant le phénomène dont il s'agit et aussi le rôle chimique de l'oxygène ozone. Plusieurs expériences plus faciles à imaginer qu^à faire pourront servir à résoudre ces questions; il sera intéressant d'examiner le gaz extrait du bioxyde d'hydrogène, de voir s'il absorbe de la chaleur et change de volume en reprenant son état ordinaire et s'il produit moins de chaleur quand on l'emploie pour la combustion du carbone.

On peut aisément trouver d'autres explications de la chaleur de décomposition de l'eau oxygénée, mais on n'arrivera à la certitude qu'après des expériences indiquées par chacuned'elles comme devant servir à les juger.

Combustion du phosphore, Ph^O^=^yi. — D'après Laplace et Lavoisier, la chaleur produite pendant la combustion du phosphore est 5"',885 par gramme d'oxygène ; pour 4o grammes d'oxygène contenu dans 71 grammes d'acide, on a 235'^',4*

ACTIONS MOLÉCULAIRES. i99

Chaque molécule est composée de 8 atomes, et sa formation devrait produire 28Th ; mais si l'on suppose que, dans le phosphore ordinaire, les atomes sont combinés 3 à 3, ce nombre se réduit à 25, et il vient

En rejetant cette hypothèse, on aurait nTa = 8,4i. Ces nombres sont tous deux trop faibles et semblent indiquer que, dans la combinaison d'un atome d'oxygène avec un atome de phosphore, le facteur h est moindre que l'unité. En lui donnant pour valeur -♦ on arrive à l'équation

n4-io + i5xi)nTH = 2o,5nTH=235,4,

d où Fon conclut

nTH= 11,48.

Si le résultat expérimental est rendu certain par de nouvelles expériences, cette explication deviendra très-probable.

Combustion du carbone^ CO* = 22. — Un gramme de carbone en brûlant donne, d'après MM. Favre et Silbermann, 8«*',o8 ; mais ce nombre doit être augmenté de la chaleur employée à produire la volatilisation, i«*',o7. On a donc pour 6 grammes 54"',9o ou SnTn et

nTH= 10,98.

Il en résulte T2= 2Th et ft = 2. D'après cela, l'oxyde de carbone CO = 14 doit produire, pendant sa formation, ^nlu et, pendant sa combinaison avec 8 grammes d'oxygène, 3nTH.

Combustion de Voocyde de carbone. — D'après MM. Favre et îilbermanD, i gramme d'oxyde de carbone donne en brûlant !,"'4o27 et par conséquent 14 grammes produisent 33,6378. Ze nombre est bien triple de iiTh, comme cela doit être, et Fon

m lire

nTn= 11,2126.

Combuslion du gaz oléfiant. — Un gramme de ce combustible donne, en brûlant, 1 1«*',8578 ; 28 grammes donnent 1X58578x28 = 332,0184. D'ailleurs, d'après ce qui précède, C* donne 2onTH et H* donne i2nTM, en tout 32nTH. Mais de ce nombre il faut déduire la chaleur employée à produire la décomposition, laquelle a pour expression

i6nT?4-6nTc-f-6nTH ou i6nT?H-i2nTH,

et le reste doit être égalé au nombre fourni par rexpérience, ce qui donne

2onTH — i6nTc = 332,oï84.

La valeur trouvée précédemment pour Th montre* que Ton a

puis Ton obtient

nTH= 11,8578.

Le facteur k = présente une valeur négative mais simple.

Le travail T^ est Texcès d^m travail négatif dont l'existence était prouvée par Tétude des attractions au contact, sur un travail positif qui se produit quand les atomes de carbone et d'hydrogène déjà très-rapprochés s'attirent et se combinent. Combustion du gaz des marais^ C*H* = 16. — C* donne en brûlant ioiiTh et H* donne i2nTH, en tout 22nTH. Mais, de ce nombre, il faut déduire la chaleur employée à produire la décomposition :

8nT? + nTc + 6nTH ou SnTn.

Le reste ignTu doit être égalé à 16 fois i3^*',o63, c'est-à-dire à 16 fois la chaleur que produit, en brûlant, i gramme dTiydrogène proto-carboné; cela donne

nTH=ii,o.

Combustion du cyanogène^ CA. = i6 —La combustion d'un

jramme produit 5"',244 d'après Dulong ; pour i3 grammes on

i68"',i72. C donne, en brûlant, SnTn, c'est-à-dire un nombre

ûtérieur, et cela prouve que la décomposition du cyanogène

produit de la chaleur. Quoique les attractions au contact aient

iéjà mis en évidence un travail négatif, je crois bon d'attendre

que les expériences aient été répétées malgré la grande et juste

autorité qu'on accorde dans la science à Tiliustre physicien

qui les a faites.

Parmi les valeurs de nTn déjà obtenues, celles qui inspirent

le plus de confiance sont les suivantes :

cal.

Combustion du soufre iï>79

Combustion du carbone 10,98

Combustion de Toxyde de carbone .11,21

Combustion du gaz oléfiant .... 11,86

Combustion du gaz des marais . . . 11,00.

La moyenne est

nTH= 11,37.

Elle sera adoptée provisoirement et quelquefois employée dans ce qui va suivre.

Combustion de V antimoine, S60* = i54. — Un litre d'oxygène employé à la combustion de l'antimoine donne, d'après Dulong, 5<^*',48i6; pour 32 grammes on trouve i22«*',7. Une partie de cette chaleur doit être attribuée à la solidification de l'oxygène, le nombre peut être réduit à ii3,7= lonTH. Cela s'accorde avec la théorie, qui donne bien

(i-h24-34-4)TH = ioTH.

Combustion du zinc. — Un litre d'oxygène donne 7'*', 7566; 8 grammes donnent 42,39 = 1 1,37 X 3 4- 8,28. Pour le zinc s'unissant à l'oxygène on a A = 3, et la différence 8,28 doit être attribuée aux chaleurs latentes et aux erreurs d'expériences. On peut aussi supposer A; = i et admettre la formule Zn'O.

Combustion du fer y FeO = 36. — Pour 28 grammes de fer

202 CHAPITRE Vin.

ou 8 grammes d'oxygène, MM. Favre et Silbermann ont obtenu 37,80 = 34,11 -+-3,69. Dulong a obtenu 34,78=34,11 +0,67. On a encore fc =:3 ou bien la formule Fe*0.

Combustion du cuivre j CuO. — Pour 3i«'",75 de cuivre ou 8 grammes d'oxygène, MM. Favre et Silbermann ont obtenu 2i«*',72 = 22,74 — I5O2. La différence peut être attribuée aux erreurs d'expériences, et l'on a probablement /: = 2.

Combustion du plomb^ PbO = ni.-— MM. Favre et Silbermann ont obtenu 27<^*',4i =22,744-4576, et Ton en conclut k = 2.

Combustion de V argent, AgO = 116. — MM. Favre et

1 1 37 Silbermann ont obtenu 6"',ii3= — ^-^4-0,428. lien résulte

Combustion du carbone dans le protoxyde d'azote, Az'0=22. — En faisant brûler du carbone dans du protoxyde d'azote MM. Favre et Silbermann ont trouvé que la décomposition de 22 grammes de cette substance produit 8"\72. Il faut ajouter à ce nombre la chaleur nTH = 11,37, V^^ ^ servi à transformer Az* en Az -l- Az, et Ton obtient

^rpO ___ 8,724-II,37 rr.r.AK— ^T

n Iaz = ^= — 10,045 = — hIh-

Ainsi dans la combinaison de l'azote avec Toxygène on ^ A = — I.

Bi'Oxyde d'azote, Az*0*^3o. —La décomposition donnerai^ une quantité de chaleur 4wTh , dont la moitié serait employé^ à décomposer Az* et 0' ; la chaleur apparente serait double dt^ celle que donne le protoxyde pour la même quantité d'azote- Au lieu de supposer la molécule quaternaire, on peut admettra deux molécules binaires AzO + AzO, et la chaleur apparente indiquée par la théorie sera la même.

Acide azoteux, Az*0^= 38. — Pour la même quantité d'azot-^

la théorie indique la même chaleur de décomposition que dans le cas précédent, savoir : 6wTh résultant de la séparation de Az' et 0' dont la décomposition fait perdre nTH + SnTH.

Adde hypo-azotique , Az*0* = 46. — La séparation de Az* etO^ donnerait SnTn; mais la décomposition de Az' et 0^ absorberait nTn H- ônTe, et il resterait seulement pour chaleur apparente nTn.

On peut admettre pour composition AzO* H- AzO' ; alors on

arrive à une chaleur apparente de décomposition double

2nTH, et l'expérience suffira pour apprendre quel est le groupement réel.

Adde azotique, Az* 0* = 54. — La séparation de Az* et 0* donne lonTH ; mais la décomposition de Az' et O'^ absorbe nln-h ion Th. En définitive la décomposition de l'acide azotique donnerait du froid et non de la chaleur, comme celle des autres composés oxygénés d'azote. Pour 54 grammes, il faudrait dépenser hTh ou iv^\3y.

Ammoniaque, Az*H' = i7. — MM. Favre et Silbermann ont constaté que la chaleur développée par la formation de 17 grammes d'ammoniaque est 7,576 X 3 = 22,728. Cette quantité est évidemment 2nTH, et il en résulte, en développant,

6nTè" 4-nTAz -l-3nTH = 2nTH.

Comme on a, d'après la première loi. Ta* = Th , on en conclut