MÉTHODES ANALYTIQUES

§ 6. — Dosage du carbone et de l'hydrogène.

Tout le monde sait que ce dosage a lieu en brûlant la matière organique et en pesant l'acide carbonique et l'eau provenant de sa combustion ï'I'azote est dosé dans une autre opération qui sera décrite plus loin, il en est de même pour le dosage des cendres, l'oxygène enfln est dose par différence.

Nous avons adopté au Muséum le mode de combustion suivant (flg, 9) ; un tube de verre de Bohème conservé de toute sa longueur, parfaitement sec et propre, est étiré & l'une de ses extrémités et reçoit un tube en caoutchouc très court qui le relie au tube à acide sulfurique K destiné à retenir l'eau, puis aux tubes Maquenne, garnis de potasse dissoute L et en morceaux H qui absorbent l'acide carbonique (I).

Le tube renferme: l" une colonne de cuivre réduit par l'hydrogène; 2' une colonne d'oxyde de cuivre en gi'ains; 3° la nacelle de platine G renfermant la matière & brûler qui a été desséchée à l'étuve jusqu'à ce qu'elle ne perde plus de poids; le tube estasseilong pour qu'un décimètre environ reste en dehors delà grille; l'extrémité libre porte un bon bouchon, puis des boules D renfermant une goutte de mercure, qui indiquent le mouvement des gax et empêchent les reflux.

La combustion a lieu, soit dans un courant d'air, soit dans l'oxygène, fournis l'un par une trompe & eau, l'autre par un gazomètre ; pour assurer la purification complète des gai, on leur fait traverser M^ d'abord un grand flacon à potasse A puis une

I ' éprouvette à ponce sulfurique B et enfin un

B ^ — r.i V~^ système de tubes conjugués C renfermantles

'^""^ I I T^j] uns de la potasse, les autres du chlorure

M 11 j, de calcium, qui une fois bien montés durent

I \' / < indéfiniment.

\A^ ■ '—— ^, On n'entoure de clinquant que la partie

I l (I) Le tube à serpenlin intérieur représenté

\ dans la figure 8 ne pisa avec sa potasse que

I ^i' gammes, il n'est doue pas plus lourd que les

I V boules de Licbig géDéralement employées.

I y On évite Ips bourhons susceptible? de changer

/ ,', de poids dans l'opération, en employant des

I 1 tubes eolièremeat en verre qui se terminent

I par des tubes MN de petit diamètre soudés au

n«. S. - Tube i potasse Maquenne '"^^ «". ^ àtaUni- à recevoir la potasse en moret trompe à eau ou b ï«peur. '^*""- "-^ remplissage a lieu par la parUe inférieure i laquelle e»t soudé un tube très court, ouvert quand le tube est neuf; aprûs le remplissage ce tube Mt bouché a la lauipe et ue laisse qu'uu petit reullement visible sur la Bgure 9.

du tube renfermant le cuivre et l'oxyde; la nacelle G reste visible et on peut y suivre les progrès de la combustion.

Pour éviter que la pression de l'air ou de l'oxygène n'augmente dans Tinlérieur du tube, il est avantageux de provoquer une aspiration des gaz à l'aide d'une trompe à eau ou à vapeur (fîg. 9). Dans la figure ci-jointe, cette aspiration est déterminée par un jet de vapeur fourni par la grosse bouteille de fer qui termine l'appareil. Cette aspiration doit être réglée de façon que la pression des gaz dans le tube soit autant que possible égale à la pression atmosphérique.

Il n'est pas besoin d'insister sur les réactions bien connues qui se produisent dans ce tube, la matière organique se brûle au contact de l'oxygène et la plus grande partie de son carbone se transforme en acide carbonique, son hydrogène en eau ; cependant la matière peut émettre des hydrogènes carbonés ou de l'oxyde de carbone, mais ces gaz brûlent complètement en passant sur l'oxyde de cuivre rouge de feu. Si la matière est azotée, elle donne parfois en se brûlant des composés oxygénés de l'azote, qui en se dissolvant dans l'acide sulfurique destiné à recueillir l'eau donneraient un nombre inexact pour l'hydrogène. C'est pour décomposer complètement ces oxydes d'azote qu'on place dans le tube du cuivre réduit; au rouge il s'empare de leur oxygène et met en liberté de l'azote pur qui s'échappe.

L'augmentation de poids du tube à acide sulfurique donne l'eau provenant de la combustion, en divisant ce nombre par 9 on aie poids de l'hydrogène; l'augmentation de poids du tube L (flg. 9) et des tubes à potasse et à chaux

sodée MN donne l'acide carbonique,en multipliant par^ on a le poids du carbone.

MM

§ 7. — Dosage de l'azote.

Méthode de la chaux sodée. — Ce procédé, d'un emploi très facile et très sûr, ne donne des nombres rigoureux que lorsque la matière & analyser ne renferme pas de nitrates.

11 repose sur ce fait démontré par l'expérience, qu'une matière organique azotée, chauffée au contact de la chaux sodée, dégage tout l'azote qu'elle renferme à l'état d'ammoniaque. Celle-ci, recueillie dans un volume déterminé d'acide sulfurique titré, est dosée au moyen d'une liqueur al calimé trique.

On prépare la chaux sodée en éteignant 2 parties de chaux vive au moyen d'une dissolution concentrée de 1 partie de soude caustique, chauffant le mélange dans un creuset à une bonne température rouge, laissant refroidir, et enfermant dans un flacon à l'émeri la matière dure, verdàtre, à moitié vitrifiée, qui résulte de la calcination.

L'acide sulfurique titré est préparé à l'aide de 49 grammes d'acide préalablement bouilli et refroidi sous une cloche où a séjourné de la chaux vive ; on mêle l'acide à de l'eau distillée, de façon à former un litre. En prenant les équivalents par rapport à l'hydrogène = 1, on voit facilement que 49 représente un demi-équivalent d'acide SC H*0.

10 centimètres cubes de cette liqueur renferment 0^,49 d'acide sulfurique, qui sont neutralisés par un poids de gaz ammoniac représenté par le nombre 0^^,17. En effet A.z = 14; H' = 3. Si donc après avoir chauffé un certain poids de la matière à analyser avec de la chaux sodée, et avoir recueilli dans 10 cen-

timètres cubes de Facide précédent tout le gaz ammoniac dégagé, on trouvait qae Vadde est parfaitement neutralisé et qu'il n'y a pas d'ammoniaque en excès que la liqueur laisse sans changement le tournesol vineux, on en pourrait conclure que le poids de la matière étudiée renferme O^'jli d*azote; mais très habituellement les choses ne se passent pas ainsi, et Ton prend an poids de matière à analyser assez faible, pour qu'à la fin de l'opération il reste encore une partie de Tacide libre. Si Ton détermine rigoureusement cette partie d'acide non saturé, on pourra

en rédaire celle qui est saturée, et par suite Tammoniaque dégagée. Pour

faire cette détermination on emploie une

liqueur alcaline, une dissolution étendue de

sonde, ou mieux de Teau de chaux, qu'on

titre exactement. Cette opération s'exécute

en plaçant dans un vase à fond plat ou en

rerre, posé sur une feuille de papier blanc,

10 centimètres cubes d'acide sulfuriquetitré,

ajoutant 1 centimètre cube de tournesol

étendu, puis faisant couler goutte à goutte

la dissolution alcaline contenue dans une

pipette graduée eu desserrant peu à peu la

pince P qui oblitère le caoutchouc et le

ferme hermétiquement.

On continue à faire couler le liquide en ayant soin d'agiter constamment avec une baguette de verre jusqu'au moment où la teinte est franchement bleue.

On lit alors sur la burette graduée le nombre de divisions employées, et on l'écrit sur une étiquette qui est fixée au flacon qui renferme la dissolution. Cette opération n'a plas besoin que d'être répétée de loin en loin, pour s'assurer que le titre n'a pas changé;

et il ne change pas si l'on a la précaution de puiser dans le flacon la liqueur à l'aide d'une pipette fixée dans le bouchon et qui sert à remplir la burette.

Indiquons maintenant comment on procède au dosage.

On ferme à une extrémité un tube de verre vert de 30 à 40 centim. de long ; on l'essuie, à l'intérieur, à l'aide d'un morceau de papier fixé à l'extrémité d'one baguette ou d'une tige de laiton; puis on y fait couler, au moyen d'une main de cuivre, un mélange de chaux sodée et d'acide oxalique préalablement desséché à 100 degrés. Ce mélange dégage à la fin de l'opération de l'hydrogène (1), dont le courant chasse du tube les dernières traces d'ammoniaque. Une coorte colonne de chaux sodée est placée au-dessus du mélange qui renferme l'acide oxalique,puis on introduit la matière à analyser mélangée à la chaux sodée.

Le poids de matière bien sèche à analyser doit contenir moins de 0s%14 d'azote, c'est-à-dire que si c'est une matière albuminoide renfermant 16 pour iOO d'azote, il doit être inférieur à 1 gramme ; mais si c'est une matière végé-

Fig. 10. — Pipette graduée.

C2H«0* + 4(NaH0) = 2(C03Naï) + SH^O + 2H.

taie renfermant 10 à lli pour 100 de matUre atotée, on pourra, sans inconvénient, employer 2 ou 3 (grammes. Les matières très pauvres, comme tes pailles, devront même être prises en plus grande quantité, mais alors il faudra employer un lube de 70 à 80 centimètres de long.

On achève de remplir le tube avec de la cbaux sodée ; on place à l'extrémité du verre plié, lavé, puis séché, ou un tampon d'amiante; puis on adapte un bouchon de liège et l'on enroule sur le tuhe une feuille de clinquant recuit.

Fig. u. — Tube euveloppé de clinquant pour le dosage de l'azote.

pour l'empêcher de se déformer sous l'influence du feu. Le clinquant étant maintenu à l'aide d'un fil de laiton, on enlève le bouchon ordinaire, on le remplace par un bouchon qui porte le petit appareil à houles désigné dans les laboratoires sous le nom de boules de WaiTenlrapp ; on y fuit couler 10 centimètres cubes d'acide sulfurique titré, et l'on place le tube sur la grille à analyse, comme le montre la figure 43.

Fig. 11. — Dosage de l'azole par la chaux sodfe.

Dans presque tous les laboratoires on emploie aujourd'hui, pour chauffer, le gaz d'éclairage. 11 arrive à l'appareil par un caoutchouc et se distribue dans une série de tubes verticaux munis de robinets et de gaines métalliques. Celles-ci portent un orifice mobile qui, placé en face d'une ouverture pratiquée dans chacun des brûleurs, y laisse pénétrer de l'air; c'est alors un mélange de gaz et d'air qui brûle à l'eitrémité du tube, et la température est très élevée. Si au contraire on tourne la gaine de façon à empêcher l'air de se mêler au gaz, on n'a plus qu'une flamme moins chaude, qui sert t porter doucement le tube à la température rouge, qu'il doit acquérir, pour que la décomposition de la matière organique soit complète.

On commence à chauffer le tube par l'extrémité A voisine du bouchon. On ouvre successivement les becs de gaz, de façon à porter au rouge tout le lube; mais il faut conduire le feu assez lentement pour que les bulles se succèdent régulièrement et ne soulèvent pas tumultueusement le liquide, car un déga-

gement rapide entraînerait infailliblement la perte d'un peu d'ammoniaque. A. la un de ropération,on chauffe le mélange d'acide oxalique et de chaux sodée; on obtient ainsi un dégagement d'hydrogène qui balaye le tube complètement et chasse derant lui toutes les vapeurs ammoniacales dans l'acide sulfnriqae.

Qoand le tube est entièrement porté au rouge et qu'il ne dégage plus de gaz, on le casse près du bouchon, en lançant, à Taide d'une pipette, quelques gouttes d'eau sur le verre. On détache les boules de Warrentrapp, et Ton verse dans un vase à précipité le liquide qu'elles contiennent, et ayant bien soifl de n'en perdre aucune goutte. On lave t deux ou trois reprises différentes, jusqu'à ce que l'eau de lavage n'ait plus la moindre réaction acide; on ajoute un centimètre cube de tournesol, puis on procède à la neutralisation avec la dissolution alcaline titrée. Si pendant l'opération l'acide sulfurique s'est coloré, il faut le saturer par un excès de soude et distiller comme on le fait dans le procédé Kjeldahl.

Supposons que 32<^«,5 de celle-ci soient nécessaires pour neutraliser les 10 centimètres cubes d'acide sulfurique normal, et que dans l'expérience que nous venons de terminer, le tournesol bleuisse quand on aura ajouté 13 centimètres cubes. Il est clair que l'ammoniaque sortie du tube a produit le même effet, équivaut à : 32 ,5 — 13 = 49",^ de la dissolution alcaline. Or, 32«,5 de la dissolution de soude neutralisaient 10 centimètres cubes d'acide sulfurique comme 08^,17 d'ammoniaque; ils équivalaient donc à Of^,17 d'ammoniaque,

32 5 19 5 et nous pourrons poser la proportion ' = — ^. D'où l'on voit que

U, Il *z>

3? = \e> - — = 0?%101 d ammoniaque renfermant -^ — .. ^i d azote, la

matière contenait 0^,084 d'azote.

Ce procédé est très exact, et conduit à des résultats très satisfaisants pour apprécier la quantité de matière albuminolde contenue dans les végétaux. Il faut cependant, pour qu'il donne des indications précises, que ces principes immédiats soient seulement ceux qui renferment 16 p. 100 d'azote, comme l'albumine ou la fibrine ; car il est clair que si ces principes sont mélangés à d'autres matières azotées, on arriverait à des résultats complètement fautifs, en calculant leur poids comme ceux des matières précédentes, d'après la formule x=i , a étant le poids d'azote trouvé.

Procédé Kjeldahl. — Cette méthode présenté ce grand avantage qu'on peut mener de front plusieurs analyses.

Le principe sur lequel elle repose est le suivant : transformation de l'azote organique en azote ammoniacal au moyen de l'acide sulfurique additionné soit de sulfate de cuivre déshydraté, soit d'oxyde rouge de mercure, soit plutôt de mercure métallique, ajoutés dès le commencement; on distille ensuite le liquide avec une lessive de soude libre de toute trace de carbonate, obtenue par l'ébullition avec de la baryte hydratée ; le dosage de l'ammoniaque se fait à la manière habituelle à l'aide d'acide sulfurique titré.

Si la matière à analyser renferme des nitrates, ce qui est très rare dans les graines, il faut commencer par les détruire en chauffant la prise d'essai avec du protochlorare de fer et de l'acide chlorhydrique, qui transforme l'acide

azoUque en bîosyde d'azote; celle première opéralion peut se faire dans le ballon même qui sert à l'attaque.

Celle-ci a lieu dans des batloDs de 200à250centimêtre3cubesi on y introduit de 0*f,5 & 1 gramme de la matière à analyser et l'on y ajoute I gramme environ de mercnre métallique on 2 à 3 grammes de sulfate de cuivre desséché en poudre, puis on verse sur le tonl 20 centimélFes cubes d'acide sulfurique pur et monohydraté.

On commence par chaafîer doucement, puis plus fort ; on maintient l'ébullition jusqu'à ce que le liquide soit devenu tout à fait limpide. Il n'est pas nécessaire que la décoloration de l'acide soit complète, mais la limpidité doit être parfaite. Une demiheure ou trois quarts d'heure d'ébuUition sont en général sufflsanls pour la transforma lion intégrale de l'azote en ammoniaque. Les ballons sont placés inclinés sur un support de toile métallique.

On peut mettre dans le goulot de ces ballons une petite boule de verre qui empêche d'une part une évaporation trop forte de l'acide, et de l'autre toute perle de matière par projection.

Le liquide étant devenu tout à fail clair à froid, on ajoute avec précaution uu peu d'eau, puis une plus grande quantité jusqu'à ce qu'on ait mis 100 centimètres cubes. •

On agile convenablement, afin de faire dissoudre complètement le sel de mercure qui a pu rester au fond et l'on transvase dans le ballon de distillation en lavant à diverses reprises.

Les ballons de distillation A sont d'une contenance d'an litre. On ajoute au liquide de la lessive de soude en quantité telle, qu'elle soit en excès sur l'acide sulfurique. On a ainsi 200 à 250 centimètres cubes de liquide linal. Il convient de mettre en outre 3 ou 4 centimètres cubes d'une solulion saturée de sulfure de sodium destinée k éliminer le mercure à l'état de sulfure et h. empêcher ainsi la formation d'une combinaison diflicilement dêcomposable, entre le mercure et l'ammoniaque.

La saturation par la soude met l'ammoniaque en liberté ; il faut se hâter d'à-

dapter le ballon à Tappareil à disliller,aAn d'éviter toute perte d'ammoniaque.

11 convient en outre d'ajouter dans le liquide quelques morceaux de zinc en grenaille, pour avoir, par le dégagement d'hydrogène, une ébullition plus tranquille, on distille et Ton recueille, dans de Facide sulfurique titré, Tammoniaque qui se dégage. On emploie avec avantage pour cette distillation le serpentin ascendant de M. Schlœsing (flg. 13).

La vapeur sortant du ballon A dans lequel on a placé le mélange d'acide sulfuriqoe renfermant Tammoniaque provenant de la transformation des composés azotés de la graine et la soude en excès, pénètre dans le serpentin paria partie inférieure, la vapeur en s'élevant dans les spires se refroidit, se condense et retourne au ballon, il n'en est pas de même de Tammoniaque peu soloble dans l'eau portée à une température élevée ; il se fait donc un départ entre l'eau et l'ammoniaque, et tandis que celle-ci gagne la partie supérieure du serpentin, pénètre dans la partie retroidie par le courant d'eau HIKL et descend par le tube E dans l'acide sulfurique G où elle se dissout, la plus grande partie de l'eau retombe dans le ballon ; il en résulte qu'après une ébullition d'une demi-heure, toute l'ammoniaque est concentrée dans l'acide sulfarique dont le volume n'a cependant que faiblement augmenté.

Au serpentin de verre d'abord employé, on a substitué depuis quelque temps des serpentins métalliques et on conçoit que dans les laboratoires de chi* mie agricole où les dosages d'azote sont nombreux, on puisse disposer toute une série de ces serpentins, de façon à conduire plusieurs dosages simultanément.

Le titrage de l'acide sulfurique qui a reçu l'ammoniaque s'exécute aisément avec de l'eau de chaux dont le titre ne change pas, si on prend la précaution de n'y laisser entrer que de l'air dépouillé d'acide carbonique par son passage au travers du flacon de potasse. Quand les dosages sont nombreux, on dispose ces appareils à demeure dans le laboratoire, la burette est liée & l'appareil et n'est jamais employée & d'autres dosages.

Dosage de Vaxote à Véiat gazeux. — Le procédé le plus rigoureux pour exécuter le dosage de l'azote repose sur la combustion complète de la matière organique et la mesure à l'état gazeux de l'azote qu'elle renferme ; ce procédé est absolument général et convient aussi bien pour l'analyse des matières renfermant des nitrates que pour celles qui en sont privées.

Au Muséum nous opérons de la façon suivante : Un tube de verre vert est fermé à la lampe à l'une de ses extrémités, on y introduit sur une longueur de 3 ou 4 centimètres du bicarbonate de soude ou mieux du carbonate de manganèse, puis de l'oxyde de cuivre qui occupe environ 5 à 6 centimètres, on mélange ensuite la matière à analyser avec de l'oxyde de cuivre, on introduit ce mélange dans le tube, en ayant soin de placer sur la table une grande feuille de papier glacé de façon à recueillir les traces de matière, qui pourraient tomber de la main en cuivre, qui renferme le mélange à introduire dans le tnbe, on ajoute par-dessus de l'oxyde de cuivre, et enfin une colonne de mwi métallique, réduit par l'hydrogène (i); celle-ci doit être d'autant plus loQgue que la matière à. analyser renferme plus de nitrates.

(1) 11 est boa de dissoudre un peu de ce cuivre dans de l'acide azotique, puis de fatorer d'ammoniaque pour voir si le cuivre est pur et ne renferme pas de fer, ce dunt CD serait averti par l'apparition d'uu précipité rouge insoluble dans un excès d'ammoniaque ; si ce précipité apparaissait, il faudrait rejeter ce cuivre, car le fer

On fixe toutes ces matières avec un tampon d'amiante, elles occupent environ 80 centimètres, on laisse au tube toute sa longueur, mais on façonne Textrémité libre à la lampe pour qu'elle ne présente plus qu'un diamètre un peu supérieur à celui du tube de plomb qui doit relier & la trompe à mercure le tube à combustion.

On entoure le tube de clinquant, puis on fixe le tube de plomb à Faide de cire Golaz, on adapte l'autre extrémité à la trompe à mercure et on fait le vide en laissant couler le mercure ; quand celui-ci fait entendre le bruit sec, qui annonce que tout Tair du tube est expulsé, on chauffe légèrement l'extrémité du tube renfermant le bicarbonate de soude jusqu'à ce que la pression de l'acide carbonique qtii s'en dégage soit devenue égale à la pression atmosphérique, on arrête l'écoulement du mercure, on place sur l'orifice du tube de la trompe une éprouvette remplie de mercure, on y introduit une dissolution de potasse concentrée et on voit si le gaz qui se dégage s'absorbe complètement.

Quand cette absorption a lieu, on est certain que tout l'appareil est bien vidé d'air et qu'il ne renferme plus que de l'acide carbonique; on réduit la flamme du bec de gaz qui chauffe le bicarbonate de soude pour avoir dans le lube une pression suffisante pour empêcher qu'il ne s'aplatisse quand il sera ramolli par l'action du feu, ce qui ne manquerait pas d'arriver, si le dégagement d'azote était insuffisant pour équilibrer la pression atmosphérique.

On chauffe au rouge toute la partie antérieure du tube, puis on ouvre les uns après les autres les becs de gaz placés sous la partie du tube qui renferme la matière à brûler, l'azote se dégage et va se réunir dans l'éprouvette.

Quand tout le tube est bien chauffé, on pousse un peu plus vite le dégagement de l'acide carbonique en ouvrant un nouveau robinet sous le bicarbonate de soude ; puis on réduit le feu à son minimum, et quand le tube a cessé d'être rouge on y fait de nouveau un vide complet en actionnant la trompe.

On a sous la cloche, quand on met fin à l'expérience, tout l'azote ; pour le mesurer, on descend la cloche dans une grande cuve à eau, en la soulevant légèrement de la soucoupe qui a servi à l'enlever de la cuve de la trompe, on laisse couler le mercure qui est remplacé par de l'eau ; on mesure le gaz dans un grand tube gradué, on s'assure à l'aide d'un fragment de sulfate de fer qu'il ne renferme pas de bioxyde d'azote, à l'aide d'un fragment de potasse, qu'il ne contient pas d'acide carbonique, on note la température de la cuve, la pression barométrique et à l'aide de la formule connue (1) :

on a le poids de l'azote cherché.

qu'il renferme réduit par la matière organique pourrait donner de l'hydrogène en dé-> composant la vapeur d'eau dégagée par le carbonate de soude.

(1; P a poids de l'azote.

\ a volumes en cent, cubes de l'azote recueilli.

Il = pression barométrique lue au moment de la mesure du gaz.

f=s tension de la vapeur d'eau pour la température t. 0,00367 = coefûcient de dilatation des gaz. 0"',00]3 =s poids d'un centimètre cube d'air. 0,971 « densité de l'azote.