CHAPITRE III

négagemcDt de l'électricité daos les actioni chimiqnes.

Nous avons indiqué jusqu'ici différentes causes du développement de l'électricité , mais on peut poser en principe que^ toutes les fois que les molécules des corps perdent leur position d'éqtiilibre par une cause quelconque, il y a dégagement d'électricité. Nous l'avons prouvé quand elles sont ébranla, séparées par des actions mécaniques ou soumises à l'action d'agents physiques comme la chaleur ; il s'agit de montrer actuellement qu'il en est encore de même quand les éléments des corps se séparent ou se réunissent pour former de nouvelles combinaisons.

Quiconque veut employer rélectricité dans ces applicati<ms doit étu* dier les effets électriques produits dans toutes les actions chimiques, de quelque nature qu'elles soient, et examiner ensuite comment on pmit utiliser ees effets pour opérer des combinaisons et des décom-

176 CAUSES DU DéGAGBMENT

positions. En chimie on se borne à faire concourir à l'action des affinités, la chaleur et quelquefois la lumière, et Ton ne tient aucun compte de Télectricité dégagée dans de faibles réactions chimiques; on se prive par là d'une puissance énorme dont on peut disposer aujourd'hui pour donner une grande énergie aux affinités. Cette puissance, qui reste silencieuse dans les corps, est demeurée inconnue jusqu'au commencement de ce siècle; mais ce n'est que depuis une vingtaine d'années qu'on est parvenu à démontrer les grands avantages que la chimie et l'industrie peuvent retirer d'une force qui pour l'énergie est supérieure à celle de la vapeur, et dont les applications auront peut-être un jour plus d'importance encore, attendu que les progrès de la civilisation amenant le défrichement des forêts et l'épuisement des houillères , il arrivera une époque où le combustible sera assez rare pour qu'on ne puisse se procurer tous les métaux dont on a besoin. Alors force sera de traiter ceuxci par voie humide. L'électricité, à cette époque encore très-reculée, sera l'un des plus grands véhicules de l'industrie.

Les effets électriques produits dans les actions chimiques peuvent être observés avec Télectroscope condensateur décrit page 22, ou bien avec le galvanomètre figuré page 76, lequel est construit de manière à être plus ou moins sensible suivant les expériences. Dans le premier cas, on opère avec des vases inattaquables par les agents employés (vases d'or ou de platine) que l'on pose sur le plateau supérieur du condensateur; dans le second, on termine les bouts du fil du multiplicateur par des lames métalliques ou par des vases conducteurs convenablement disposés.

On peut poser en principe général que, dans toutes les réactions chimiques qui s'opèrent entre deux corps, il y a dégagement d'électricité conformément aux lois suivantes :

1° a Dans les combinaisons chimiques, le coips qui s'oxyde, le « métal qui est attaqué, ou le composé qui se comporte comme « base, prend un excès d'électricité négative; le corps comburant, (( le liquide qui réagit sur le métal, ou le composé qui se comporte c( comme acide, prend le même excès d'électricité positive. »

¥ a Dans les décompositions chimiques, les effets électriques sont (( inverses de ceux qui se produisent dans les combinaisons; les (c bases mettent en liberté de l'électricité positive, et les acides, ((dans leur séparation d'avec celles-ci, emportent de rélectricité (( négative (Becquerel). »

U est nécessaire d'entrer dans les détails des expériences relatives

DB L ELECTBICITB. 177

à chaque classe de corps, et aux différentes circonstances qui peuvent se présenter, pour que l'on puisse bien juger des effets produits. Ce sujets du reste, est trop important pour que nous ne le traitions pas aussi complètement que possible.

Effets électriques produits dans la combustion et dans les flammes. Dans la combustion des corps, Toxygène prend Télectricité positive; le combustible, l'électricité négative. Mais, pour observer le phénomène, il faut que les corps soient conducteurs; sans cela, la recomposition des électricités aurait lieu au contact, et suivrait inmiédiatement leur séparation : ainsi, avec le charbon, qui est conducteur, on peut mettre le phénomène en évidence; avec le soufre, qui ne l'est pas, on ne peut y parvenir.

On observe les effets électriques produits dans la combustion du charbon , en plaçant un cône de charbon verticalement à quelques centimètres au-dessous d'une plaque touchant au plateau inférieur d'un condensateur, et en faisant communiquer le charbon avec le sol ; lorsqu'on allume ce cône à sa partie supérieure, une colonne de gaz acide carbonique s'élève aussitôt, et transmet au plateau inférieur un excès d'électricité positive. Pour recueillir l'électricité négative du charbon, on le pose par sa base sur le plateau supérieur du condensateiu*, et on active le feu avec un léger courant d*air, afin d'enlever promptement le gaz chargé d'électricité positive (Pouiilet). Mais dans ces conditions, ainsi que l'a fait remarquer M. Matteuccî , on n*a d'effets bien marqués que quand l'air est humide.

A priori, on peut dire qu'un corps combustible, conducteur de l'électricité, en brûlant, rend libre de l'électricité négative, et le corps comburant, de Télectricité positive; mais on éprouve des difficultés à mettre ce principe en évidence, attendu qu'on est dans la nécessité d'employer, pour recueillir les électricités dégagées, des lames, des fils ou des spirales en platine , produisant des efTets thermo-électriques qui compliquent singulièrement Tes phénomènes que Ton veut observer.

Ces effets sont tellement complexes que nous croyons devoir les faire connaître avec détails.

Un fil de platine, plongé dans une flamme alimentée par un courant de gaz hydrogène, prend l'électricité positive ou négative, selon que la température est plus ou moins élevée, et la flamme, l'électricité contraire. En mettant celle-ci en communication avec le sol au moyen d'un autre fil de métal, on recueille avec un condensateur l'électricité acquise par le fil de métal en contact avec la flamme.

I7S CAt8ES DU DÉGAGEMENT

En mettant en contact un fil de platine avec ]a flamme d'une lampe à alcool brûlant dans un vase de cuivre eti communication avec la teirre, le fil prend un excès libre d'électricité négative; ce résultat est inverse de celui qu'on aurait dû trouver si les effets observés étaient dus uniquement à la combustion. On voit par là qu'il faut éviter l'emploi de fils de platine incandescents pour recueillir l'électricité des flammes^ à moins de précautions particulières indiquées plus loin.

En faisant usage d'un multiplicateur de vingt-quatre mille tours, d*un couple voUaïque de petite dimension , à courant constant , d'un commutateur destiné à changer la direction du courant, et de deux spirales en platine placées sur un pian horizontal à distance dans la flamme d'une lampe à alcool , l'aiguille aimantée y dans une expérience analogue à celles déjà citées page 95, a été déviée de 9 degrés; la flamme livrait donc passage au courant. En chauffant alors au rouge blanc , à l'aide du chalumeau et d'une autre lampe, celle des spirales qui était en communication avec le pôle poshif du couple, l'aiguille du multiplicateur marchait vers 90 degrés ; en chauiTant l'autre spirale de la même manière , la déviation n'augmentait que de quelques degrés. En premier lieu , abstraction faite du courant du couple, c'est-à-dire le retirant du circuit, la spirale chauffée au rouge-blanc prenait à la flamme de l'électricité positive, d*où résultait un [courant thermo-électrique dans un sens contraire à celui du courant du couple. Par conséquent, l'accroissement de Pintensité du courant ne pouvait provenir que d'une propriété thermo-électrique des fils de platine portés à une température élevée et qui n^avait pas encore été remarquée. Cette expérience prouve que la flamme livre passage à un courant thermoélectrique, résultant de l'inégal échauffement des deux spirales , la spirale qui a la température la plus élevée prenant à la flamme, quelle que soit le lieu où on la place, l'électricité positive. Le succès de cette expérience dépend de l'homogénéité parfaite des deux fili de platine dont les spirales sont formées, et de la précaution qu'il faut avoir de porter au rouge-blanc la spirale que l'on chauffe. L'aiguille peut être chassée, dans un multiplicateur de vingt-quatre mille tours , à 90 degrés.

M. Grove , pour étudier l'électricité des flammes , se sert d'unj lampe d'émailleur alimentée par l'alcool ou le naphte, et de deux fils de platine enroulés en hélices à l'une de leurs extrémités; ces fils sont en conununication avec un multiplicateur très-sensible.

DE L ÉLBCTBICITB. 179

Le dard de la flamme étant formé, l'une des hélices est placée dans la flamme jaune, au delà du sommet du cône bleu, et Pautre à la naissance de la flamme , juste au-dessus de la base du cône bleu; la distance entre les deux hélices, dans une expérience, était de e"'"-,5. L^élice placée au milieu de la flamme devint incandescente à la température blanche , tandis que celle qui fut mise à la base de flamme était à la température rouge-cerise; la déviation fiit de 6 degrés, dans un sens tel que Thélice inférieure était positive. En renversant la position des hélices, la déviation avait lieu dans une position inverse.

M. Grove n^attribue pas ce dégagement d'électricité à un efftet Ihernio-électrlque^ c'est-à-dire à un échauffement inégal des deux hélices , attendu , suivant lui , que la direction du courant ne change pas lorsque Thélice supérieure est éloignée du centre de la flamme, de manière à s'échauffer moins que l'autre.

En avançant l'hélice inférieure vers celle qui était au-dessus , la déviation diminuait sans changer de direction; mais, quand les deux hélices étaient très-près, la direction du courant dépendait de la température relative des deux hélices. En substituant à l'hélice itiférieure un fil de zinc, la déviation était un peu moindre. Quand la position des fils était renversée^ le courant était plus fort; il en était de même avec le fer et le cuivre.

Le courant de la flamme paraissant différent du courant thermo^ électrique, M. Grove a pensé qu'en les réunissant de manière à les diriger dans le même sens, il obtiendrait des effets plus marqués. A cet effet, il a substitué à l'hélice supérieure un petit cône de platine fixé à un fil de même métal , et il a fait tomber peu à peu dans ce cône, avec une pipette, de l'eau qui, en se vaporisant, le maintenait à une température inférieure au rouge ; la déviation fut alors de 20 degrés dans le même sens.

M. Grove conclut de ses expériences qu'il existe dans la flamme, quand on y plonge deux spirales de la manière indiquée précédemment, un courant voltaïque d'une intensité assez forte, et dont Forigîne n*est pas thermo-électrique. Ce résultat a de l'analogie avec celui annoncé par M. Pouillet, savoir que l'intérieur de la flamme est négatif, et l'extérieur positif.

Les expériences suivantes ne permettent pas d'en tirer cette conséquence (Becquerel) :

On prend une lampe à alcool, composée d^un flacon à col rempli d'alcool , dans lequel plonge une spirale de platine en conimunica-

180 CRISES DU DEGAGEMENT

lion avec l*un des lx)uts d'un multiplicateur et une mèche de coton passée dans im tube de verre assujetti au col au moyen d*un bouchon. On allume la lampe ^ et Ton touche la portion de la mèche en contact avec la flamme avec une spirale en fil de platine y en communication avec l'autre bout du fil du multiplicateur; on a encore^ comme ci-dessus , un courant dirigé de la spirale échauffée par la flamme à celle qui se trouve dans l'alcool : la déviation est de iO degrés. La flamme étant conductrice de Télectricité y l'on place la seconde spirale^ celle qui était en contact avec la mèche ^ ainsi que le fil de platine auquel elle tient , dans toute la longueur de la flanune y de manière à traverser toutes les enveloppes dont elle se compose y et à porter sa température au rouge clair : les effets électriques sont encore les mêmes, quant à la direction et à Tintensité; ils n'éprouvent non plus aucun changement en employant le dard du chalumeau. Ce courant a bien dans ce cas une origine thermique, car la spirale et le fil traversent toutes les enveloppes qui sont signalées comme ne possédant pas le même état électrique. Pour bien mettre en évidence cette origine calorifique , on entoure de glac^ la lampe , afin d'amener à zéro la température de la spirale plongeant dans l'alcool y et l'on substitue à l'autre spirale un vase cylindrique de platine, assez petit pour être immei^é dans la flapime, et on le remplit de glace. Tant que celle-ci n'est pas fondue, aucun effet électrique n'est produit ; mais, aussitôt qu'elle est fondue, Taiguille aimantée, par sa déviation, annonce que le vase en s'échauffant est devenu négatif, de même que la spirale plongée dans la flamme ; le courant est donc thermo-électrique. Cela posé , voyons ce qui se passe quand les deux spirales sont Fia ^8 bis placées symétriquement dans la même section horizontale d'une flamme alcoolique, de manière à atteindre la température rouge: l'aiguille aimantée du multiplicateur n'est pas dévié; mais si l'on vient il chauffer jusqu'au blanc éclatant l'une des spirales avec une seconde lampe et le chalumeau, il se produit un courant électrique qui va de la spirale rouge-cerise à la spirale chauffée au rougeblanc. Le courant est donc dans une direction inverse de celle du courant qui a lieu quand l'une des spirales, se trouvant dans Talcool, est à la température ordinaire, tandis que l'autre, qui est dans la flamme, possède une température variant depuis quelques centaines de degrés jusqu'à Tincandescence.

DE L ÊLECTfilClTÉ.

Les propriétés theimo-électriques du platine changent donc à des températures élevées. Ce fait doit être pris en considération dans l'étude des effets électriques produits dans la combustion.

Voici encore un fait qui vient à Tappui de ce changement : lorsque les deux spirales occupent une même section horizontale de la flamme , et que leur température est portée au rouge clair, si Fon refroidit l'une d'elles avec un tube de verre posé dessus , cette spirale devient positive, de négative qu'elle était, quand on porte Tautre spirale au rouge-blanc avec le chalumeau dans les expériences précédentes; si, lorsque la spirale est refroidie, on porte Tautre au rouge incandescent, celle-ci est encore négative. On voit par là que, tant que la spirale chauffée ne dépasse pas le rouge un peu clair, et que l'autre a une température bien inférieure, elle prend Télectricité négative; mais, quand elle prend le rouge-blanc, et que l'autre est rouge, elle devient positive. Cette inversion peut induire en erreur dans l'analyse des effets électriques produits dans la combustion.

Fig. 68 ter. Soient L la lampe a

alcool ; F la flamme; S et S' les deux spirales.

La spirale S, au moyen dune branche horizontale glissant le long de la tige T, à l'aide d'une roue dentée et d'une crémaillère, peut monter et descendre.

La spirale S', pouvant se mouvoir de même, est placée à l'extrémité de la dernière enveloppe visible de la flamme.

Quand la spirale S est mise dans la flamme bleue, en contact avec la mèche , où elle ne prend pas la température rouge, et à une distance de 3 centimètres de l'autre, il se produit un courant allant de S à S', qui fait dévier l'aiguille aimantée du galvanomètre de 5 degrés; en rélevant successivement jusqu'à quelques millimètres de distance de la spirale supérieure, la déviation augmente jusqu'à ^ , 30 degrés , et même au delà , selon la position relative des spirales dans la flamme ; aussitôt que les spirales sont en contact, l'aiguille revient à zéro. Le sens du courant est conforme aux effets électriques indiqués précédemment.

Si l'on chauffe avec une seconde lampe et un chalumeau la spirale S', la déviation augmente. Vient-on , au contraire , à la refroidir

182 C4USE8 DU DBG^GEUENT

en posant dessus un tube de verre ^ l'aiguille rétrograde y revient à zéro , puis se dévie de nouveau > dans le même sens , quand le tube s^est échauffé, sans que la spirale redevienne rouge. Ce ne sont là que des effets thermo-électriques. Analysons ce qui se passe dans cette expérience : il est prouvé que lorsque les deux spirales , étant placées dans la même section horizontale d'une flamme, sont à la température rouge, si l^on élève la température de Tune d'elles au rouge-blanc ou au rouge éclatant avec le dard du chalumeau , cette spirale devient positive ; n'estr-il pas permis de croire que cette même cause a produit aussi le dégagement de l'électricité, dans l'expérience où les deux spirales ont été plongées , Tune dans l'enveloppe bleue et l'autre au-dessus de l'enveloppe blanche? Ce qui tend à appuyer cette conjecture , c'est qu'en chauffant la spirale supérieure, on augmente son état positif.

D'un autre côté, en refroidissant la spirale supérieure avec un tube de verre, l'aiguille revenant à zéro pour se dévier de nouveau dans la même direction quand le tube s'est échauffé sans que la spirale redevienne rouge , ne peut-on pas admettre, pour expliquer cet état de choses, d'après les propriétés thermo-électriques du platine précédemment indiquées, que la spirale incandescente, qui était positive, est redevenue momentanément négative quand la température de l'autre est devenue supérieure, et qu'en s'échauffant ensuite en même temps que le tube de verre en contact , elle s'est trouvée dans la même condition que la spirale inférieure à l'égard de la spirale supérieure incandescente?

Les expériences précédentes montrent la difficulté qu'on éprouve à démontrer que les diverses enveloppes de la flamme ne possèdent pas un état électrique différent, en même temps qu'elles mettent en évidence les propriétés Uiermo-électriques du platine qui changent avec la température. Veut-on avoir cependant les effets électriques produits dans la combustion en se mettant à l'abri des effets thermo-électriques, il faut opérer cx)mme il suit :

On prend un morceau de charbon bien recuit, pour qu'il soit conducteur de l'électricité; après l'avoir attaché par un de ses bouts avec un fil de platine que Ton met en communication avec un multiplicateur, on pose le morceau de charbon sur un support, de manière que le bout le plus éloigné des points de jonction avec le fil de platine soit en contact avec la flamme d'une lampe à alcool et puisse brûler; si on prend ensuite une spirale de platine en communication avec le multiplicateur, et qu'on la plonge dans une

|))£ l ELBCTBICITR.

des enveloppes quelconque de la flamme^ dans tous les cas le charbon prend Télectricité négative. Le dégagement de Télectricité est d'autant plus considérable que la combustion est plus vlve^ résultat que l'on obtient en Pactivant avec le chalumeau. Le charbon prend donc bien, dans cette circonstance, l'électricité négative résultant de sa combustion, tandis que la flamme emporte avec elle le gaz acide carbonique et Télectricité positive. On évite les effets thermo-électriques qui pourraient être produits aux points de jonction des fils en entourant ces points de glace, afin de les maintenir à une température constante. En remplaçant la spirale par un cylindre de plombagine, afin d'éviter tout contact métallique avec la flamme, les effets sont encore les mêmes.

Ffg. 68 qaater. Nous terminerons la description

des effets électriques dus à la combustion en rapportant l'expérience suivante, qu'il est facile de répéter : Si l'on fixe à Tune des extrémités du fil d'un multiplicateur un creuset de platine rempli de nitrate ou de chlorate de potasse fondu, et que l'on attache à l'autre extrémité un morceau de charbon de cornue dont le bout a été préalablement porté à la température rouge, en plongeant ce charbon incandescent dans le bain en fusion, on a un courant électrique énergique dans un' sens tel que le charbon est négatif et le nitrate de potasse positif. Cet effet est dû à la combustion vive du charbon aux dépens de Toxygène de bain en fusion. Pour que l'expérience réussisse, il est nécessaire de maintenir, avec la main le morceau de charbon afin, qu'il ne touche pas aux parois du creuset.

Courants pyrihélectriques. il est possible de provoquer la puissance électrique en combinant l'action de la chaleur à un haut degré avec celle des affinités. On arrive ainsi à produire des courants nommés courants pyro-électriquesy par analogie avec les courants obtenus dans les piles ordinaires, et pour les distinguer des courants thermoélectriques, qui sont dus uniquement à la chaleur (Becquerel).

Ces courants, qui sont à force constante tant que la température ne varie pas très-sensiblement, sont produits toutes les fois que des

184 CAUSES DU DÉGAGEMB!<1T

substances métalliques ou autres^ conductrices de l'électricité et solides^ sont en contact avec le verre ou toute autre substance vitreuse à l'état de fusion ignée y ou ramollie par la chaleur ; mais le maximum d'efTet n'a lieu que lorsque la substance est fondue.

Si^ dans un fourneau rempli de charbons allumés^ on place une tige de fer doux et une tige de cuivre^ en relation chacune avec les bouts du fil d'un multiplicateur ordinaire^ au moyen d'un fil de cuivre et d'un fil de fer, l'aiguille aimantée n'est pas déviée^ quelle que soit la température ; il ne se dégage donc pas d'élec* tricité. Mais il n'en est plus de même si l'on introduit la tige de cuivre dans un tube de verre peu fusible^ et dont on porte la température jusqu'au point de fusion. Si l'on place dans le circuit un multiplicateur et une boussole des sinus, on reconnaît que^ bien avant que le verre ait atteint la température rouge , l'aiguille du multiplicateur est déviée; en continuant à chauffer jusqu'à la fusion^ le courant augmente d'intensité^ atteint un maximum et reste constant. Bien avant ce terme y il faut retirer le multiplicateur pour ne plus faire usage que de la boussole des sinus. Ce courant est dirigé du fer au cuivre^ au travers du charbon et du verre, c'est-à-dire que le fer, pendant son oxydation , dégage de l'électricité négative , et le cuivre, dont la surface reste claire et décapée , rend libre de l'électricité positive. On voit par là que le cuivre, quoique exposé à une température élevée, se conserve intact, comme cela a lieu lorsque , étant en contact avec le zinc et le fer, il est plongé dans un liquide oxydant ; il doit donc cette conservation à une température élevée , à son état électro-négatif. Le courant reste constant tant que la température ne varie pas sensiblement et que le fer ne se recouvre pas d'une couche épaisse d'oxyde; Mais, lorsqu'il arrive que le tube fond partiellement et que le cuivre touche le fer, alors tous les signes d'électricité disparaissent. Ce fait prouve que le courant n'est pas thermo-électrique.

Le dégagement d'électricité, dans cette circonstance, a donc bien une origine calorifique et chimique. Pendant que le fer s'oxyde, ce métal prend l'électricité négative, tandis que l'air ambiant s'empai*e de l'électricité positive , qui est transmise au cuivre par l'intermédiaire des charbons chauffés au rouge et du verre incandescent avec lesquels les gaz sont en contact.

En cherchant le rapport approché qui existe entre le courant produit par le couple pyro-électrique et le courant qui provient d'un couple Bunsen, dont il sera question plus loin, à conductibilité