GAZ QUI SE DÉCOMPOSENT MUTUELLEMENT

Il existe un grand nombre de gaz qui se décomposent mutuellement, et ne peuvent, par conséquent, exister simultanément dans les mélanges gazeux. Certains gaz réagissent les uns sur les autres en l'absence de la lumière et de l'humidité; mais dans un grand nombre de cas, l'intervention de la lumière et de l'eau est nécessaire pour amener une décomposition.

Les gaz qui contiennent un ou plusieurs éléments combustibles, c'est-à-dire du carbone, de l'hydrogène, du phosphore, du soufre, etc., ne peuvent exister en présence de l'oxygène à une température élevée, ou sous l'influence d'une étincelle électrique. Leur analyse est fondée sur cette décomposition même. L'acide carbonique seul fait exception, parce qu'il représente le dernier terme de l'oxydation du carbone. Ce

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que nou8 allons dire se rapportera aux gaz considérés à la température

ordinaire :

l*" L'oxygène sec ou humide ne peut exister avec le bioxyde d'azote. 2^ L'oxygène humide décompose les hydrogènes phosphore^ arsénié et siiicié, ainsi que les acides sulfhydrique^ tellurhydrique et sélénhy-* drique^ les acides bromhydrique, iodhydrique, et même i la longue l'acide chlorhydrique; l'acide sulfureux est changé par l'oxygène humide en acide sulfurique.

3^ Le chlore sec ne peut exister, à la lumière directe ou même diffuse, avec l'hydrogène. Il décompose dans l'obscurité le gaz oléfianU et sous l'influence de la lumière^ le gaz des marais, le bicarbure d'hydrogène, le méthylène^ les hydrogènes phosphore et arsénié. H détruit instantanément les acides sulfureux, bromhydrique^ iodhydrique, snlihydrique, sélénhydrique^ tellurhydrique ^ le bioxyde d'azote, l'ammoniaque et le cyanogène ; il s'unit à l'oxyde de carbone pour former de l'acide chloroxycarbonique.

k* Les acides hypochloreux, chloreux et hypochlorique produisent, en général, les mêmes décompositions que le chlore. . 5^ L'acide sulfureux ne peut exister avec l'hydrogène phosphore ou l'hydrogène arsénié, avec les acides sulfhydrique, sélénhydrique et tellurhydrique.

6^ Le cyanogène ne peut exister avec l'ammoniaque et avec les acides sulfhydrique, tellurhydrique et sélénhydrique.

7^ L'hydrogène phosphore s'unit directement aux acides iodhydrique et bromhydrique.

S"* L'acide chlorhydrique détruit les acides hypochloreuxi chloreux et hypochlorique.

9^ Les gaz acides ne peuvent exister avec le gaz ammoniac»

OPÉRATIONS GAZOMÉTRIQUES.

Après avoir vu par quels caractères on peut distinguer les différents gaz les uns des autres, il nous reste à faire connaître les méthodes que l'on emploie pour faire l'analyse quantitative d'un gaz composé ou d'un mélange gazeux. Quand le mélange gazeux est formé des gaz qui ont été étudiés dans la chimie minérale, les procédés sont en général assez simples ; mais lorsqu'il s'agit de faire l'analyse d'un mélange d'hydrocarbures^ le problème est souvent très-complexe, et il exige alors autant de sagacité que d'adresse. Mais, avant d'aborder ces questions, il est des points sur lesquels nous devrons d'abord insister, et ces points sont relatifs à la manière de recueillir les gaz, de les transvaser et de les mesurer, opérations qui demandent toutes une grande attention, car c'est en elles que se résument la plupart des difficultés pratiques qui se présentent dans l'analyse des gaz*

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Manière de regueilur les gaz. — Les gaz se recueillent généralement dans des vases de verre, cloches, éprouvettes ou pipettes, sur Teau ou sur le mercure. L'emploi de l'eau doit être le plus souvent rejeté, soit parce qu'elle dissout des quantités variables des différents gaz, soit, parce qu'elle se prête très- facilement à leur diffusion. En effet, l'air extérieur, par exemple, se dissout dans l'eau, et cette dissolution, se trouvant en présence d'un autre gaz, celui qui est contenu dans l'éprouvette ne se trouve plus dans les mômes conditions de pression qu'à l'air libre, puisque si l'air atmosphérique manque tout à fait dans l'éprou-vette, sa solution se trouvera dans le même cas que si l'on faisait le vide au-dessus d'elle: l'air s'en dégagera par conséquent et viendra se mélan-* ger au gaz de l'éprouvette ; celui-ci, par un phénomène analogue, sortira en partie du vase qui le contient^ plus ou moins vite, suivant sa solubilité dans l'eau ; et^ au bout d'un temps variable, la composition du gaz de l'éprouvette éprouvera des variations plus ou moins considérables.

L'emploi du mercure est d'un usage plus général*

Dans bien des cas, on est obligé de recueillir les gaz sur l'eau : ainsi, les gaz qui se rencontrent dans la nature^ qui se dégagent des sources ou des évents volcaniques.

Quand on veut recueillir les gaz d'une source, on plonge dans celleci un tube étiré vers son milieu et fermé par le haut, la partie inférieure est munie d'un entonnoir. Lorsque le tube est rempli de gaz, on le retire delà source en ayant soin de ne pas permettre le mélange du. gaz avec l'air; puis^ h. l'aide d'un chalumeau, on ferme le tube à sa partie effilée.

Pour recueillir l'air dans une localité, dans le but de l'analyser, on peut suivre la méthode suivante, recommandée par M. Regnault {Ann. de chimie et de physique, S" sér., t. XXXVI, p. 306).

On emploie des tubes de verre terminés par deux pointes ouvertes. Ces pointes sont très-fragiles; pour éviter qu'elles ne soient cassées dans les transports, on les recouvre par deux petites cloches mastiquées par-dessus.

Pour faire une prise d'air, on ramollit le mastic, on détache les deux petites cloches, et Ton met une des parties effilées en communication avec un soufflet^ à Taide d'un tube de caoutchouc ; enfin, on ferme hermétiquement le tube au moyen d'une lampe à alcool, en étirant les pointes; puis on remet les petites cloches de verre, pour protéger les pointes.

C'est une disposition analogue qu'ont adoptée MM. Ch. Sainte-Glaire Deville et F. Leblanc, pour recueillir les gaz rejetés par les évents volcaniques ; seulement, le tube était entièrement fermé à l'une de ses extrémités, et l'on y avait fait le vide à l'aide de la machine pneumatique. Pour recueillir le gaz, on introduisait le tube dans les crevasses, en le maintenant vertical et la pointe en bas; une fois en position» (m brisait

dSa OPÉRATIONS 6AZ0MÉTR1QUES.

sa pointe à Taide d'un mécanisme très-simple : Tair s'y précipitait. Puis en retirait le tube après avoir fait plonger par le même mécanisme sa pointe dans du mercure ; une fois à Tair libre, on en fermait la pointe au chalumeau, sans en faire sortir Textrémité du niveau du mercure.

(MM. Ch. Sainte-Glaire Deyille et Leblanc, Ann. de chim. et phyt.^ t. LU, p. 8.)

Quant aux gaz qui se dégagent dans le^ réactions chimiques, on les recueille, soit sur l'eau, soit^sur le mercure, mais il vaut toujours mieux faire usage de ce dernier liquide.

M. Bunsen (1) a fait connaître un appareil très-commode pour re« cueillir les gaz dans ces circonstances.

L'appareil se compose d'une éprouvette de verre remplie de mercure dans laquelle on peut enfoncer^ à différentes profondeurs^ une cloche maintenue par un support. Dans l'intérieur de.cette cloche qui sert de réservoir à gaz, s'élèvent deux tubes de vei're munis extérieurement de robinets de caoutchouc : l'un de ces tubes amène le gaz, l'autre sert de tube abducteur. Pour remplir la cloche, on l'enfonce dans le cylindre, et on k maintient le plus bas possible, en ayant soin toutefois que le niveau intérieur du mercure n'atteigne pas l'orifice des deux tubes qui s'y élèvent; on met ensuite le tube d'entrée en communication avecla source qui produit le gaz que l'on veut recueillir. Quand on a expulsé tout l'air de la cloche, on ferme le tube de sortie, et l'on remplit la cloche en la soulevant à mesure qu'elle se remplit, puis on ferme le tube d'entrée. Pour en retirer le gaz, on adapte au tube de sortie un tube capillaire, et l'on fait sortir le gaz en descendant la cloche dans l'éprouvette.

Un autre appareil, d'un usage [plus facile, consiste en une fiole de verre fort, munie d'une tubulure inférieure dans laquelle on engage, i l'aide d'un bouchon de caoutchouc, un tube se recourbant vers le haut La partie supérieure de la fiole est munie d'une pince à caoutchouc et d'un tube abducteur. On commence par remplir l'appareil de mercure; on y fait arriver le gaz à analyser par la tubulure inférieure, en maintenant celle-ci sous le mercure, puis on y adapte le tube recourbé verticalement. Pour transvaser une partie du gaz ainsi recueilli, on adapte le tube abducteur rempli de mercure, et, desserrant la pince à caoutchouc, on verse du mercure par le tube vertical : le gaz sort alors par le tube abducteur.

Une autre méthode pour transvaser le gaz, très-fréquemment usitée en France, et qui donne de bons résultats, consiste dans l'emploi de la pipette de M. Doyère. La construction de cette pipette a déjà été indiquée tome P', page 300, nous y renvoyons le lecteur; ainsi que pour ia

' (t) M. Bansea a publié un excellent Traité sur les méthodet gaxométriques. Gè lirre; indispensable à tous ceux qui iVcupent de l'analyse des gas, a été traduit en français par M. Th. Schneider (Paris, Victor Masson et Fils, i toI. in-8, 1858).

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description de reudiomètre de M. Regnault (tome I*% page Wl), qui sert aussi au transvasement des ga^»

Mesuee deb gaz. *^ La mesure du volume des gaz est une opération très-minutieuse : elle exige des corrections relatives à la température et à la pression; les appareils dans lesquels se font les lectures doivent ûive gradués avec exactitude et vérifiés un à un. Nous n'entrerons pas dans le détail de la construction de ces appareils, mais nous feront connaître les précautions à prendre pour avoir des mesures exactes et comparables.

La température du local où se font les lectures doit être aussi oon-* stante que possible. Les opérations se font sur une grande table munie de rebords, pour que le mercure qui y tombe puisse y être retenu; la table porte deux montants munis de supports destinés à maintenir, Tun un baromètre, et l'autre la cloche ou Teudiomètre dans lequel se trouve le gaz à mesurer.

La mesure des gaz se fait dans des eudiomètres ou dans des tubes à absorption gradués. M. Bunsen opère les détonations eudîométriques dans un eudiomètre gradué de 30 millimètres de diamètre et de 500 à 600 millimètres de longueur; sa capacité est d'environ 160 centimètres cubes. On emploie aussi parfois des eudiomètres plus grands. Le verre de ces instruments n'a guère que 2 millimètres d'épaisseur. A la partie supérieure de ces eudiomètres se trouvent scellés deux fils de platine qui s'appliquent intérieurement sur les parois du fond; et dont les ex<trémités sont éloignées Tune de l'autre de 1 à 2 millimètres ; c'est entre ces fils que l'on fait éclater l'étincelle. La figure 21 représente un tel eudiomètre dans la position qu'on lui donne pour faire passer l'étincelle; il est couché dans une rigole ee\ ad est une cuve à mercure de bois, garnie d'une glace sur chacune de ses grandes faces.

Pour observer le volume du gaz, on redresse le tube verticalement, et on lit les divisions avec un cathétomètre.

9&a . OPÉRATIONS GAZOMÉTRIQUES.

Lorsqu'on fait usage d'un autre eudiomètre« on opère le transvase^ ment du gaz dans un tube gradué,. *à Taide de la pipette de Doyère, ou à Taide de l'appareil de M. Regnault.

Après avoir déterminé exactement le volume du gaz, il faut faire subir à cette mesure plusieurs corrections relatives à la température et à la pression. Pour cela^ on observe le niveau du mercure dans le tube gradué et le niveau extérieur, ce qui donne la différence de niveau ex* primée en millimètres ; puis on note avec soin la température donnée par un thermomètre placé à côté de la cloche graduée, et la pression atmosphérique. Enfin, il est une dernière correction que l'on est souvent obligé de faire subir au volume gazeux pour le ramener au volume normal, c'est celle qui se rapporte & la tension de U vapeur d'eau, lorsque le gaz est humide*

CoRBEcnoii &ELATIVE ▲ LA. TEXPfiUTURS.— Tous Ics gaz sc dilatent de la môme manière, et leur coefficient de dilatation est le môme pour tous les degrés du thermomètre. Ces lois ne sont pas absolument vraies, mais on peut néanmoins les considérer comme telles, les anomalies auxquelles elles sont sujettes étant tout à fait insignifiantes dans les circonstances où Ton opère. Le coefficient de dilatation des gaz, c'est^ à-dire la quantité dont un gaz augmente de volume pour une éleva* tion de température de l"" centigrade, a été déterminé d'abord par Gay-Lussac, à 0,00375; les déterminations de M. Regnault ont fixé ce coefficient à 0,00367, et c'est ce dernier chiffre qui est généralement adopté.

Gomme ce coefficient exprime l'augmentation de volume pour 1 '^, cette augmentation pour r sera exprimée par:

et l'unité de volume sera, à cette température: