PHENOMENES CHIMIQUES

1025. Dégagement des ga«. — Les réactions qui s'effectuent soit entre les liquides, soit entre les liquides et les corps solides, sont toujours accompagnées d'un développement d'électricité ; mais nous n'avons pas à revenir ici sur ces phénomènes qui rentrent dans les effets du contact que nous* avons suffisamment étudiés. 11 nous reste à considérer les cas où les actions chimiques donnent lieu à un dégagement de gaz, soit à la température ordinaire, comme dans la préparation de l'hydrogène par un acide et un métal , soit à une température plus élevée, comme dans la combustion des flammes.

Lavoisier et La place (*) mirent de la limaille de fer dans un bocal à large ouverture en communication avec un électroscope condensateur. Ayant versé de l'acide sulfurique étendu sur la limaille, il y eut une vive effervescence avec dégagement abondant d'hydrogène et, au bout de quelques minutes, le condensateur fut tellement électrisé qu'on en put tirer une assez vive étincelle. Dans cette circonstance, le liquide avait pris de l'électricité négative. L'action de l'acide sulfurique sur le carbonate de chaux et celle de l'acide nitrique sur le fer donnèrent exactement les mômes signes électriques, avec moins d'intensité.

1026. Combustion. — Lavoisier et Laplace firent la même expérience avec des réchauds remplis de charbon allumé, et reconnurent que l'électroscope condensateur se chargeait aussi d'une grande quantité d'électricité négative. Des expériences analogues, répétées ensuite par différents physiciens, ont donné souvent des résultats contradictoires. Pouillet (2) a repris l'élude de ce phénomène et indiqué les précautions que l'on doit prendre si l'on veut obtenir des effets constants. Pour recueillir l'électricité de l'acide carbonique qui provient de la combustion du charbon , Pouillet prend un charbon d'un gros diamètre taillé en cylindre, et, après avoir allumé la base supérieure,

(*) Mémoires de l'Académie des sciences (1781), p. 292.

(a) Annales de Chimie et de Physique, 2e série, t. XXXV, p. 401.

il le place verticalement à 6 ou 8 centimètres au-dessous d'une plaque de laiton qui communique avec l'un des plateaux de l'électroscope condensateur. Au bout de quelques instants, l'appareil est électrisé et indique que l'acide carbonique est positif. L'expérience réussit moins bien si le charbon est allumé sur sa surface latérale, sans doute parce que l'acide qui se dégage lèche ensuite le charbon après s'être refroidi. Pour observer l'électricité du charbon lui-même, il suffit de le placer sur l'un des plateaux du condensateur, d'allumer sa base supérieure et d'entretenir la combustion par un petit courant d'air ou d'oxygène. On obtient en quelques secondes une électrisation négative du plateau correspondant.

Il faut avoir soin, dans toutes ces expériences, de produire la combustion loin de tout corps électrisé et. dans une atmosphère où aucune machine électrique n'a fonctionné depuis quelque temps, car une colonne de gaz chauds joue le rôle de pointes à un très-haut degré, comme nous l'avons déjà vu, et l'influence des corps étrangers pourrait dominer le phénomène de la combustion elle-même. Cette observation s'applique, à plus forte raison, à l'étude des flammes.

10*27. Pour déterminer l'électricité produite par la combustion de l'hydrogène, par exemple, Pouillet enflamme un jet abondant de ce gaz qui s'échappe par un tube de verre vertical, de manière à donner une flamme de 3 pouces de hauteur, et il en approche une hélice de platine communiquant avec un des plateaux de. l'électroscope condensateur. Dès que l'hélice est à 10 millimètres de la flamme, elle s'électrise positivement; la charge augmente d'abord à mesure que la distance diminue, puis les signes électriques deviennent incertains quand la flamme touche l'hélice. La flamme paraît donc entourée d'une atmosphère d'électricité positive. Si l'on veut obtenir l'état électrique du gaz lui-même, on peut plonger dans l'intérieur de la flamme une pelite hélice de platine, ou faire brûler le gaz à l'extrémité d'un tube de métal isolé qui communique avec l'électroscope : dans les deux cas, on recueille de l'électricité négative. Il semble résulter de là que, dans les phénomènes de combustion à l'air, le corps combustible se charge d'électricité négative et les produits de la combustion d'électricité positive.

J 028. Toutefois l'expérience est en réalité beaucoup moins simple qu'elle ne le paraît. L'introduction d'un corps étranger dans la flamme pour y récolter l'électricité, peut jouer un rôle important, s'il n'est pas la cause principale du phénomène. M. Becquerel avait déjà déterminé l'état électrique des flammes en y introduisant des fils de métal comme sondes et conclu de ses expériences qu'il s'y produisait, par suite de la température inégale de deux sondes, de véritables courants thermoélectriques.

Plusieurs physiciens, en particulier MM. Becquerel, Buff, Grove, Matteucci, Gaugain et Hankel, ont étudié ce phénomène sous toutes les formes. De l'ensemble de leurs travaux on peut conclure que, dans un grand nombre de cas au moins, l'ensemble de deux sondes métalliques plongées dans une flamme constitue un véritable couple thermoélectrique, dans lequel les gaz chauds interviennent comme un conducteur, pour établir une communication entre deux métaux à des températures trèsdifférentes. M. Hankel (l), par exemple, plongeait dans la flamme d'une lampe à alcool isolée deux fils métalliques entourés de tubes de verre, sauf à leur extrémité, et il évaluait par un électromètre à feuilles d'or la différence de potentiel de ces deux fils ; il est arrivé aux conclusions suivantes :

Si l'un des fils est placé dans l'alcool, et un autre fil de môme nature au-dessus, à côté ou dans l'intérieur de la flamme, il s'établit entre les fils une différence de potentiel déterminée, comme entre les deux pôles d'un couple voltaïque ; cette différence de potentiel varie considérablement quand on change la distance du second fil à l'extrémité de la mèche. Si les deux fils sont situés dans la flamme, le plus chaud est toujours au potentiel le plus élevé, et la différence devient nulle lorsqu'ils ont la môme température. La combustion n'y joue aucun rôle, car il suffit de remplacer le conducteur supérieur par un creuset de platine renfermant de la glace, ou par une veine liquide, pour voir aussitôt disparaître toute variation de potentiel due au déplacement de ces conducteurs par rapport à la flamme.

On peut d'ailleurs remplacer l'électromètre par un galvanomètre à grande résistance (M. Grove) pour observer les mêmes

(*) Annales de Chimie et de Physique, 5e série, t. LIX, p. 481.

phénomènes. Avec cette disposition, l'intensité du courant dépend, non-seulement de la force électromotrice, mais aussi de la résistance du gaz et, par suite, de la distance des deux sondes, de sorte que les résultats ne sont pas aussi directement comparables.

1029. Couples à gaas thermoélectriqucs . — On ne doit pas

négliger cependant le rôle du gaz et les forces électromotrices qui peuvent se manifester au contact des deux métaux qui servent de sondes avec les gaz de natures différentes dans lesquels ils sont plongés, comme pour le couple à gaz de Grove (912); M. Matteucci croit que la polarisati o des métaux par les gaz est une des causes principales du développement d'électricité. Une ancienne expérience de M. Becquerel permet, en effet, d'envisager la question sous un autre point de vue. Un tube de verre, fermé à l'une de ses extrémités, renferme un fil de platine qui communique avec l'un des plateaux de l'électroscope condensateur. Autour de l'extrémité fermée du tube on enroule un autre fil de platine communiquant avec le sol, et on chauffe cette extrémité avec une lampe à alcool : le condensateur s'électrisc très-rapidement aussitôt que le verre est porté à une température assez élevée pour qu'il commence à se ramollir. Les deux fils de platine sont alors à des potentiels différents, et il se produit dans l'appareil une force électromotrice comme avec un couple électrique. La série des contacts parait cependant ne présenter aucune dissymétrie, si l'on ne tient compte que des fils et du verre, et la différence des températures des deux métaux ne paraît pas suffisante pour expliquer le phénomène ; mais il faut remarquer que le fil extérieur et la surface du verre correspondante sont plongés dans les gaz de la flamme , lesquels sont éminemment carbures, tandis que le métal et le verre restent dans l'intérieur en contact avec l'air que le tube renfermait primitivement.

1030. Pour démontrer que c'est là l'origine de la force électromotrice, M. Gaugain (*) introduit quelques gouttes d'alcool dans le tube, avant de faire l'expérience, et constate alors que toute électricité disparait, les deux fils de platine étant entourés par des gaz de même nature.

(*) Comptes rendus de l'Académie des sciences, t. XXXVII. p. 584.

Une autre manière de faire l'expérience consiste à prendre deux tubes de verre A et B bouchés à l'une des extrémités et renfermant des fils de platine a et 6, le premier communiquant avec l'un des plateaux A' de l'électroscope et l'autre avec le sol. On met quelques gouttes d'alcool dans le tube A et on chauffe avec une lampe les deux bouts fermés et rapprochés l'un de l'autre. Le deuxième plateau de l'électroscope ayant été maintenu isolé, on le fait communiquer quelques secondes avec le sol, et on supprime les communications: le plateau A' est chargé d'électricité négative. Le fil de platine du tube à air donnerait de même de l'électricité positive. Pour prouver que la combustion de l'alcool ne joue aucun rôle, on chauffe les tubes d'abord et on n'établit la communication du deuxième plateau qu'après avoir enlevé la lampe ; les résultats sont les mêmes. Comme les charges électriques sont très- faibles , il est utile d'employer un électroscope à double condensation.

L'expérience ne réussit que lorsque l'un des tubes renferme de l'oxygène ou de l'air, l'autre tube contenant un gaz non comburant quelconque, azote, acide carbonique, hydrogène, vapeurs d'eau, d'alcool, d'éther, etc. ; le fil du tube à oxygène est toujours positif, et la nature de l'autre gaz ne paraît pas influer sur la charge. De même, la nature du métal semble indifférente et l'expérience réussit aussi bien avec le cuivre. L'effet paraît donc dû au contact de l'oxygène et du verre à une température voisine du ramollissement, et il est sans doute accompagné d'une action chimique, telle qu'une oxydation du verre.

Cet appareil présente d'ailleurs tous les caractères d'un véritable couple caractérisé par une force électromotrice déterminée ; car il donne à un condensateur sa charge maximum en un temps très-court, la quantité d'électricité est proportionnelle à la surface du condensateur ou à sa force condensante, et trois couples semblables disposés en tension ont produit une quantité d'électricité beaucoup plus grande qu'un seul couple. Les deux fils peuvent encore être réunis à un galvanomètre et produire un courant électrique.

Voici quelques expériences différentes qui conduisent aux mêmes conclusions. Si l'un des fils est formé d'un métal oxydable plongé dans l'air, le gaz qui l'entoure se modifie peu à peu et

l'état électrique final n'est pas le même qu'au début. Lorsque les deux fils sont en fer, il ne se produit rien, ce qui se conçoit d'après la symétrie du couple. Avec^un fil de fer et un fil de platine dans- des tubes à air, on obtient d'abord sur le fer de grandes quantités d'électricité négative qui diminuent peu à peu et finissent par disparaître. Si alors, le fer étant isolé, on relie le tube qui le contient à l'électroscope, on obtient de même de grandes charges négatives. Ce sont là de véritables couples formés de plusieurs contacts successifs, dont quelques-uns ont lieu entre les gaz et les métaux ou le verre.

1051. Les couples pyroélectriques de M. Becquerel se rattachent à la même propriété, et nous les citerons ici, à la suite des couples à gaz, à cause du rôle que joue dans les deux cas le verre ramolli par la chaleur. Deux fils, l'un de fer et l'autre de cuivre, communiquant avec un galvanomètre, ne produisent aucun courant quand on les plonge en même temps dans un foyer à une température très-élevée, si l'on a soin que les fils ne se touchent pas. Il est probable qu'en réalité le courant n'est pas absolument nul et qu'on pourrait l'observer avec un galvanomètre à très-long fil , mais l'intensité doit être très-faible à cause delà grande résistance électrique du gaz. Si l'un des fils est entouré d'un tube de verre contre lequel l'autre fil est appliqué, il se produit un courant allant du fer au cuivre au travers du verre. On arrive au même résultat d'une manière plus simple en plaçant un fil de cuivre dans un tube de verre vert, et celui-ci dans un canon de fusil bourré de verre pilé ; on place ensuite le canon de fusil au milieu d'un foyer.

Toutefois, on ne peut pas conclure de cette seule expérience que les tensions de contact du verre fondu avec les métaux n'obéissent pas à la loi de Volta. L'échauffement d'une soudure fer et cuivre donne bien un courant thermoélectrique allant du cuivre au fer à travers la soudure, mais il se produit une inversion à la température du rouge, d'après les expériences de M. Becquerel, et il faudrait démontrer que la force électromotrice est alors différente de celle que l'on obtient par l'interposition du verre fondu, pour savoir si les couples pyroélectriques de M. Becquerel doivent être comparés aux couples thermo-électriques ordinaires ou aux couples hydroélectriques.

En résumé, on pont considérer comme démontré que los conjacts des gaz avec les corps solides ou liquides, et sans doute aussi le contact des gaz entre eux, donnent lieu à des différences do potentiel. Ces phénomènes n'obéissent pas, en général, à la loi des tensions et peuvent être comparés à ceux que donnent les couples à liquides. Il semble en résulter aussi que les effets électriques attribués à la combustion doivent également être rapportés à l'électricité de contact.