CHAPITRE II

Effets physiques.

Changement d'élasticité des métaux, LôKque IMlcctricité circule dans les métaux, l'arrangement moléculaire peut se trouver modifié. Nous citerons à celte occasion les observations faites par Peltler, et qu'il serait mtéressant de reprendre de nouveau pour bien connaître toutes les particularités du phénomène.

Voulant suivre l'arrangement des molécules du plomb dans la réduction de l'acétate , Peltier employa une lame de îînc placée ad milieu d'une large spîre d'un gros fil de cuivre rosette; les deux extrémités supérieures émergées étaient soudées pour former un couple voHiflquei Au bout de plusieurs mois, la portion émergée du fil de cuivre, très-duetîîe dans son origine, devint tellement aigre, qu'elle se rompait sous un faible effort; la portion émergée gardait à peu près sa ductibilité, du moins elle la conservait plus longlemps< La cassure du fil aigri offrait un grenu terne, qui indiquait non-seulement un nouvel arrangement moléculaire, mais encore une cémentation avec l'un des éléments de la dissolution.

Ce même fait de la fragilité des fils se représenta phi^ tard, lors de

21)2 EFIfETS DUS

l'établissement de longs fils de cuivre rosette tendus horizontalement et destinés à soutirer réiectricité de Fatmosphère pour la conduire dans le sol. Ces fils^ ainsi exposés aux alternatives des saisons, des agents atmosphériques et aux courants électriques^ devinrent aigres^ cassants , et on fut obligé de les renouveler au bout de deux ans. Des fils argentés n'eurent pas plus de durée; des fils de laiton cassèrent au bout de six mois. Les conducteurs abrités gardèrent bien plus longtemps leur ductilité^ mais finirent cependant par éprouver un changement moléculaire sous Tinflueuce d'un courant permanent.

Lorsque les courants sont faibles et les conducteurs d'un grand diamètre^ les effets doivent être beaucoup plus faibles, s'ils sont encore toutefois appréciables.

Dans les expériences précédentes, on n'a pas comparé d'une manière certaine les changements dans la cohésion et dans l'élasticité des fils métalliques. M. Wertheim, qui s'est occupé de ce sujet, en déterminant les variations du coefficient d'élasticité des corps soit par l'allongement des fils, soit par les vibrations, a été conduit aux conclusions suivantes :

i<» Le courant électrique produit une diminution momentanée du coefficient d'élasticité dans les fils métalliques qu'il parcourt, et cela a lieu par son action propre et indépendamment de la diminution qui provient de l'élévation de température. Cette diminution disparait entièrement avec le courant lui-même, quelque longue qu'ait été la durée de son action.

2*» La grandeur de cette diminution dépend de la force du courant et probablement aussi de la résistance que le métal oppose à son passage.

3^ La cohésion des fils est diminuée par le courant; toutefois la variabilité de cette propriété ne permet pas de distinguer si celte diminution est due à une action propre du courant, ou bien si elle est seulement une conséquence de l'élévation de température.

Ainsi, à moins d'une action très-prolongée, une action rapide ne produirait que de faibles changements dans les propriétés des corps.

Oxygène électrisé, ou ozone. On sait que la chaleur a la propriété de modifier certains corps simples tels que le soufre, le phosphore, le carbone, et que plusieurs oxydes métalUques, sans perdre de leur poids, éprouvent sous son influence de véritables transformations isomériques. L'électricité peut-elle donner lieu à des effets analogues?

A L'iLtCTBICITÉ. 293

Les différents résultats qne présente l'oxygène soumis à Faction de décharges électriques, ou bien produit sous l'influence des courants électriques, semblent devoir être expliqués, du moins jusqu'ici , par une action analogue. Nous devons dire que c'est le seul corps qui ait présenté jusqu'à présent des résultats de ce genre.

Van Marum, ayant à sa disposition la grande machine électrique du musée de Teyler, voulut examiner quels seraient les effets résultant de l'action de très-fortes étincelles sur différentes substances, et principalement sur les gaz. Il reprit à cette occasion les expériences faites par divers physiciens, qui avaient reconnu, même avant Priestley, que les gaz éprouvaient des changements considéi^bles par suite du passage des étincelles électriques. Les résultats de ses recherches sur l'électrisatiou de l'oxygène démontrèrent que, dans ce gaz, une succession d'étincelles électriques développe une odeur caractéristique, et qu'une fois ce gaz soumis à cette électrisation préalable, il acquiert la faculté de se combiner rapidement au mercure, effet qui n*a lieu que très-lentement à la température ordinaire.

Ces résultats importants furent en quelque sorte oubliés pendant longtemps. Vers Vannée 1840, M. Schœnbein eut Poccasîon de remarquer l'odeur qui accompagne la production du gaz oxygène lors de la décomposition de l'eau par la pile, odeur qui rappellait celle du phosphore et du soufre en combustion, et la compara à celle qui se manifeste dans les décharges électriques ou lorsque la foudre éclate.

M. Schœnbein étudia alors avec soin les propriétés du gaz oxygène émanant du pôle positif dans un appareil à décomposer l'eau, lorsque le gaz conserve son odeur.

Il démontra que ce principe odorant peut se conserver indéfiniment dans des flacons bien fermés; qne le développement de ce principe au pôle positif dépend de la nature du métal jouant le rôle d*électrode positive, et de la nature du liquide décomposé; que le platine et l'or, seuls , dégagent l'odeur en question , les autres substances oxydables ne donnant pas lieu à ces effets; (ju 'enfin l'eau acidulée par Facide sulfurique, lacide azotique, ou l'eau contenant des sels très-oxygénés, produisent l'oxygène odorant à un haut degrés mais que certains sels, tels que les chlorures, bromures, iodures, le protosulfate de fer, etc., dissous dans Peau, ne donnent lieu à aucun effet de ce genre. Il montra êga-

394 EVFBTi DITS

lement que le gaz odorant perd son odeur quand on l'agite avec du charboa, du mercure, du fer^ etc.

M. Schœnbein examina, en outre, les effets curieux de polarisa* tion électrique, produits en plongeant des lames de (riatine ou d'or dans le gae odorant émanant du pôle positif d'une pile, puis &a faisant usage de ces lames comme d'électrodes pour manifester le courant électrique qui prend naissance lorsque les lames attachées aux deux extrémités du fil d'un multiplicateur sont plongées dans un liquide conducteur. Il reconnut que des lames ainsi préparées se polarisaient très-fortement, de façon à être négatives par rap* port à d'autres lames plcHigées préalablement dans l'oxygène pur mais non odorant; cette polarisation est toujours de peu de durée, et les effets étaient promptement détruits. Les métaux oxydables, à l'exception du cuivre, ne présentèrent pas ces effets. Des lames de platine ou d'or mises à quelque distance d'une pointe émoussée d'une bonne machine électrique manifestèrent également des phé^ nomènes de polarisation* D'après ces premières recherches, M, Schœnbein ne pensa pas devoir se prononcer sur la nature du composé odorant; il lui donna cependant le nom d'ozone.

Le même physicien a fait connaître une méUiode chimique permettant d'obtenir une quantité plus conûdérable d'ozone que par tout autre procédé : elle consiste à faire agir de Poxygène humide, ou de Tair humide, sur du phosphore à la température de 20 ou 33»; le gaz devient alors odorant, et acquiert toutes les propriétés du gaz émanant du pôle positif dans un appareil à décomposer l'eau, et celle de l'air dans lequel on fait éclater une série d'étincelles électriques. Mais nous ne parlerons pas ici des procédés chimiques de préparation de cette substance; il ne sera question que de Vmfluence de l'électricité pour donner lieu aux effets que Ton étudie. Plusieurs physiciens et chimistes se sont occupés depuis de cette question; nous allons faire connaître les différentes propriétés de Toxygène électrisé, telles qu'elles résultent de leurs recherches, après avoir donné les modes de préparation les plus simples.

Quand on veut examiner l'action des étincelles électriques de l'oxygène sec et isolé, on soude au milieu d^un tube de verre

GB deux fils de platine a et d; ce tube est effilé à son extrémité

A L*ÉLEGTRIC1TÉ. 305

B et étranglé seulement en A. On fait alors arriver Toxygène sec et pur par la partie du tube C^ puis on ferme à la lampe rextrémité B^ lorsque le tube est rempli depuis longtemps d'oxygène pur; au moment de la fermeture du verre^ et pour éviter lexcès «le pression dans l'intérieur de Tappareil, on ouvre un orifice qui a été ménagé sur la partie du tube qui amène Toxygène en G^ afin de laisser échapper Texcès d'oxygène, lorsque la pointe B du tube se trouve fermée; on fond ensuite à la lampe la partie Âdu tube : oa a donc enfermé ainsi de Toxygène pur et sec dans le tube AB.

Il est facile de faire passer simultanément des étincelles électri« ques dans une série de tubes préparés comme pous venons de l'in-

Fig. lOS.

diquer; dans ce but, on les juxtapose de façon que le fil a' d'un second tube communique avec le fil h du premier tube, et ainsi de suite; on attaclie le fil a du premier tube à un conducteur placé près d'une machine électrique, et le second fil b" du dernier tube à un fil communiquant au sol. Pour que les étincelles éclatent vivement dans l'intérieur des tubes, on doit faire communiquer le fil de platine a y qui est en présence de la machine électrique, avec une sphère conductrice en cuivre B, et exciter les étincelles entre le conducteur M de la machine et la sphère. La distance qui doit exister entre la sphère conductrice et le conducteur M dépend de la disiance des fils a, 6, dans l'intérieur des tubes, du nombre de ces tubes et de la force de la machine. On a souvent mis en expérience cinq ou six tubes pleins d'oxygène; le gaz contenu dans ces tubes présente alors les propriétés suivantes, après l'action de l'étincelle (E. Fremy et E. Becquerel) :

r II est fortement odorant;

2*" U bleuit immédiatement le papier ioduré et amidonné ;

EFFBTS DUS

3» 11 détermine à froid Toxydation de Targent; 4« Une dissolution d'iodure de potassium lui enlève immédiatement son pouvoir oxydant.

En un mot^ on a constaté sur ce gaz électrisé toutes les propriétés qui caractérisent Tozone et qui ont été étudiées par MM. Scboenbein^ Marignac^ Delarive^ etc...

Dans la crainte que Toxygène dégagé du chlorate de potasse ne contint des traces d'un corps étranger donnant lieu aux effets que nous avons signalés, ce gaz a été soumis aux agents de purification les plus énergiques : on Ta mis en contact, à plusieurs reprises, avec de la potasse et de l'acide sulfurique^ et on Ta fait passer dans un tube de porcelaine chauffé au rouge. Après ces différentes purifications , Toxygène^ soumis à l'action de l'étincelle électrique^ est devenu odorant et a pris un pouvoir oxydant très-énergique.

On a reconnu également que l'oxygène préparé par toute autre méthode, telle que la calcination des oxydes de mercure et de manganèse, et purifié convenablenoent , se comporte, sous l'influence de l'électricité, comme Foxygène du chlorate de potasse.

Lorsqu'on veut montrer l'action de l'étincelle électrique sur l'oxygène de l'air atmosphérique, sans prendre toutes les précautions minutieuses des recherches précédentes, on se borne à enduire une feuille de papier d*une légère colle d*amidon, avec un peu d'iodure de potassium, et on fait sécher une bande de ce papier humecté au moment de s'en servir; elle bleuit immédiatement par Faclion de Tozone, l'iode de l'iodure de potassium étant mis en liberté. Si alors on prend une large bande de ce papier humide, qu'on l'applique sur un conducteur positif d'une machine électrique, et qu'on promène au-dessus du papier à i ou SK centimètres de distance une pointe métallique tenue à la main, le papier bleuit en face de la pointe (Becquerel).

Fig. »i.

Si l'on veut démontrer l'action de l'oxygène électrisé sur une dissolution d'iodure de potassium, on introduit de l'oxygène très-pur dans un petit tube eudiométrique AB, placé sur une dissolution d'io^ dure de potassium recouverte d'huile. Alors, en faisant passer des étincelles électriques entre les deux extrémités des fils de platine soudés au haut du tube^ et en prenant les précautions indiquées plus haut pour faire éclater les étincelles entre les pointes, on voit que l'oxygène est absorbé d'une nia-

À L BLSCTRICITB.

nière régulière et que la dissolution prend une teinte jaune trèsmarquée. 11 faut plusieurs heures d'action avec un tube d'un trèspetit diamètre ; et une forte machine électrique^ pour avoir une absorption complète (Fremy et £. Becquerel ).

Si Ton veut démontrer les propriétés oxydantes de Toxygène provenant de la décomposition électro-chimique de Teau^ l'appareil suivant est d'un usage facile.

Fig. 91.

De Teau distillée^ légèrement acidulée^ est placée dans un tube en U^ G; le gaz oxygène provenant du pôle positif passe dans une série de tubes laveurs a^ a' a" y et traverse ensuite des tubes comme MN^ dans lesquels se trouvent les corps qui doivent être soumis à l'influence de l'oxygène ozone.

L'oxygène entraîne toujours de l'acide sulfurique, qui est arrêté par le premier tube laveur; on a reconnu que l'eau du troisième tube ne précipitait pas par le chlorure de barium : l'oxygène y en traversant les trois tubes laveurs^ se trouve donc entièrement débarrassé de l'acide qu'il entratne en sortant du tube en U.

Cet appareil permet en outre d'abaisser la température du tube dans lequel l'eau est décomposée.

On apu^ à l'aide des différents procédés d'expérimentation, arriver aux conclusions suivantes :

i<» La production de l'ozone dans le passage des étincelles électriques s'arrête à un certain moment; en tout cas^ la quantité d'oxygène modifié n'est qu'une faible fraction du volume de gaz employé.

Lors de la décomposition de l'eau acidulée par la pile^ la production de l'ozone est indépendante de la présence de l'azote. Seulement il faut avoir soin de maintenir l'appareil à décomposition à basse température.

208 BrFETS DDS

D'après les expériences de M. Soret^ en refiroicttsamt l'appareil ^ décomposer Peau jusqu'à — V et au delà, la proportion d'oeone, par rapport à l'oxygène produit^ ne dépasse pas 0,0048, soit les Y^ du volume ; en ne refroidissant pas, la proportiiHi diminue beaucoup et peut être insensible. L'eau acidulée par l'acide sulfurique donne plus d'ozone que Teau acidulée par l'acide chromique«

^ L'ozone est détruit en passant à travers un tube chauffé à 300 ou 400*» (Schœnbein, Marignac, elc.)« • 3° L'ozone est un agent d'oxydation très-énergique.

Il décomposé l'iodure de potassium; l'iode est mis en liberté (Schœnbein).

Il jouit, comme le chlore, de la propriété de transformer l'acide

arsenieux en acide arsénique. Ces deux réactions peuvent servir à

doser la proportion d'ozone que renferme un volume de gaz.

Le sulfate et l'acétate de manganèse noircissent rapidement^ et

donnent de Thydrate de sesquioxyde de manganèse.

L'hydrate de protoxyde de plomb se .change en une poudre jaune qui est du minium hydraté, donnant de l'oxyde puce de plomb avec l'acide azotique.

Le caoutchouc s'altère rapidement et devient cassant; aussi dans la disposition des appareils^ faut-il renoncer à l'emploi des tubes de cette nature.

L'ozone est facilement absorbé par les métaux. L'argent poreux se tranforme en une matière noire; l'argent, le fer et le zinc se recouvrent d'une couche d'oxyde ; l'humidité toutefois est indispensable pour détenniner cette oxydation (Schœnbein^ Marignac, Fremy, E. Becquerel, etc., etc.).

L'ozone ne parait subir aucune altération de la part de Teau, de l'acide sulfurique concentré, de Tammoniaque ou de l'eau de baryte.

4"» L'étincelle électrique qui se manifeste lors de la rupture des circuits voltaïques forme un véritable arc voltaique contenant des mdécules de platine très-divisé. Cet arc ne communique pas à Toxygèpe un pouvoir oxydant particulier et ne le rend pas odorant; mais, en agissant à la fois comme mousse de platine et conmie électricité, il peut déterminer rapidement des combinaisons de gaz entre eux : sous son influence , ou a pu combiner directement l'azote à l'oxygène pour former de l'acide azotique, l'azote à l'hy'* drogène pour produire de l'ammoniaque, l'acicte sulfureux à l'oxy<* gène pour engendrer l'acide sulfurique.

5"" Les étincelles produites par un appareil d'induction électrique qui sera décrit plus tard agissent exactement comme celles des machines ordinaires; elles rendent l'oxygène odorant^ et permettent^ en prenant certaines précautions, de répéter toutes loe expé^ riences qui sont faites au moyen de la machine ordinaire.

6"» L'oxygène pur et sec enfermé dans des tubes de verre , en même temps qu'une bande de papier amidonné et ioduré^ a pu être électrisé par influence^ au moyen d'une série d'étincelles venant lécher extérieurement la surface du tube. Le papier a commencé à bleuir après le passage de quelques étincelles. Cette coloration tient à rélectrisation de Foxygène^ et non pas à la décomposition de riodure; car aucun efîet n'a lieu dans l'hydrogène pur placé dana les mêmes conditions. Ce fait est d'autant plus remarquable, que l'oxygène est ici électrisé sans l'intervention de fils métalliques^ et, par conséquent, hors de la présence de particules transportées par rétincelle électrique.

7^ L'oxygène préparé par les méthodes les plus diverses, telles que la calcination des oxydes de manganèse, de mercure et d'argent, la décomposition du chlorate de potasse, celle de l'eau au moyen de la pile, acquiert des propriétés oxydantes très-marquées, lorsqu'on l'a soumis à l'influence de l'électricité. Ces propriétés se manifestent sur de l'oxygène qui a été chauffé au rouge et soumis aux modes de purification les plus énergiques.

L'oxygène odorant provenant de la pile, qui perd ses propriétés oxydantes après l'action de l'iodure de potassium, peut reprendre son activité chimique et son odeur , lorsqu'on le soumet à l'action de l'étincelle électrique. Cette expérience peut être répétée sur le même gaz un grand nombre de fois.

Tous ces faits démontrent que le pouvoir oxydant de l'oxygène électrisé n'est pas dû à la présence d'un corps étranger contenu dans ce gaz.

8<» Lorsqu'on enferme dans une série de tubes de verre de l'oxygène pur et sec , qu'on soumet le gaz à l'action de l'étincelle électrique , et qu'on casse ensuite une des extrémités de ces tubes pour reconnaître le volume de gaz qui est devenu immédiatement absoN bable par l'iodure alcalin, on reconnaît que, pendant plusieurs heures , la modification augmente proportionnellement au temps de rélectrisation, et qu'ensuite elle parait diminuer, parce que l'étincelle détruit probablement l'action qu'elle produit d'abord. Ainsi , l'oxygène pur et sec devient odorant et actif sous l'action de l'éleo

tricité; mais Teffet ne se développe que sous l'influence d'une certaine quantité d'eau introduite ultérieurement.

9® Lorsqu'on étudie Faction de l'oxygène électrisé sur certains corps absorbants (iodure de potassium, mercure humide^ etc.), pouvant s'emparer immédiatement de l'oxygène qui a subi l'in* fluence électrique, et soustraire ce ga2 à l'action décomposante d'un excès d'électricité , on voit alors que l'oxygène est absorbé d'une manière régulière à mesure que le nombre des étincelles électriques qui le traversent augmente ; si l'action est suffisamment prolongée, ce gaz peut même présenter une absorption complète.

Afin de démontrer que l'azote atmosphérique qui peut s'introduire dans les tubes eudiométriques n'exerce aucune influence sur les absorptions que nous avons signalées, on a introduit dans des tubes pleins d'oxygène pur de l'iodure de potassium et de l'argent humides, puis on a sondé leurs extrémités à l'aide du chalumeau. On a soumis ces tubes pendant plusieurs jours à l'action de l'électricité; rétincelle, qui dans les premiers jours était d'abord très-brillante , est devenue de plus en plus pâle et bientôt presque invisible : à ce moment , en cassant les tubes sous l'eau, on a vu le liquide se précipiter dans l'intérieur et les remplir entièrement, ce qui démontre que le vide s'y était produit , et que par conséquent l'oxygène était devenu entièrement absorbable à froid par l'argent et les iodures alcalins. On doit ajouter que , pour rendre cette expérience décisive, on avait reconnu d'abord que l'eau, les parois du verre et les fils de platine ne pouvaient pas absorber l'oxygène; que l'eau n'est pas nécessaire pour développer l'activité de l'oxygène , mais bien pour faire réagir l'oxygène électrisé sur l'iodure; et que, de plus, l'iodure de potassium n'est pas décomposable par l'influence de l'étincelle électrique.

Les conclusions précédentes depuis le n** 4, proviennent de la même suite de recherches (Fremy et E. Becquerel).

Comment l'étincelle électrique agit-elle sur l'oxygène ? produitelle une électrisation permanente des molécules de ce gaz , ou bien détermine-t^elle une modification isomérique? Ces questions sont difficiles à résoudre et sortent du domaine de l'expérience. On peut seulement rapprocher les propriétés remarquables qu'acquiert l'oxygène, par l'action des étincelles électriques, de la faculté que possède ce gaz de devenir magnétique sous l'action des aimants, comme on le verra dans le troisième volume. Ces effets magnétiques, qui sont exagérés dans l'oxygène, quand on les compare à

A L £LECTfiIClTE. 80i

ceux qui sont produits par les autres gaz , semblent indiquer que l'oxygène peut être modifié par Pélectricité plus facilement que les autres fluides aérifiques.

T^ous avons exposé avec détails les difTérents résultats obtenus avec Toxygène électrisé, en raison de l'importance du sujet; du reste^ ce corps est le seul dans lequel on ait observé jusqu'à présent des effets de ce genre.