COMBINAISONS DU CARBONE AVEC L’OXYGÈNE, ETC
ARTICLE IV. — Combinaisons du carbone avec l’oxygène, l’hydrogène
ET l’azote.
Parmi les nombreux composés de carbone et d’oxygène nous n’examinerons que les deux combinaisons suivantes ;
Oxyde de carbone CO
Acide carbonique CO^
§ i. Analyse de l’oxyde de carbone.
L’oxyde de carbone est sans action sur l’oxygène à la température ordinaire, mais, à la température rouge, il se combine avec la moitié de son volume de ce gaz et produit un volume égal au sien d’acide carbonique.
Pour fau’e l’analyse de l’oxyde de carbone, on introduit 100 volumes de ce gaz et 100 volumes de gaz oxygène dans l’eudiomètre à mercure (fig. 37) , dont nous donnerons la description plus loin. On enflamme le mélange par l’étincelle électrique et l’on reconnaît que le résidu gazeux est réduit à 150 volumes. Si l’on introduit dans l’eudiomètre de la potasse, l’acide carbonique est absorbé et le gaz restant est formé de 50 volumes d’oxygène pur. Il s’est donc produit 100 volumes d’acide carbonique, c’est-à-dire un volume égal à celui de l’oxyde de carbone employé.
Puisque un volume d’oxyde de carbone se combine avec t volume d’oxygène pour donner naissance à 1 volume d’acide carbonique ; puisque, d’un autre côté, 1 volume de gaz acide carbonique contient 1 volume de gaz oxygène, 1 volume de, gaz oxyde de carbone doit être
ANALYSE DES GAZ COMPOSÉS
formé de 1 volume de vapeur de carbone et de | volume de gaz oxygène.
Si l’on soustrait de :
La densité de l’oxyde de carbone 0,9670
La i densité de l’oxygène 0,5528
On trouve :
La quantité de carbone 0,4142
Ce dernier chiffre représente le poids du carbone contenu dans un volume d’oxyde de carbone, mais il est évident que ce n’est que par hypothèse que nous admettons que 0,HZ|2 forme un volume de vapeur de carbone. En effet, un volume de gaz oxyde de carbone, qui contient ^ volume d’oxygène, peut renfermer soit | volume de vapeur de carbone sans condensation, soit 1 volume de vapeur de carbone condensée en i volume. Dans le premier cas la densité de la vapeur de carbone serait de 0,828Zi.
L’oxyde de carbone s’unit avec le chlore, lorsqu’on expose le mélange à l’action de la radiation solaire, et produit une combinaison nouvelle que l’on a désignée sous le nom diacide chloroxycarboniqiie. Si l’on prend i volume de chlore et 1 volume d’oxyde de carbone, on reconnaît qu’aprèsla combinaison des deux gaz, le mélange est réduit de moitié. S’il en est ainsi, on aura la densité de l’acide chloroxycarbonique, en ajoutant à :
La densité du chlore 2,440
La densité de l’oxyde de carbone 0,967
Densité de l’acide chloroxycarbonique. 3,407
§ It. Analyse de l’acide carbonique*
Lavoisier fit connaître, en 1776, la nature de l’acide carbonique, et détermina même la proportion des principes
COMBINAISONS DD CARBONE AVEC l’oXYGÈNE, ETC. 73
qui le constituent. Cette étude fut reprise ensuite par Allen et Pepys, Théodore de Saussure, Guyton de Morveau et Davy qui confirmèrent à peu près les résultats obtenus par Lavoisier.
Pour déterminer la composition de l’acide carbonique, Allen, Pepys et Guyton de Morveau se servirent d’un appareil formé de deux gazomètres, communiquant par des tubes intermédiaires avec un tube de porcelaine ou de platine foré. Lorsqu’on veut convertir le diamant ou le charbon en acide carbonique, on en dépose une certaine quantité dans une petite cuiller de platine dans l’intérieur du tube, on élève la température au rouge, et l’on fait passer du gaz oxygène à travers le tube de porcelaine ou de platine. L’oxygène brûle le charbon, produit de l’acide carbonique, et se rend dans une cloche de mercure; de cette cloche on peut le faire passer dans une autre cloche placée à l’autre extrémité de l’appareil. On répète cette opération jusqu’à ce que l’on juge qu’il s’est formé assez d’acide carbonique. On observe alors que le gaz rassemblé dans une des cloches graduées n’a pas changé de volume. Si on le met en contact avec une dissolution de potasse, l’acide carbonique est absorbé, et le résidu gazeux est formé d’oxygène pur. Si l’on compare le poids de ces deux gaz à celui de l’oxygène employé et du charbon brûlé, on les trouve sensiblement les mêmes.
Davv obseiTa dans ses essais sur la combustion du dia-
mant que celui-ci, après avoir été chauffé fortement à l’aide d’une lentille dans une capsule mince de platine, continue à brûler dans le gaz oxygène, même quand on l’a retiré du foyer de la lentille ; il eut alors la pensée d’adopter un procédé plus simple que celui que l’on avait employé avant lui. Après avoir introduit de l’oxygène pur dans un ballon plein de mercure, il y fit entrer un fragment de charbon
Ik ANALYSE DES GAZ COMPOSÉS.
OU de diamant fixé dans une nacelle de platine ou à l’extrémité d’un gros fil de ce métal, Ensuite, au moyen d’une forte lentille, il brûla le diamant et le transforma en acide carbonique. Il reconnut, après le refroidissement, que le volume gazeux n’avait pas changé sensiblement, et admit, d’après le poids spécifique du gaz oxygène et de l’acide carbonique, que celui-ci est formé de deux proportions d’oxygène et d’ime de carbone,
On conclut de fexpérience précédente que l’acide carbonique contient ;m volume égal au sien de gaz oxygène, Aussi, si l’on retranche de :
La densité de l’acide carbonique 1,5290
La densité de l’oxygène I,10b6i
on a : '
Le poids du carbone 0,4234
Ainsi, 0,423Zi combinés avec 1,1056 d’oxygène forment l’acide carbonique.
MM, Dumas et Stas ont déterminé d’une manière précise la composition de l’acide carbonique et réquivalènt du carbone, en brûlant du diamant pur dans un tube de porcelaine chauffé au rouge, à l’aide d’un courant d’oxy^ gène pur et parfaitement desséché. L’acide carbonique produit par la combustion du diamant est absorbé dans une série de tubes contenant de la potasse. Il est toujours ac^ compagné d’une certaine quantité d’oxyde de carbone; aussi est-il nécessaire de faire passer le gaz sur une colonne d’oxyde de cuivre chauffé au rouge, afin de convertir l’oxyde de carbone en acide carbonique.
Pour avoir la quantité d’acide carbonique produite par un poids connu de diamant, il suffit de peser les tubes qui contiennent la potasse, avant et après l’opération.
11 résulte des expériences de MM. Dumas et Stas que
COMBINAISONS DU CARBONE AVEC L’oXYGÈNE, ETC. 75
l’acide carbonique est composé de 2 équivalents (200) d’oxygène et de 1 équivalent (75) de carbone.
§ 3> Analyse de l’hydrogène protocarboné.
Les composés de carbone et d’hydrogène sont solides, liquides ou gazeux. Nous n’examinerons que ces derniers.
On analyse l’hydrogène protocarboné ou gaz des marais, en le brûlant dans reudiomètre avec un excès d’oxygène. On fait passer dans cet instrument 100 volumes d’hydrogène protocarboné et 300 volumes de gaz oxygène, puis on enflamme par l’étincelle électrique le mélange gazeux qui se trouve réduit à 200 volumes. Le résidu gazeux renferme 100 volumes de gaz oxygène, et 100 volumes d’acide carbonique qu’on sépare par la potasse. Ainsi, il a fallu 200 volumes d’oxygène pour convertir en eau et en acide carbonique 100 volumes d’hydrogène protocarboné. Nous savons que 100 volumes d’acide carbonique contiennent 100 volumes d’oxygène et, par hypothèse, 100 volumes de vapeur de carbone. Les autres 100 volumes d’oxygène ont formé de l’eau avec 200 volumes de gaz hydrogène. Il en résulte que 1 volume d’hydrogène protocarboné est formé de 2 volumes d’hydrogène et de 1 volume de vapeur de carbone.
Si l’on ajoute à ;
La densité de la vapeur de carbone. 0,42840
La densité de 2 volumes d’hydrogène 0,13852
On aura ;
La densité calculée de l’hydrogène protocarboné. 0,56692
qui se rapproche de la densité fournie par l’expérience. L’hydrogène protocarboné est représenté par la formule
ANALYSE DES GAZ COMPOSÉS
§ 4t Analyse de l’hydrogène bicarboné.
Lorsqu’on fait passer une longue série d’étincelles électriques à travers le gaz hydrogène bicarboné, on observe que le carbone se dépose et qu’il double de volume. Une température élevée donne lieu aux mêmes phénomènes, ün mélange d’oxygène et d’hydrogène bicarboné détone, sous l’influence de la chaleur ou de l’électricité, et produit de l’eau et de l’acide carbonique. C’est sur cette propriété qu’est basé le procédé analytique que l’on emploie pour connaître la composition de l’hydrogène bicarboné. A cet effet, on introduit dans l’eudiomètre 100 volumes d’hydrogène bicarboné et 500 volumes d’oxygène, on fait passer l’étincelle électrique et la combustion a lieu. On ne doit pas opérer sur des volumes de gaz considérables, afin d’éviter une détonation violente qui pourrait briser l’appareil. Après la combustion, on mesure le gaz, on absorbe l’acide carbonique à l’aide d’une dissolution de potasse et l’on trouve qu’il s’est formé 200 volumes d’acide carbonique et qu’il reste 200 volumes d’oxygène pur. Par conséquent , 300 volumes d’oxygène ont été absorbés, 200 par le carbone et 100 par l’hydrogène. 100 volumes d’oxygène représentent 200 volumes d’hydrogène, et 200 volumes d’acide carbonique renferment 200 volumes de vapeur de carbone. Donc, 100 volumes d’hydrogène bicarboné sont formés de 200 volumes d’hydrogène et de 200 volumes de vapeur de carbone condensés en 100 volumes.
La composition de l’hydrogène bicarboné, peut
être vérifiée par le calcul. En effet :
2 volumes de vapeur de carbone. 0,85680
2 volumes d’hydrogène 0,1 3852
représentent r
La densité de l’hydrogène bicarboné 0,99532
COMBINAISONS DU CARBONE AVEC l’üXYGÈNE, ETC.
Le bicarhure d’hydrogène de Faraday, qui est gazeux et qui a une densité de 1,926, est formé de h volumes de vapeur de carbone et de h volumes d’hydrogène. 1 volume de ce gaz absorbe 6 volumes d’oxygène et produit li volumes d’acide carbonique. L’analyse de ce carbure d’hydrogène se fait comme celle du précédent.
§ 5. Analyse da cyanogène.
Cette analyse peut se faire dans l’eudiomètre ou en brûlant le cyanogène, au moyen de l’oxyde de cuivre, et en recueillant les produits gazeux. Si l’on veut employer le premier procédé, on introduit dans un eudiomètre 100 volumes de cyanogène et 300 volumes d’oxygène, on y fait passer une étincelle électrique, on mesure le résidu gazeux qui est formé d’azote, d’acide carbonique et d’oxygène ajouté en excès. On sépare l’acide carbonique en agitant ce mélange avec une dissolution de potasse, et l’on trouve que le nouveau résidu formé d’azote et d’oxygène ne représente plus que 200 volumes. L’oxygène est ensuite absorbé par le phosphore qui ne laisse plus que 100 volumes d’azote. Puisque 100 volumes de cyanogène ont donné 100 volumes d’azote et 200 volumes d’acide carbonique, 1 volume de cyanogène est formé de 2 volumes de vapeur de carbone et de 1 volume d’azote condensés en 1 volume. Cette composition est du reste confirmée par la densité du cyanogène.
En effet :
2 volumes de vapeur de carbonne. . . 0,8466
ajoutés à :
4 volume d’azote 0,9713
donnent :
La densité du cyanogène 1,8179
Pour que l’analyse eudiométrique fournisse des résultats exacts, il faut rendre la comlnistion du cyanogène plus
ANALYSE DES GAZ COMPOSÉS
parfaite, en y ajoutant une certaine quantité de mélange détonant d’oxygène et d’hydrogène.
On déduit plus exactement la composition du cyanogène, eh le brûlant par l’oxyde de cuivre. Le cyanogène est fourni par le èyâmifede mercure, que l’on décompose à l’aide de la chaleur ; le gaz passe à travers un tube de verre chauffé au rouge, contenant du cuivre et de l’oxyde de cuivre, et s’y transforme en azote et en acide carbonique. Lorsque tout l’air atmosphérique est chassé de l’appareil, on recueille le gaz dans une éprouvette graduée et l’on reconnaît qu’il est formé de 2 volumes d’acide carbonique et de 1 volume d’azote.
La combustion du cyanure d’argent, par le procédé généralement employé pour analyser les substances organiques azotées, peut servir également à déterminer la composition du cyanogène.
5 6. Analyse de l’acfde cyanhydrique.
L’analyse de l’acide cyanhydrique se fait comme celle des acides hydrogénés du chlore et du brome, en chauffant du potassium dans une cloche courbe contenant de la vapeur d’acide cyanhydrique. Le métal forme avec le cyanogène du cyanure de potassium, et l’hydrogène est mis en liberté.
On peut faire l’analyse complète de l’acide cyanhydrique, en brûlant sa vapeur par l’oxyde de cuivre, en condensant l’eau et l’acide carbonique par les moyens dont on fait usage pour l’analyse des substances organiques, et en recueillant l’azote dans une éprouvette graduée. On reconnaît ainsi que l’acide cyanhydrique est formé de j volume de cyanogène et de volüme d’hydrogène, comme les acides chlorhydrique, bromhydrique et iodliydrique. On vérifie la composition de l’acide cyanhydrique en ajoutant à :
COMBINAISONS DD PHOSPHORE ET DE l’ ARSENIC AVEC l’HYDROGÈNE. 79
La J densité de l’hydrogènè. . . 0,03-46
La i densité du cyanogène 0,9043
Densité de la vàpêur d’acidé cÿanhÿdnqüé 0,9389
Article V. — GombInAisons dû phosphore et dé l’àDsenic AVEC l’hydrogène. '
Le phosphore forme avec l’hydrogène trois combinaisons, le gaz hydrogène phosphoré PhH’, un composé liquide qui a pour formule PhH% et un composé solide représenté par Ph'‘H.
§ 1. Analyse du gaz hydrogène phosphoré.
On introduit clans une cloche courbe un volume connu dé gaz hydrogène phosphoré et un fragment de potassium, puis ou chauffe ; le métal s’unit au phosphore et l’on trouve dans la cloche 1 -{■ volume d’hydrogène puT, pour 1 volume de gaz hydrogène phosphoré.
Si l’on fait passer le gaz hydrogène phosphoré à travers un tube de verre rempli de cuivre chauffé au rouge, et si l’hydrogène libre traversé un autre tube rempli d’oxyde clé cuivre, également chauffé au rouge, et enfin si l’on condense l’eau qui se produit au moyen de l’acide sulfuric[ue, on arrivera aux mêmes résultats.
Ün démontre par le calcul que le gaz hydrogène phosphoré est formé de ~ volume de vapeur de phosphore, et de 1 volume d’hydrogène ; en efïét,
1 i volume d’hydrogène 0,1032
et
7 volume de vapeur de phosphore 1,0815
donnent :
Densité du gaz hydrogène phosphoré. . . . 1,1847
Le phosphure d’hydrogène solide a été analysé en le
ANALYSE DES GAZ COMPOSÉS
chauffant avec du cuivre très divisé, qui absorbe le phosphore et déplace l’hydrogène.
Quant au phosphure liquide, on déduit sa composition des quantités de phosphure gazeux et de phosphure solide que 1 on obtient, en le chauffant dans une cloche pleine de mercure, à la température de 100 degrés.
S t. Analyse du gaz hydrogène arsénié.
1 volume d’hydrogène arsénié est formé de 1 volume d’hydrogène, et 'de ~ de volume de vapeur d’arsenic. En effet, si l’on ajoute :
i i volume d’hydrogène 0,1032
7 de volume de vapeur d’arsenic 5,5910
on a :
La densité de l’hydrogène arsénié 2,6942
On détermine la composition de l’hydrogène arsénié en chauffant 1 volume connu de ce gaz avec le potassium., et en mesurant le gaz hydrogène libre.
I ARTICLE VI. — Analyse de l'eau.
L’eau était considérée comme un élément par les anciens. Priestley et Cavendish observèrent les premiers qu’il se produit de l’eau pendant la combustion du gaz hydrogène dans l’oxygène, mais la découverte de sa composition est due réellement à Lavoisier. C’est lui, en effet, qui a démontré que l’eau est un corps composé, et que le poids du gaz hydrogène et du gaz oxygène qui se combinent, est absolument le même que celui de l’eau formée.
Lavoisier détermina la proportion des principes constituants de l’eau , en faisant passer sa vapeur sur du fer chauffé
ANALYSE DE l’eAU.
au rouge (fig. 38) . Ou dispose clans un fourneau long à réverbère, un tube de porcelaine verni intérieurement et dans lequel on a placé des fils de fer très fins. On adapte à ce tube, une petite cornue contenant de l’eau, et à l’autre extrémité un tube de verre qui s’engage dans la partie supérieure du tuyau d’un serpentin, ou qui communique tout simplement avec un tube en ü, plongé dans un mélange réfrigérant. A ce dernier tube on en adapte un autre, que l’on met en communication avec une cloche graduée placée sur la cuve à eau.
Fig. 38.
On élève graduellement jusqu’au rouge la température du tubè de porcelaine, et l’on chauffe ensuite doucement l’eau contenue dans la cornue. La vapeur d’eau traverse les fils de fer incandescents et se décompose. L’oxygène s’unit au fer, tandis que l’hydrogène devenu libre, se rend dans la cloche. Lorsque l’opération est terminée, on laisse refroidir l’appareil, on pèse la cornue pour avoir la quantité d’eau qui s’est volatilisée, et l’on reconnaît les proportions d’oxygène et d’hydrogène par l’accroissement du poids des fils de fer, et par le volume de l’hydrogène.
Le mode d’analyse n’est pas susceptible d’une précision suffisante.
POCGIALE.
ANALYSE DES GAZ COMPOSÉS
On peut déterminer exactement la composition de l’eau à l’aide de la pile. On met de l’eau acidulée dans un vase
de verre (fig. 39) , dont le fond est traversé par deux fils de platine, et l’on place au-dessus de chacun d’eux une petite éprouvette remplie d’eau acidulée. Aussitôt que l’on met chaque fil de platine en contact avec les deux fils d’une pile, les éléments de l’eau se séparent, et l’on reconnaît que le gaz qui se dégage au pôle positif Fig. 39. est de l’oxygène, tandis que celui
qui se rend au pôle négatif est de l’hydrogène. On reconnaît également que le volume de l’hydrogène est exactement le double de celui de l’oxygène,
Synthèse de l'eau.
Lorsqu’on brûle de l’hydrogène au contact de f air ou de l’oxygène, il se produit de l’eau. Si l’on veut en obtenir une certaine quantité, il faut brûler des volumes considébles de gaz oxygène et de gaz hydrogène, comme le firent Lavoisier, d’une part, et Fourcroy, Vauquelin et Seguin de l’autre. L’appareil de ces derniers se compose d’un grand ballon de verre, entouré d’une grille métallique et muni d’une virole de cuivre mastiquée au col du ballon, et d’une pièce de cuivre vissée sur la virole ; à celle-ci sont soudés trois conduits de cuivre, munis chacun d’un robinet, et deux tiges métalliques pour faire passer des étincelles électriques. Un des tubes est destiné à faire le vide dans le ballon, les deux autres sont mis en communication avec deux gazomètres remplis, l’un de gaz oxygène, l’autre
ANALYSE DE l’eaü.
d’iiydrogèiie. Lorsqu on veut faire l’expérience, on remplit le ballon d’oxygène, on y fait arriver le gaz hydrogène par un tube percé d’un petit trou, et on brûle immédiatement ce gaz par l’étincelle électrique.
Ce procédé ne permet pas de mesurer exactement le volume des gaz et de déterminer par conséquent la proportion des principes constituants de l’eau. Lorsqu’on veut fixer les rapports des éléments qui la forment, il faut faire usage de l’eudiomètre. Les gaz doivent être purs ; l’oxygène se prépare avec le chlorate de potasse fondu, et l’hydrogène avec le zinc purifié. On mesure exactement les deux gaz, et on les introduit dans un eudiomètre, en prenant toutes les précautions que nous avons indiquées. On fait passer dans le mélange iine étincelle électrique et aussitôt la combinaison a lieu. Supposons que l’on ait introduit dans l’appareil 200 volumes d’oxygène et 200 volumes d’hydrogène, on n'y trouvera plus après le refroidissement que 100 volumes d’oxygène pur, que l’on absorbe par le phosphore.
Ainsi, l’eau est formée de 1 volume d’oxygène et de 2 volumes d’hydrogène ; mais ces gaz en se combinant produisent 2 volumes de vapeur d’eau, puisque la densité de celle-ci est de 0,622, et qu’en ajoutant à
2 volumes d’hydrogène 0,1385
1 volume d’oxygène 1,1056
on a
Le double de la densité de l’eau. .... 1,2411
M. Dumas a employé, il y a quelques années, une méthode d’une grande précision pour reconnaître par la synthèse la composition en poids de l’eau. Elle consiste à réduire par le gaz hydrogène pur un oxyde métallique, tel que l’oxyde de cuivre , à peser l’eau qui s’est lormée et à
MÉLANGES GAZEUX
déterminer la perte de poids que subit l’oxyde de cuivre pour avoir le poids de l’oxygène. La différence entre le poids de l’eau et celui de l’oxygène donne la quantité de l’hydrogène qui s’est combinée avec l’oxygène. Ce procédé n’appartenant pas à la méthode des volumes, nous ne décrirons pas l’appareil dont M. Dumas s’est servi pour démontrer que l’eau est formée en équivalents, de 1 équivalent d’oxygène =100 et de 1 équivalent d’hydrogène = 12,50.
