DURÉE

DÉVIATION

contenu dans la case

contenu dans la

de l'aiguille

cui?re.

case zinc.

de rimmersioii.

aimantée.

Eau et -^d'acide siil-

Eau et ii d'acide snirurique.

, fiirique , à laquelle

on ajoute ^ d'acide

15 minutes.

nitrique on d'une dissolution saturée

de nitrate de cuivre.

Passons au cas où le cuivre plongeait dans une dissolution saturée de nitrate de cuivre , et le zinc dans ime dissolution saturée de sulfate de zinc ; on a obtenu alors les résultats suivants :

5« Tab

leau.

LIQUIDE

contenu dans la case

cuivre.

LIQUIDE

contenu dans la

case zinc.

DURÉE de rimmersion.

DÉVIATION de Taiguille aimantée.

Dissolution saturée de nitrate de cuiyre.

Dissolution saturée de sulfate du zinc.

16 minutes.

Ces résultats mettent en évidence l'influence produite par la réaction des deux dissolutions Tune sur Fautre, car le courant est plus intense dans ce cas-ci que dans les expériences précédentes, toutes choses égales d'ailleurs^ et bien que le zinc ne soit pas attaqué avec autant de force que lorsque la dissolution était acide. Dans le 2* tableau , le mélange des acides suif urique et nitrique se trouvait dans la case cuivre; on Ta transporté dans la case zinc^ alors on a eu:

4« Tableau.

LIQUIDE

contenu dans la case

cuivre.

LIQUIDE

contenu dans la

case zinc.

DURÉE de l'immersion.

DÉVIATION

de l'aiguille

aimantée.

Eau ^ d'acide sulfurique.

Eau 5V d'acide su 1fnrique, et j^ nitrique.

15 minules.

DB l'eLECTBICITË. 201

Les déviations ayant été successivement égales à 62* , 64* , 61*, le courant tendait donc ainsi à devenir constant. Nous verrons ultérieurement les conditions à remplir pour construire les appareils à force constante. Il est prouvé seulement ici qu^en mettant dans la case cuivre de Tacide sulfurique, cet acide attaque le cuivre, concurremment avec Tacide nitrique qui s'infiltre peu à peu au travers du diaphragme, et d'où résulte un sel de cuivre dont la décomposition dépolarise la lame de cuivre et tend à rendre le courant constant. Tel est le principe des piles à courant constant, comme on le verra plus loin.

En plongeant dans l'acide nitrique concentré et dans l'acide nitrique étendu divers couples métalliques, on forme le tableau suivant, dans lequel chaque métal est positif par rapport à celui qui le précède (Delarive).

Aride nitrique concentré. Acide nitrique étendu.

Fer oxydé Argent.

Ai^nt Cuivre.

Mercure Fer oxydé.

Plomb Fer.

Cuivre , Plomb.

Fer. Mercure.

Zinc Étain.

Étain Zinc.

Ces résultats montrent de suite Tinfluence de Taction chimique sur le dégagement de Tétectricité , puisque Tordre des métaux change avec le degré de concentration deTacide nitrique.

Un couple or et cuivre ne donne aucun effet quand on emploie le mercure comme corps liquide. M. Delarive a émis le doute que la formation d'un amalgame fût une véritable action chimique; mais cette assertion ne saurait être fondée, attendu qu'il y a combinaison en proportions définies. U y a sans nul doute des effets électriques produits ; mais le multiplicateur ne peut les accuser, attendu que les deux électricités trouvent plus de facilité à se recombiner sur la surface de contact de Tor et du mercure qu'à suivre le fil du multiplicateur (Becquerel).

Effets électriques dus MU contact des gaz et des métaux inoxydables. Lorsqu'une lame de métal plonge dans un liquide capable de réagir chimiquement sur elle , on a vu qu'il se produit un dégagement d'électricité dont on a donné les lois : ce dégagement

t02 CAUSES DU DÉGAeEMENT

est nul si la lame n'est pas attaquée, à moins qu'elle ne soit recouverte de substances solides ou gazeuses capables de réagir chimiquement sur le liquide. Nous avons étudié ce qui arrivait avec des substances solides; il nous reste à montrer comment se comportent les gaz dans la même circonstance.

Quand on décompose de Peau distillée avec deux lames de platine plongeant dedans et en communication avec une pile voltaîque, si Fon interrompt la conmiunication au bout de quelques instants, et qu'ayant détaché les deux lames des extrémités de la pile on les réunisse avec un fil en relation avec un multiplicateur, il se produit un courant dirigé en sens inverse du premier, c'est-à-dire que la lame qui primitivement était le pôle positif devient le pôle négatif, et réciproquement; cet effet se reproduit également en opérant avec un seul couple; peu à peu le courant diminue d%tensité et finit par disparaître. Le courant électrique qui se manifeste dans cette circonstance a reçu le nom de courant secondaire, et Taction en vertu de laquelle l'effet électrique se produit par suite du transport des gaz sur les lames décomposantes, porte le nom de polarisation des électrodes ou des lames décomposantes.

Pile secondaire. On peut, en réunissant plusieurs couples semblables au précédant, former une pile secondaire^ comme l'a montré pour la première fois Ritter. On prend plusieurs bocaux (fig. 66),

Fig. 66.

que Ton remplit d'eau acidulée ou même d'une solution de sulfate de potasse, et l'on joint les vases par des arcs métalliques formés d'un seul métal, de platine ou de cuivi»e, 06, a'b\ a"b", a'"b"*, etc. ; cette réunion de vases ne donne lieu à aucun effet électrique, puisqu'un seul métal se trouve plongé dans le même liquide conducteur. Mais si Ton fait passer pendant quelques instants un courant électrique dans le circuit, en mettant a en communication avec Tun des pôles d'une pile, et 6"" avec l'autre pôle, en Interrompant le circuit et établissant la communication entre les deux extrémités a et h'"' et un multiplicateur, on trouve alors que l'appareil fonctionne comme une pile. D'autres effets, en outre, sont produits, tels que ladécom-

j>B l'blbctricité. 303

position de reau> etc. ; mais l'action de cette pile secondaire est de courte durée et finit par s'anéantir quand les produits déposés sur les lames by a', b'^ a" y etc...^ et qui donnent lieu au courant ont disparu. La direction du courant secondaire est inverse de celui qui circulait primitivement dans l'appareil ^ et cela par suite des réactions chimiques produites sur le liquide ambiant.

On peut employer toute autre disposition pour manifester le phénomène. Une pile à colonne^ formée seulement d'une succession de rondelles de cuivre et de drap humecté de sulfate de potasse , donne un résultat analogue.

Les effets produits s'expUquent comme il suit : Quand deux lames de platine plongeant dans une solution saline font partie d'un circuit voltaïque^ la surface de la lame positive se recouvre d'éléments acides et d'oxygène^ et la surface de la lame négative d'éléments alcdins et d'hydrogène. Les deux lames se trouvent donc dans le même état que si la première avait été mise en contact avec une solution acide^ et que Tautre eût été plongée dans une solution alcaline; dans les deux cas, les effets sont les mêmes. On a montré précédemment ce qui arrive en mettant une lame dans une solution 'de potasse > et l'autre dans de l'acide nitrique (Becquerel) ; on peut également, en mettant en contact pendant quelque temps les lames avec du gaz hydrogène et du gaz oxygène, puis les plongeant dans .de l'eau distillée, pi^oduire des effets analogues (Matteucci). On obtieût ainsi, en mettant en relation ces lames avec les extrémités d*un multiplicateur, des déviations considérables : la lame recouverte d^oxygène prend à Feau l'électridté positive, et celle recouverte d'hydw^ène, l'électricité négative; ces deux gaz, en réagissant sur l'eau, donnent donc Ueu à des effets électriques semblables à ceux que l'on aurait obtenus directement dans la combinaison de l'oxygène avec l'hydrogène. Les lames conservent pendant longtemps cette propriété. 11 est nécessaire, pour la leur enlever au bout de plusieurs heures, de les faire rougir.

L'azote se comporte, quand il adhère à une lame de platine, à l'égard de l'oxygène conmie Thydrogène , et relativement à celui-c comme Toxygène. Ainsi des particules gazeuses adhérentes aux lames métalliques exercent, par l'intermédiaire d'un liquide conducteur, la même action que des particules acides et alcaUnes, et peuvent constituer des couples voltaïques. (Becquerel , Matteucci , Scboenbein, Peltier, etc.)

Poicwmtion. Lorsque les lames métalliques recouvertes de gaz

204 C4U8£S OU DBGAGEMEMT

produisent des efTets secondaires^ on dit que les lames sont polarisées. Nous avons montré dans le livre précédent y page ilO^ l'emploi que Ton avait fait de la polarisation pour déterminer les rapports existant entre les effets dus à Télectricité statique et à l'électricité dynamique. Dans la construction des couples voltaïques^ on doit toujours avoir égard à ces effets^ car non-seulement la résistance au passage qui résulte de la polarisation des lames augmente la résistance à la conductibilité du circuit^ mais encore les effets secondaires peuvent masquer quelquefois le résultat que Ton veut obtenir.

Nous citerons à ce sujet Texpérience suivante : supposons que Ton forme un circuit voltaïque à Taide d'un couple ordinaire ^ platine et zinc, ou cuivre et zinc^ et d*un multiplicateur; l'aiguille aimantée du multiplicateur se déviera^ mais la déviation ne sera pas constante; elle diminuera môme au bout de quelque temps. Mais, si on introduit dans le circuit un appareil à décomposer Peau, c'est-à-dire un vase contenant de l'eau acidulée et deux électrodes en platine y le courant du couple passera alors dans l'eau acidulée et dans le multiplicateur. Dans les premiers moments , l'aiguille aimantée sera vivement déviée ; mais peu à peu la déviation dimi- ' nuera et l'aiguille reviendra près du zéro. Cet e^et provient de ce que les lames de platine dans l'eau acidulée se polarisent et donnent un courant secondaire qui tend à détruire complètement le premier courant. Nous verrons dans le chapitre suivant que dans les piles à courant constant^ pour avoir le maximum d'effet^ il faut détruire la polarisation des lames métalliques.

*'^s- «7* ' Pile à gaz. M. Grove eut l'idée de réu-

nir en pile des couples formées par des lames de platine plongées mi-partie dans de Toxygène ou de l'hydrogène, mi-partiiC dans le liquide conducteur. 11 obtint ainsi ce que Ton nomme la pile à gaz, dans laquelle il n'entre qu'un seul liquide et un seul métal, et où l'action électrique résulte des actions exercées par les lames auxquelles adhèrent l'hydrogène et l'oxygène, ainsi qu'on l'a démontré par ce qui précède. On peut donner à chaque couple la disposition suivante :

et H sont des tubes plongeant par

DE l'rLECTRICITR. 205

leur extrémité inférieure dans un vase contenant de l'eau acidulée; ces tubes sont terminés à leur partie supérieure par deux douilles en cuivre A et B mastiquées convenablement; ils renferment deux lames de platine AG, BD, qui occupent presque toute rétendue du tube. On remplit les éprouvettes, Tune d'oxygène, l'autre d'hydrogène, mais de façon qu'une portion de chaque lame plonge dans l'eau acidulée contenue dans le rase inférieur. En faisant communiquer les deux fils AE et BF avec un multiplicateur, le premier, qui touche à la lame plongée dans l'oxygène, donne de l'électricité positive , et le deuxième de la négative. Plusieurs éléments réunis peuvent produire des décompositions chimiques; l'eau même est décomposée .

La cause de la production d'électricité dans la pile à gaz dépend delà combinaison lente des gaz dissous dans le liquide, sous l'action des lames de platine. En effet, quand on décompose l'eau dans un voltamètre à l'aide d'une batterie à gaz, à mesure que les vohunes des gaz provenant de la décomposition de Feau augmentent dans le voltamètre, les volumes de l'oxygène et de l'hydrogène de chaque couple à gaz diminuent dans la même proportion; cet effet montre que , dans chaque couple , il se forme de nouveau autant d'eau qu^il y en a de décomposée dans le voltamètre. Le résultat suivant vient à l'appui de cette explication : Lorsqu'une batterie à gaz reste sous une cloche privée d'oxygène , l'intensité du courant devient nulle; il reprend sa force quand on introduit de nouveau de l'an» sous la cloche.

Il résulte de là que du gaz hydrogène seul d'un côté en contact avec une des électrodes et de l'eau acidulée ne peuvent constituer un couple; mais, aussitôt que de l'oxygène est introduit dans le liquide et qu'il arrive en contact avec le platine entouré d'hydrogène, la combinaison des deux gaz a lieu par Fintermédiaire du métal, et, quand le circuit est terminé par une seconde électrode, le courant électrique se manifeste. Ainsi il est probable que le développement de l'électricité provient de la combinaison de Poxygène dissous dans le liquide avec l'hydrogène adhérent au platine, et que l'oxygène en contact avec la seconde lame ne sert qu'à empêcher la polarisation qui serait produite par le transport sur cette lame de l'hydrogène provenant de la décomposition du liquide conducteur. L'oxygène qui est dans le tube contenant la lame de platine positive se dissout donc dans le liquide, à mesure que celui qui était dissous précédemment se combine avec l'hydrogène.

306 C4UgB8 DU DÉOÀGIItEIfT

Ce qui a lieu 9vec Foxygëne et Fhydrogène se produit égalementavec d'autres gaz; le platine^ le charbon, et les autres corps solides que l'on peut employer comme conducteurs ne sont que les intermédiaires qui déterminent la combinaison des gaz et permet^ tent la circulation de ^électricité.

Des observations de M. Jacobi viennent démontrer nettmnent cette combinaison des gaz dissous dans Teau sous Tacticm des lames de platine. On sait que lorsqu'on décompose Peau dans un voltamètre, et que les gaz mixtes sont recueillis dans la même cloche, si les électrodes en platine plongent en partie dans le mélange de gaz, après que la décomposition a cessé, on voit peu à peu les gaz disparaître. Mais on trouve également que dans les voltamètres, lorsque les lames décomposantes sont séparées des gaz mixtes, le volume du mélange diminue toujours peu à peu, même lorsqu^ily a 30 centimètres d'eau entre les gaz et les électrodes; ainsi, dans ce dernier cas, la combinaison ne peut s'opérer que dans le liquide, à mesure que les gaz se dissolvent et viennent en contact avec les lames de platine. On a émis Popinion que chaque gaz en contact avec le platine et l'eau agissent séparerait pour produire un courant; mais cela ne saurait avoir lieu dans la généralité des cas. Cependant dans certaines conditions, comme on va le voir, des effets de ce genre peuvent se manifester.

Aeiim de V hydrogène $Hr le chlorure d'or en présence du platine. Si l'on {dace une petite éprouvette ÂB , flûte avec un tube de S à 3 Fig. 68. millimètres de diamètre, et remplie de gaz hydrogène, sur un vase contenant une dissolution assez concentrée de chlorure d'or, au bout de quelques jours, si la température n*a pas sensiblement varié, le niveau du chlorure d^or à l'intérieur du tube est peu différent de ce qu'il était précédemment; mais si l'on introduit un til de platine au-dessous de l'éprouvette, de manière que ce fil se trouve en partie plongé dans le gaz hydrogène , et en partie plongé par son autre extrémité dans le chlorure d'or, on voit alors le gaz diminuer de volume à l'intérieur, et même au bout d^m ceiiain temps disparaître complètement si le fil de platine monte jusqu'en haut du tube. Maïs en même temps que le gaz hydrogène disparaît, de Tor métallique se précipite sur la portion du fil de platine qui plonge dans la dissolution métallique. (E. Becquerel.)

DB LBLBCTBICITE* 107

Ce feit met bien en évidence que le gaz hydrogène peut réduire une dissolution de chlorure d'or en présence du platine ; mais on peut objecter à cela :

i« Que le fil de platine peut être attaqué dans le chlorure d'or, et donner lieu à la réduction de Tor à sa surface ;

^ Que l'air extérieur peut constituer avec Thydrogène de Péprouvetle, le liquide et le platine un couple à gaz.

On répond à la première objection en montrant par une expérience analogue à celle qui précède qu'un fil de platine bien décapé, en Ta^nce de Fhydrogène , ne se recouvre pas d'or quand on le faitidonger pendant quelque temps dans une solution de chlorure de ce métal aussi neutre que possible, La deuxième objection peut être évitée en opérant dans des tubes exactement fermés, et soustraits à Faction de Tair extérieur, comme on va le voir ci^ après.

Pour cela on dispose les appareils comme il suit : On fait passer un courant de gaz hydrogène ou du gaz sur lequel on veut opérer dans un tube effilé et ayant une petite pointe que Ton peut casser ou fondre à volonté. En cassant ensuite une des pointes sous une solution de chlorure d'or, on peut en dilatant le gaz faire entrer un peu de chlorure d'or dans le tube, puis, en fermant de nouveau la pointe avec une lampe à alcool, on a un tube plein de gaz et renfermant une petite quantité de chlorure d'or. Si l'on a eu soin de placer dans le tube, avant le passage du gaz ^ un fil de platine, ce fil y reste enfermé après les différentes opérations que Fon a fait subir au tube pour le remplir de gaz et pour le fermer.

On a préparé d'après cette méthode des tubes de 3 à 4 millimètres de diamètre pleins d'hydrogène et pleins d'air, les uns sans fils métalliques intérieurement, d'autres avec des fils de platine , d'autres enfin avec des fils d'or; dans tous on a fait entrer une dissolution de chlorure d^or de manière à occuper |\j de la Icwagueur du tube. Après six semaines d'action on a cassé une des extrémités de chaque tube sous une cuve à eau» afin de reconnaître la partie du gaz qui avait été absorbée. On a trouvé les résultats suivants :

CAUSES DU DEGAGEMENT

SUBSTANCES