AIR ATMOSPHÉRIQUE

coui4)é quatre fois sur lui-même, s'engageant sous une cloche graduée, placée sur upe cuve à mercure ( pi. 7, fig. 1 ).

La disposition de cet appareil lui permit de déterminer avec précision :

1" Le volume d*air sur lequel il opérait ;

2» Le volume du gaz absorbé pendant l'opération ;

3" Celui du résidu gazeux laissé par le mercure ;

Il chauiSa le mercure jusqu'à l'ébuUition pendant cinq jours c(Hisécutifs, et bien qu'il eût reconnu qu'après ces cinq jours le volume d'air contenu dans la cloche n'éprouvait plus de diminution, il continua encore l'expérience pendant plusieurs jours , après lesquels il laissa refroidir l'appareil , et constata que 100 volumes d'air avaieifit été réduits à 73 volumes.

Une substance rouge cristalline s'était formée à la surface du mercure; cette substance était du peroxide de mercure.

Lavoisier s'assura que le gaz qui restait dans la cloche avait des propriétés entièrement opposées à celles de l'air atmosphérique; qu'il était imjMPopre à la combustion et à la respiration : ce gaz était l'azote.

Il introduisit ensuite dans une petite cornue le peroxide de mercure qui s'était formé à la surface du mercure, le chauffa jusqu'au rouge naissant, et vit qu'il se décomposait en mercure métallique et en un gaz qui était, comme il l'a dit, plus propre que l'air atmosphérique à enireCenir la • combustion et la respiration des animaux. Ce gaz était l'oxigène.

Lavoisier avait donc retiré de l'air atmosphérique deux gaz différents : l'un entretenant la combustion et la respiration, l'oxigène; l'autre impropre à la combustion et à la respiration , l'azote.

Après avoir décomposé l'air atmosphérique par l'analyse, il voulut le re* constituer par la synthèse, en mélangeant les deux gazqu'jl en avait extraits

Il reconnut que l'azote qui restait dans la cloche graduée, mélangé à l'oxigène provenant de la calcination de l'oxide de mercure formé pendant l'opération , produisait un gaz identiquement pareil à l'air atmosphérique.

Tandis que Lavoisier exécutait ses expériences sur la composition de l'air, Schéele arrivait, de son côté, aux mêmes résultats»

Le chimiste suédois constatait que les sulfures alcalins absori3ent un des éléments de l'afa» (l'oxigène), et laissent un résidu gazeux impropre à la respiration et à la combustion (l'azote}.

Les travaux de Schéele ont frappé l'attention moins vivement que ceux de Lavoisier, parce qu'ils ont un moins hatit degré d'évidence ; ce qui tient à ce que les sulfures ne peuvent pas, comme l'oxide de mercure, restituer l'oxigène qu'ils ont absorbé.

Nous remarquerons pourtant que les procédés de Lavoisier et de Schéele, si remarquables d'ailleurs, laissaient à désirer sous le rapport de la précision.

AIR ATMQâPHÈRKjUE. 53

Ainsi , dans leurs analyses de Tair, ces deux chimistes trouvaient plus de 27 pour 100 d'oxigèné, tandis qu'il n'en existe réellement que 21. Leurs procédés ont été perfectionnés dans ce siècle et amenés à une exactitude presque rigoureuse.

Nous examinerons successivement les divises méthodes employées aujourd'hui pour apprécier les principes copstituants de Tair atmosphérique.

La première méthode consiste à introduire dans un volume connu d'air atmosphérique des corps pouvant absorber l'oxigène, tels que le pbos*phore, l'hydrogène, les métaux , etc.

La diminution de volume éprouvée par l'air atmosphérique indique la proportion d'oxigène qu'il contient; le résidu gazeux donne l'azote.

La seconde méthode consiste à faire passer l'air sur un corps avide d'oxigène, qui le fixe et en donne la proportion par l'augmentation de poids qu'il éprouve ; l'azote est ensuite déterminé, soit en le mesurant, soit au moyen delà balance.

Analyse de l*alr par le phosphore.

On évalue très approximativement la quantité d'oxigène contenue dans l'air atmosphérique, à l'aide du phosphore qui absorbe l'oxigène et laisse l'azote.

On mesure d^abord une certaine quantité d'air dans un tube gradué dans lequel on introduit ensuite un bâton de phosphore (pi. 7, fig. 5).

La réaction se fait en génà*al à la température de 15 à 20 degrés , et n'est accomplie qu'après quelques heures ; ce que l'on reconnaît en mesu rant le résidu gazeux à deux ou trois reprises différentes et en s'assurant qu'il ne change plus. La diminution de volume donne la proportion d'oxigène , et le résidu celle de l'azote. ^

On analyse quelquefois l'air atmosphérique en chauffimt un volume connu d'air avec du phosphore dans une cloche courbe ( pi. 7, fig. 7). On commence d'abord par mesurer exactement un volume d'air dans un tube gradué; on le fait passer dans une cloche courbe remplie d'eau; on introduit ensuite un petit fragment de phosphore dans la partie coui^ de la cloche, et l'on chauffe le phosphore d'abord avec précaution pour le faire fondre , et ensuite plus fortement ^ de manière à déterminer dans l'intérieur de la cloche la production de vapeurs de phosphore qui viennent se Gondensar à la surface de l'eau ; on laisse alors refroidir la cloche courbe , on fait passer le résidu gazeux dans un tube gradué , et la diminution de volume indique la quantité d'oxigène qui se trouvait dans l'air soumis à l'analyse.

L'analyse de l'air par le phosphore n'est pas toujours exacte, mais eUe est d'une exécution facile et suffit pour les expériences approximatives.

54 AIR ATMOSPSÉRIQOI.

M. Gay-Lussac a proposé d'analyser l'air atmosphérique au moyen d'une lame de cuivre recouverte d'acide sulfurique étôndu ; le cuivre s'ôîide sous l'influence de l'acide, absorbe Toxigènè et laisse Tazote. L'expérience se fait dans un tube gradué où l'on introduit la lame de cuivre supportée par un tube en verre (pi. 7, fig. 6).

Le plomb métallique, le protoxide de fer, comme l'a indiqué léceminent M. Dupasquier, peuvent également servir à absorber Voxigène de rair.

Analyge 4e l'air par rbydro^^ne.

On analyse aussi l'air atmosphérique, et on détermine exactement la quantité d'oxigène qilUl contient, en le faisant détoner avpc un ^xcè8 d'hydr^ène. •

Cette analyse est fondée sur les principes suivants ! lorsqu'on fait pass^ une étincelle électriqiijp (J^n§ up i^éjangp d'qxig^g pt d'hydrogène , ces deux gaz se combinent pour former de l'eau , et il se fait une diminution de volume, vne abs(irf4ion , dont le tiers représenta exaçtemânt la prc^r- ^km dk)xigè»ô contenue dans le mélange gaieux. -

Pour faire l'analyse de Tair au moyen de l'hydrogène, on devra donc mesurer exactanent, dans un tube gradué, un (D^rtain volume d'air atmosphérique, le xq^T avec qn excès d'hydrogitee, faire passer dans le mér lai^ge une étincelle électrique, et déterminer la diminution do^ volume que le mélange a éprouvée après la détonation.

Ce genre d'analyse se fait ordinairement dans un îb^tu^mU qui porte le ncffltt dJeudion^èire.

Comme l'eudiomètre est employé fréquemment en chimie, non seule* ment pour analyser l'air, mais pour faire enccwe l'analysa d'un grand nombre de gaz , nous donnerons ici la desmpticm des principaux eudior mètres employés dans les lab<M?atoires.

L'eudiomètre le {dus simple et le plus usité est celui qui porte le noig d'eudiomètra à mercure (pi. 7, flg« 9).

11 se compose d'un tube en v^re épais <le six on huit millimètres : unie tige de fer, terminée aux deux bouts par un bouton, est solidement mastiquée à la partie supérieure du tube, et sert à transm^tre rélectridté dans l'e^ace occupé par le gaz. Un fil de fer tourné en spirale, et t^miné par une boule, se trouve dans l'intérieur du tube et sert à tirer l'étincelle.

Lorsqu'on veut se servir de cet éudiomètre, on retire de l'intérifiur du tube le fil de ter^sù spirale, on emplit l'instrument de ïnetcore en évitant la présence des bulles d'air adhérentes aux parois du tube, on y introduit le mélange gazeux, mesuré avec soin , et on fait monter ensuite dans Teu-

4iQiséii^ le fil métallique, ju^qif'à ce que la I^ule se trouve à quelque^ millimètres de la tige de fer, qui est à l'ei^tpémité du tu))e (te verre* Ia méki^ge gazeux doit Oiccuper à pe^ prè^ la. \i&t» du tube.

On ferme alors Touvertur^ ififérieupe de V^UfliQm^t^^a tiye^ un boun cbpf^ de fer ^ vi^ ou ^^éotô fiyec le doigt, ppur éviter qU9 te gf^« gui se dilate ^ iqiQp^eut de la déu^^atiou , m $prt^ de r^p^reil , ^t Vçm f¥^ passer i'ét|)[^celle électriqu^ m ïiaoyen d'u^e bouteille d^ Lieyde pu du plateau de Télectrophore. Il se produit dans Fintérieur du tubp uueluauv très vive, et le mercure r^oaoote pqur r^pUr le yidp, dès qu'on Quvre Textrénûté inférieifre du tube.

Pour ^précjar l'absorption produite , ou f^t ps^^r )ô yné^idu g^MUi dau$ u^ tub^ gra4ué, et i'on cqq^p^re spn vqlump h pelui du in(§lfmgft gnzeux avi^nt la détonation.

Quelques eudiomètres sont divisés en parties d'égales capacité», oa qut peinpet 4^ ijciesurm? les gaz dans Tiustrwwut m&ny^ ^^mt et api^ U détpna^Q^ ^ évite las tr^n$yas^meu|s 4e g^ ; mm pas graduations sont rarement exactes, et ont eu QV^ riuoonvtoi^nt de diminuer h rédstanoç 4ufube.

Ifspçiamiqi^ Upus V(»nou3 de décrire ne peut mr\w dans les analyse qi^Q l'on m propos^d'^^uter su? Vaau* Npus »vons dit on efifet que sm ouverture inféripur^ était boucbée. Or, i^pi^às la ,c(HuleQsation de la van peur d'eau, il se forme népe§^ireui^t un vid^ d^ns l'intérieur du tube, qui détermine le dégagement de l'air tenu ^ dissolution dans ToMi , augmente le rési4u g^^zeux at induil m weup mv son volume.

Ppi^F analyser des gaz sur l'eau m moyen de Tapparail pnécédant, il est donc indispensable da lais^ar ouvarte son ai^tràaaité in%ieure et d'introduire alors dans Iç tubo un^ quantité 4e gaz assez faible pour qu'au mofn^t dB la détopation ejle ne pui^ sortie du tube.

pn doit à M. Gay-Lussa^ m euf^om^tra 4«ns laquai» parte dag^ et le dégagement de l'air de l'eau deviennent impossibles.

Cet instrument se composa 4'w ^uba 4ejveirj9 portant h 9m extraite inférieure une fermeture à soupape, qui permet à l'eau de rentrer dans rintérieur du tube quand le vide s'y forme, et qui se ferme au moment de la détonation (pi. 7, fig. 8).

L'eudiomètre de M. Mitcherlich (pi. 7, fig. 10 ) se compose d'un tube de verre épais, long de UQ à 50 centimètres, fermé à l'une de ses extrémités et ouvert à l'autre. Sa capacité est divisée en parties égales. Près de son extrémité supérieure, on a placé deux trous disposés en face l'un de l'autre, dans lesquels deux fik de platine se trouvent solidement l\i\és, et à une distance telle qu'une étincelle puisse traverser facilement l'espace qui le» sépare. L'extrémité de ces fils, qui se trouve en dehors de l'eudiomètre, est recourbée en crochet.

Mon loin de Touvarture inférieure du tube, on a percé deux trous qui

56 AIR ATMOSPfiÉRIQUE.

peuvent être beiinétiquemeiitboucliés par un bouchon à l'émeri destiné à fermer le tube au moment <le la détonation.

Au moyen d'un des eudiomètres que nous venons de décrire, on peut déterminer facilement la composition de Tair.

Nous supposerons, en effet, que Ton ait introduit dans Teudiomètre 100 volumes d*air et 100 volumes d'hydrogène; on y fait passer une étincelle électrique, et il se produit une absorption de ^3 volumes dont le le tiers est 21.

L*air soumis à l'analyse contient donc 21 d'oxigène.

Après la détonation, il est resté dans Teudiomètre 137 volumes d*un mélange gazeux; on y fait paôser un excès d'oxigène, et on le fait détoner de nouveau : l'absorption est de 87 volumes ; et si on introduit dans le résidu un bâton de pho^hore qui absorbe tout Toxigène, il reste 79 parties d'azote.

L'air soumis à l'expérience était donc formé de 21 d'oxigène et de 79 d'azote. Nous négligeons ici l'acide carbonique et les vapeurs d'eau qui sont contenues dans l'air en faible proportion.

L'analyse de l'air au moyen de l'eudiomètre donne des résultats d'une exactitude parfaite, lorsqu'on a le soin de préparer l'hydrogène au moment même où l'expérience doit être faite ; si en effet l'hydrogène ^tait conservé pendant quelque temps dans une éprouvette placée sur le mercure , il s'intrbduirait dans rq)rouvette une certaine quantité d'air qui rendrait l'analyse inexacte.

MM. Gay-LussacetdeHumboldtontfaitremarquer dans leur beau travail sur l'eudiométrie que l'étincelle électrique ne détermine pas la combinaison de l'hydrogène avec l'oxigène dans tous les cas; et que si la quantité d'oxigène est considérable par rapport à la proportion d'hydrogène qu'il s'agit de brûler, il reste toujours une portion d'hydrogène qui échappe à la combustion. Il peut même arriver que le mélange ne détone pas. '

Ce fait ressort clairement du tableau suivant :

Hydrogène employé. Oxigène employé. Absorption. Hydrogène brnlé. Hydrof * non brûlé.

100 volumes*

JOO

lOÔ

Certains gaz supposent à la combinaison de l'hydrogène avec l'oxi-

AIR ATMOSPHÊRIQUB. 57

gène. Quelques ceati^es de gaz fluobcH^que , de gaz acide dilorhydrique, etc., empéclient la combustion d'un mâange explosif.

On a reconnu aussi que lorsque la pression diminue et n'est que i^ de celle de Fatmosphère, Tétincelle électrique n'opère plus la combustion d'un mélange détonant.

On remplace quelquefois l'étincelle électrique dans les expériences eudiométriques par de la mousse de platine, qui détermine la combinaison de l'hydrogène avec l'oxigène. Dans ce cas, on rend l'action de la mousse de platine moins rapide en la mélangeant avec une certaine quantité d'argile. On forme ainsi de petites boules que l'on fixe à l'extrémité de tiges en fer , et qui peuvent servir indéfiniment, si on a le soin de les calciner légèrement avant chaque opération. Ces boules ont l'avantage de déterminer la combinaison d'oxigène et d'hydrogène dians les proportions qui constituent l'eau , quel que soit l'excès de l'un des gaz.

L'emploi du platine est d'ailleurs assez restreint dans les analyses des mélanges gazeux, parce que la préswiced'un gaz étranger détruit presque toujours l'action du platine divisé sur les mélanges d'oxigène et d'hydrogène.

Nous avons maintenant à faire connaître les différents modes d'ana* lyse de l'air atmosphérique , que l'on doit à MM. Brunner, Dumas et Boussingault.

Procédé de M. Bramier.

M. Brunn^ dose l'oxigène contenu dans l'air au moyen du phosphore introduit dans un tube, qui absorbe l'oxigène et se transforme ea acide phosphoreux et acide phosphorique.

Le tube contenant le phosphore est pesé avant et après l'expérience ; la dififérence de poids donne la proportion d'oxigène absorbée par le tube.

Ce procédé diffère des précédents en ce que l'oxigène est apprécié au moyen de la balance, ce qui ^vite les erreurs qu'entraîne souvent la mesure des volumes.

L'appareil de M. Brunner se compose (pi. 7, fig. 17 ) ; d'un tube AB, destiné à condenser l'eau et l'acide carbonique contenus dans l'air atmosphérique. Ce tube absorbant ^t rempU de chaux éteinte et d'amiante humectée d'acide sulfurique, et co^^nunique avec un autre tubeCD, que l'on peut appeler eudiométrique, et qui est destiné à absorber l'oxigène.

E représente un flacon à écoulassent, servant d'aspirateur, qui est rempli d'huile.

Le tube eudiométrique CD se compose de trois parties distinctes.

De C en F se trouve un morceau de phosphore d'un gramme environ ; la partie du tube FG est remplie de coton cardé.

L'appareil étant disposé comme le rq)résen^ la figure , on ouvre le robinet H de l'aspirateur et l'on fait écouler environ une centaine de grammes d'huile. On chauffe au même moment le phosphore placé de C

58 m iTtfP«PfipiK)US.

en F : cfô coi?ps tirûle Wentôf . Vn roélapjjp 4e pbcwlpse et d'mâe f\imT

phoreux se condense d^pg U partie du tube FG remplie de coton.

Cette Qp^tio^ j^élimtoaw ^ ppur but de divj$ep le pbp^>bi»'e rt de fw»w d# Taeide pbaH^boreuî^ qui peut ftb^wbey fftoîl^aôut Twgène en raison de sa grande affinité pour ce gaz. Ou procède ensuite à rexpàriaaee définitive-

ha tube eudiométrique CD ô$t pesé ^vep ^Qiu; qu ab^iuffe légèrement )e i^io^pbpre pour le faire entrer eu ûisiou, et Ton ouvre le robinet de rtn^irateuii,

li'huile d$Ht Umilfm leutement; on en fç^it cQute^ ifm une beui^ moim de deux Utpe^. On reçoit Vhuile d^us un ysm gradué, et «on volume, meiuré ftvec, sQiu , fi^t counaître pelui de Tapote-

L# densité de l-origèue, ipii est ^^uetem^t eouuue, «ert à établie, pac le ealeul, le volume de ce gaz correspQud^t k Vaugment^tiou de poida du tube eHdbmétrique, et Vm eomp^e ce vplume à celui de rasete.

Ui densité de Teapte éUmt éga^emantoQuuue, ou peut tr^usfoimer avee facilité son volume eu poids.

proc<|l0 de IIM, DnniM et Bonsslnçanlt.

MM. Dumas et Boussingault ont exclu toute appréciation de volume dans Tânalyse de Tair atmo^p^^iqu^, ^ d^tenuûiant directement par la balance Toxigène et Tazote de Fair (pi. 8 , fig. 1).

L'appareil employé par ces deux chimistes consiste en un ballon vide d*air, communiquant avec un tube plein de cuivre métallique réduit par l'hydrogène, dont le poids a été exactement fixé, et garni de robinets destinés à faire le vide dans Tint^eur du tube.

Le cuivre étant chauffié au rouge, on ouvre le robinet par lequel arrive Tair, qui se dépouille de son acide carbonique et de sa vapeur d'eau en traversant une série de tubes contenant de Facide sulfurique divisé par la pierre ponce et de la potasse en dissolution concentrée ou en firagmehts.

L'air se précipite dans le tube et cède aussitôt son oxigène au métal. Au bout de quelques minutes, on ouvre le second robinet, ainsi que celui du baHon, et Fasote, passe dans le ballon vide.

Les robinets demeurent ouverts, et à mesure que Fair afflue dans le tube, il y abandonne son oxigène ; le gaz qui pénètre dans le ballon est donc de l'azote pur.

Quand le ballon est presque entièrement rempli d'azote, on ferme les robin^. On pèse séparément le ballon et le tube pleins d'azote, on y fait le vide ; puis on pèse de nouveau.

La différence de ces pesées donne le poids du gaz azote.

L'oxigène est représenté par l'excès de poids acquis pendant Fexpérience pat le tube contenant le cuivre.

A représente un ballon de 10 à 15 litres de capacité, dans lequel on a fait le vide et dont on détermine le poidà avec précision.

Ce ballon communique avec le ^ube eudipmétrique BC en verre réfr^ ctaire, rempli (i^ cuivj'e jnétallique ; ce tube porte depx robinets ft, R', §efT vant à faire Ip vide dans Tintérieuf ; le poids du tube doit être déterminé très exactement.

L'air qui arrive dans le tube, et qui s'y trouve appelé par le fe^llop A servant d'aspirateur, passe d'abprd dans un appareil à boules dp I^iebi^D, qui contient uije dissolution concentrée de pqtassp; les deu]^ \vi>^ en M, E, F, sont remplis de pierre ponce humectée d'une dissolution de potasse; les deux autres tubes G, H, sqnt pleins 4^ potasse en ipprce^ijx.

Ces cinq premiers appareils absorbeift l'acide carboi^ique de l'air.

Le tube de Liebig I contient de l'acide sulfurique récemmetjj bp^UH \ les tubes J , K , sont pleins de pierre ponpe humectée d'acide sqlfuriqi^e ; ces derniers tubes absorbent çqmpléteipent l'eaij.

La pierre ponce, humectée d'acide sulfurique, doit avoir éié préglabjement palcinée avec cet acide, sans quoi elle pourrait dégager, soqs Vjpfluence de l'acide sulfurique, des vapeurs d'acide cUorhydriqqe cjui reqdraient l'^alyse inexacte»

Dosaf e de reaa contenoe é^^^ rnijr.

L'air atmosphérique contient toujours une certaine quantité de vapur aaueuse. Pour reconnaître la présence de la vapeur 4*^^U » U suffit de laisser pendant (juelque temps dans l'air un flacon ren^pli 4e glace; oq le voit bientôt se recouvrir pî:térieurement d'une cQUche à humidité qui provient de la condensation de la vapeur d'e^u contenue dans l'atmosphère.

Des corps avides d'eau, tels que le chlorure de calcium^ ^^V^ tasse, etc., servent aussi à constater la présence de l'humidité aimosphérique.

Ces corps, abandonnés à l'air, augmentent de poids en absorbant une certaine quantité d'eau qui les f^it tomber en djélique^cencjB.

Pour déterminer avec exactitude la proportion d'eau contenue dans l'air, pu fait p^i^ser lentement un vplume connu d-air, par ei^nple SO ou 30 litres, ay ipoypn d'un appareil h écmilôment, dans un tube vempli de fil^pii^ti$ d'amiante imprégnés d'acide sulfuviqifis Gcmcentré. L'aeidesulr farique F^nt soul^Bi^t l'humidité de l'air, et n'absorbe ni Voxigène, ni l'azote, ni l'acide carbonique.

Le tube a été pesé ex^oteoient avant l'^pMenoe; il »! pesé après : son augmentalion ^e poids fait oonndtre la {Nnoportion d'hufnidité contenue dans l'air, dont le volume est indiqué exactement pas la propor^ tien d'eau qui 9*est écoulée.