CHIMIE SPÉCIALE

VAATIX AVOaOAVIÇVX.

OXTGilfB.

jiir du feUj air vUal^ air pur^ air dipUogistique^ air éminemment respirable.

De tous les élëmens qui constituent le monde que nous habitons, Toiygène est un des plus répandus et des plus importans à connaître.

A l'ëtat de fluide élastique, il fait partie de l'atmosphère terrestre ; combiné avec d'autres élémens, il constitue l'eau, les matières organiques et plus de la moitié des espèces minérales ; soupçonné ))ar Géber au neuvième siècle , indiqué par Basile Yalentin et par Eck de Sukbach au quinzième siècle , dé-^ montré par Jean Rey deux siècles après, ce n'est qu'au mois d'août 1774 qa'îl fut isolé et découvert par Priestley. C'est à Lavoisier que l'on doit d'avoir fait connaître le rôle immense qu^il joue dans la nature et dans la plupart des phénomènes chimiques.

L'oxygène, d^agé de toute combinaison, est un fluide éminemment élastique , que nulle pression, nul refroidissement n'ont pn fSûre changer d'état. Sa puissance réfractive est de o,oo544» selon Duloog. Son poids spécifique, au contraire, est ^us grand que celui de ce fluide et = i , io57 d'après les dernières expériences de MM. Dumas et Boussingault. Sa chaleur spécifique à volume constant est égale & l'unité; sous une pression constante, elle a la même valeur, celle de l'air étant le terme de comparaison , d'après les expériences de Dulong.

Le gaz oxygène ^\ incolore et inodore comme l'air que nous

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re spiroDS. Comme lui, il entretient la combustion ; maisavecnne telle énergie quHl est impossible de les confondre. Si l'on renverse une éprouvette pleine de ce gaz en maintenant son ouverture fermée , si on la débouche alors et si l'on y plonge quelque corps combustible qui présente un point d'ignition, à l'instant même, ce corps s*embrase et brûle en répandant la plus vive lumière.

La plupart des élémens chimiques peuvent s'unir directement avec l'oxygène, et si la température est suffisam- . ment élevée, la combinaison s'effectue avec chaleur et lumière. Le charbon,le soufre, le phosphore placés sur une coupelle d'os suspendue après un fil métallique et plongés dans un flacon i large ouverture, rempli d oxygène, après avoir été enflammés, y brûlent aveb un tnagnifique éclat. Le phosphore surtout donne lieu à tme lumière si blaïkche, si éblouissante, que l'œil peut à peine la supporter. Plusieurs métaux et même le fer et Tacier brûlent vivement dans l'oxygène. Un ressort de montre détrempé en le faisatit chaufier jusqu'au rouge,, plié eti tire^bouchdU, et fixé au centre d'utie broche (bouchon plat),pourra brûler dans uh flsicon plein de ga2 oxygène, si On l'y introduit après y avoir mis le feu avec un peu d'amadou fixé à son extfdmtté libre.

La combustion est rapide, violente et a lieu à une température si élevée que les globules qui proviennent de la Aision et de la combustion incomplète de racier, peuvent traverser une couche d'eau de deux centimètres d'épaisseur, fondre le fond du tase de verre et s'y enchaiounef .

Une combustion quelconque alimentée par l'oxygène développe une température tellement élevée que celle de nos meilleures forg«»s ne peut lalteindre.

On peut faire facilement des expériences sur cet objet avec un appareil fort simple* Cet appareil se compose essentiellement d'une vessie, d'un chalumeau et d'une boite.

Une Tessie, munie d'iin robinet, TÎdée d'aif parla pression, est attacbëe i un Inbe commaniquant a^ec un appareil propre i donner de Toiygètie* Lorsque k Vessie est pleine de ce gaa, on fise nn idutlumeau dans son col. La Vessie est ensuite introduite dans une boite, dont une paroi rertioale est pereëe d'an Iron pour laisser passer le chahunean. On recouvre la vessie avec une planche et sur cette plauche on pose un poids de 10 kilogrammes. Si Ton ouvre alors le robinet de la vessie et si Ton dirige le jet de gax oxygène au travers de la flamme d'une lampe à alcool , cette flamme est déviëe et se termine en une pointe latérale, à l'eztrëmitë de laquelle la température ae trouve tellement élewée que l'on peut y fondra le cristal de roche et le platine qui semble brûler en •outillant.

Le gas protoxyde d'azote entretient la combustion avec presque autant d'énergie que le gaz oxygène* En étudiant ce gaz, on verra par quels moyens ils peuvent être distingués.

L'or et le platine résistent à l'action du gaz oxygène, à toutes sortes de température.

A l'état de combinaison, l'oxygène peut revêtir une foule de formes et d'aspects. Il fait nécessairement partie des oxydes^ des oxacides et des oûsyselsj qui ne pourraient exister sans lui.

L'eau peut dissoudre 0,087 ^^ ^^ volume de gaz oxygène sous la pression moyenne de l'atmosphère et à i5" de température. Cette faible quantité de gaz suiât pour entretenir la respiration des animaux aquatiques.

Le gas oxygène n'est employé dans les arts que parce qu'il fait partie de lair; mais on ne saurait douter que la haute température qu'il permet d obtenir donnera naissance i quel«cpie nouvelle industrie qui en nécessitera l'emploi.

Le gaz oxygène n'est point usité en médecine, on a cherdië à l'employer dans quelques cas d'asphyxie, mais on n'en a ja^ mais tiré de bien notables avantages*, U eit pourtant très pro«

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bable qu'il doit être propijp à iianiiiier une respiration presque éteinte. Lorsqu'on plonge des animaux dans ce gaz, ik paraissent très vifs, très animés; mais bientôt ils sont abattus, et il est probable qu'ils finiraient par y périr à cause de la surexcitation qu'ils y éprouvent.

L'oxygène présente des relations chimiques très évidentes avec le soufre, le sélénium et le tellure, c^est4-diie que tous ces corps jouent le même rôle dans la constitution des molécules; aussi, réuni avec ces trois corps, constitue-t-il le groupe des oxoïdes. Toutefois ce groupe a été démembré par les raisons qui ont été exposées page 3o4*

Extraction de V oxygène. — • Quoique l'oxygène existe dans un grand nombre de composés, il en est peu dont on puisse l'extraire facilement et dans un état suflBsant de pureté. Le corps auquel on donne généralement la préférence & cause de son bas prix est le bi-oxyde de manganèse. Voici la manière d'opé,rer : introduire du bi-oxyde de manganèse d'Allemagne, pulvérisé , dans une cornue de grès que l'on remplit jusqu'à son col ; ajuster un bouchon à cette cornue , et dans ce bouchon que l'on perce, introduire un tube plié en Z , propre à recueillir les gaz. Placer la cornue dans un fourneau i réverbère» S'il n'est pas nécessaire que le gaz oxygène soit sec, on plongera l'extrémité libre du tube dans une terrine pleine d'eau, on la recouvrira avec un test de terre cuite, perce* échancré et renversé.

Il faudra chauffer lentement le fourneau dans la crainte de rompre la cornue. Au commencement de l'opération, il se d^agera d'abord de l'air qui sera chassé de la cornue par la chaleur, il ne faudra point le recueillir. Lé dégagement de cet air se ralentira, et bientôt après, lorsque la cornue deviendra rouge, un nouveau gaz apparaîtra : ce sera l'oxygène. Les premières portions de ce gaz seront impures, parce que le restant de l'air des vases s'y trouvera mêlé ; mais lorsque l'on verra que

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le gis entretieDt ënergiquement la combustion, on recouvrira le test avec une ëprouvette renversée et pleine dcau.

Le gaz , moins dense que Teau, s'ëlèvera dans Tëprouvette; lorsqu'elle en sera presque pleine, on la soulèvera doucement , en ayant soin que sa partie inférieure ne s'dlève pas au-dessus do niveau de l'eau, on passera une soucoupe entre elle et le test, alors on pourra Tenlever et la mettre de côté. On la remplira par une autre éprouvette que Pou enlèvera de la même manière. On peut lecaeillir du gaz 03(ygène dans des flacons en usant des mêmes précautions; pour cela, il faut d'abord les remplir complètement d'eau, les boucber avec la main ou avec un petit disque de verre, les renverser, les plonger dans l'eau, et placer leur ouverture an-dessus du trou supérieur du test.

Si l'on désirait obtenir de lozygène sec, il faudrait le recueillir sur le mercure.

En chaufiant le bi-oijde de manganèse, quelque élevée que soit la température à laquelle on le soumette, il ne peut perdre que le tiers de l'oiygène qu*il contient, et il se trouve ainsi transformé en oxyde rouge, que l'on nomme aussi quelquefois oxyde un et un tiers. Cette transformation se trouve indiquée dans l'égalité suivante :

3MnOa = Mns04 + aO.

Le bi-oxyde de manganèse donne ainsi : o,i 19 de son poids d'oiygène , ce qui équivaut à 83 lit. 9 pour i kilog., à o** et à 76 cent, de pression atmosphérique.

Le bi-oxyde de manganèse , chauffé arec Tacide aulfurique

446 HTMoaàiiB.

concentré dans une oomue de verre, peut dennef k moUiedc

l'oxygène qu'il contient; il passe alors k l'état de proto^snlfate*

L'azotate dé potasse et l'azotate de soude peuvent donner chacun une très grande quantité d'oxygène à un prix peu élevé; mais ce gaz cesse d'être pur vers la fin de l'opération, il faut donc cesser de le recueillir lorsqu'il ne rallume plus les corps en ignition avec la même vivacité.

Lorsque l'on n'a besoin que d'une petite quantité de gaz oxygène sec et pur, on l'extrait du chlorate de potasse fonda. Pour cela on chauffe oe sel dans une petite cornue, ou dans un simple tube fermé à une extrémité.

Le bi-oxyde de mercure , l'oxyde d'argent et l'oxyde d'or peuvent donner de l'oxygène rien qu'en les ohau&nt ; maïs on n'en fait point usage à cause de leur prix trop âewéi

HYDROGÈNB.

Air inflammable*

L'hydrogène libre n'existe point dans la nature , il ne s'y trouve qu'à l'état de combinaison dans l'eau et dans les êtres organiques. On le rencontre encore dans le chlorure hydrique de volcans, dans le sulfure hydrique qui émane de quelques eaux snUurvQsee et dans les espèces minérales que Ton dit hy-* dratées.

On ignore à qui la découverte de l'hydrogène est due^ il était connu sous le nom d'oîr inflwnmable , ce n'est que vera 1777 qu'il a été étudié avec quelque soin par Cavendish«

L'hydrogène dégagé des combinaisons est un gaz incolore et inodore, comme l'air que nous respirons; mais il en diffère par une foule de propriétés fort remarquables* Son poids spécifique est le plus faible de tous ceux qui sont connus» il est de o,od88, c'est-â-dire que ce gaz est quatorze foia et demi moins dense que Pair et seize fois moins dense que Toxy* gène. Le poids spécifique de ce dernier gaz étant déterminé avec une grande «lactltude, celui de l'hydrogène serait

* ^, t ou 0,0691, si la théorie de Prout était bien fbndée ,

à moins que la cohérence des particules de ce gaz ne fût plus

faible queoelle de l'oxygène) car sana cela on oonoevrait dif-

fieili9Miit q«e Texpérimce eût donné im nombre plut faible que la réalito.

La pmssance r4fipaoti?e de l'hydrogène est de 0^000277 , selon Dalong ; sa chaleur spëcîBque sons un Tolnme constant on sous une pression constante est ëgale k l'unité, oonmie celles de Pair et de l'oxygène.

Lorsqu'on met le feu au gaa hydrogène , il br&le au contact de l'air en répandant une très faible lumière. Pour faire cette expérience , il faut soulever douoeBient une éprouvette pleine de ce gai aii*dessns du niveau de l'eau dans laquelle elle plonge, et y mettre le feu avec une allumette enflammée.

Si Ton plonge l'allumette dans le gas même 9 elle s'éteint aussitôt; car aucun gaa inflammable ne peut entretenir la combustion.

On a donné le nom de chandelle phi»

loiophique i une fiole surmontée d'un tobe effilé, dans laquelle on a introduit d'avance les matières nécessaires pour obtenir du gai hydrogène. Si l'on met le feu i ee gaa au sortir du tube, après avoir attendu que l'air soit complètement chassé de l'appareil pour éviter une explosion qui peut être dangereuse, lliy« drogène brûle tranquillement, en répandant d'abord une faible lumière qui va en augmentant lorsque l'extrémité du tube rougit*

Si l'on introduit le tube effilé de k chandelle philosophique dans un tube plus large tenu verticalement, en évitant que la flamme touche tes parois, on en« tend un son musical qui peut être modi« fié en faisant varier la hauteur relative des tubes* Cet instrument porte le nom S harmonica chimique. Le son qu'il pro-

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duit paraît dû à une sorte de contraction et de dilatation de la colonne d'air qni circule dans le grand tube , dëtenninée par la condensation de la vapeur d'eau formée par l'union de Thydrogène et de l'oxygène de Tair.

Le gaz hydrogène peut s'unir directement avec le gaz oxygène en mettant le feu au mâange, soit avec un corps embrasé, soit avec une étincelle électrique ; le gaz combustible et le gaz comburant se trouvant mêlés de la manière la plus intime, la combustion a lieu dans tous les points à-la-fois, et donne lieu k une explosion si l'air est frappé par la flamme produite et s'il peut rentrer dans l'appareil. Pour faire cette expérience, il faut choisir une petite bouteille

& parois épaisses, y adapter un bouchon, le retirer, la remplir d*eau et y introduire successivement du gaz oxygène et du gaz hydrogène, de telle manière qae le volume de ce dernier gaz soit double de celui du premier. Cela étant fait, on bouche la bouteille sous l'eau, on l'enlève et on la recouvre soigneusement avec un linge pour éviter le danger qui résulterait de sa fracture. On la tient horizontalement, on la débouche et l'on y met le feu avec une allumette, en ayant soin de ne point placer les doigts en face de l'ouverture de la bouteille.

Si l'on faisait l'expérience précédente avec des ga« bien secs, on verrait que les parob du vase seraient humides après l'explosion. L'humidité proviendrait de l'eau formée par la réunion des deux gaz. C'est en faisant cette expérience , cjui peut paraître insignifiante, que l'on a deviné la composition de l'eau. Idée qui a été la source des plus importantes découvertes.

Le gaz hydrogène exige exactement la moitié de son volume de gaz oxygène pour brûler complètement. On peut prouver cela facilement en enflammant ces deux gaz dans un endiomètre (p. 35a), au moyen d'une étincelle électrique. Si l'on a pris des quantités quelconoues de ces deux gaz, mais mesurées avec soini si Ton consute la nature du gaz ^i reste après U

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comlnistioii, et si Ton en détermine exactement le volume, on trouve que les quantités combine'es sont exactement dans le rapport indiqué (Voy. p. 466-4679 comment on peut mesurer exactement le volume d'un gaz).

L'hyditigëue ne s'unit directement qu'avec l'oxygène et le chlore, encore n'est-ce qu'à une température très élevée; mais on n'en connaît pas moins une foule de composés dont il fait partie. U s'unit aussi avec tous les oxoïdes, tous les chloroïdes et tous les azotoïdes, excepté le bismuth peut-être, avec le carbone, avec l'oxygène; avec l'azote, avec ces trois derniers corps, il forme presque toutes les matières organiques. H est probable qu'il se combine avec le fer, l'argent et le cuivre à une température rouge ; au moins ces corps sont-ils modifiés d'nne manière fort remarquable lorsqu'on les recuit dans un courant de gaz hydrogène sec: le fer devient très dur; l'argent et le cuivre deviennent au contraire fort mous et acquièrent une souplesse presque égale à celle du plomb.

Lorsqu'on dirige un jet d'hydrogène sur du platine en éponge au contact de l'air, ce métal rougit et bientôt le gaz s'enflamme. On a profité de cette propriété pour faire un briquet particulier.

La faiblesse du poids spécifique de l'hydrogène fait que Ton a sougé de bonne heure k l'employer pour remplir les aérostats; mais depuis quelques années on lui a substitué avec avantage le gaz provenant de la distillation de la houille. Ce dernier gaz est moins coûteux , on se le procure facilement dans les villes où on l'emploie pour Téclairage , et , si son poids spécifique est beaucoup plus grand que celui de l'hy*drogène , il a le précieux avantage de se mêler beaucoup plus lentement avec l'air , et de permettre aux aéronautes d'entreprendre des voyages d'une certaine durée.

Oki calculera facilement ce qu'il faut de matières premières, zinc et acide sulfurique , pour remplir un ballon d'une capacité donnée, en sachant qu'un litre d'hydrogène pèse 0, gr. 0893 à o^ et à 76 cent, de pression barométrique.

Extraction de rhydrogèru!. On peut se procurer du gaz hydrogène par plusieurs procédés difTérens. Un des moyens les pins simples consiste à décomposer le sulfate polyliydrique par le zinc ou le fer» Pour cela on introduit de la grenaille de sine dans une 6ole , on y ajoute de Veau jusqu'aux deux tiers Tt It ' 29

45o BYMoatett.

Se w capacité , et on y verse oisaite on pea de eulbte hfin»

que ordinaire , le gaz se dé* gage bientôt^ ai la réaction a'ëuit point asses vive, on augmenterait la quantité de sulfate hydrique. L'appareil suivant est fort commode en ce qu'il permet qu'on y introduise de l'eau on du sulfate hydrique sans Pouvrîr. Pour cela on verse ces liquides

par le tube 6xé à la tubulpre moyenne du flacon. Ce tube permet l'entrée du liquide et ne peut donner issue qu'i une très minime partie du gaz. Cette quantité de gai est même nulle si Ton a en le soin de rétrécir le tube à sa partie inférieure.

Il fant 5 gr. 768 de linc, ou 4 gf • 843 de fer et 8 gr. 765 de sulfate monohydrique pour obtenir un litre de gaz hydrogène i la température o,*" et à 76 cent, de pression barométrique.

La plus petite quantité d'eau possible pour que tout le sulfate monohydrique soit employé correspond à 7 équivalens pour un de ce composé , plus ce qui est nécessaire pour dissoudre le produit 9 c'est- à'^dire qu'il faut environ a6,^8 d'eau pour les quantités ci-dessus isidiquées.

La réaction est indiquée par Ttigalilë suivante :

SO3, « HO + Zn + Aq = SO3, ïoO, 7 HO + Aq + H.

Pour expliquer U production de lliydrogèiM par oe procédé , oa adiMt |éeéniement que l'esu est décomposée sous l'influence combinée dn zinc et et Vacide sulfurîqne ; mais elle n*a lieu bien évidemment que parce que fera «ntre en combinaison avec l'acide snifiirSqne; alors le zinc ne fait que déplanr lliydrogèM du sulfate hydrique* fl résulte d'expérienoes qne j*at fait entreprendre dans mes labofAloires par M. Vivied» qnn la réaction n'est complète que dans les conditions que j'ai indiquées, que les acides a u» deux, trois, quatre équivalens d'eau, n'attaquent le zinc que très faiblement , et les derniers dans l'espace de plusieurs jours. Le sulhfe de zinc étant SOt, ZnO, 7 HO, il faut que le sulfate bydriqiie équivalant 80s, HO, 7 HO ioit formé pour q«e la rénctioa ait lîea lunnililcment; cnoora ftuMI,

nàx. 45 t

coane {e l'aï ëi, a^Mlcr la q^mtité à'fm nitmdH pour iisioudm le aulfatt qui se produit.

On obtient encore de lliydiogèot, même plm p«r qne le prêchent I en décomposant Fean par le fer i une tnpéniture ëieyée. Pour cette opération, on introduit de la Ummure de fer dans nn canon de fusil ouvert aux deux extrémités, que l'on a en soin de luter par le milieu pour qu'il ne se détÂiore pas trop au fen. A une extrémité de ce canon on ajuste une petite cornue de verre contenant de l'eau. A l'autre extrânité , on adapte un tube propre k recueillir le gaz. On chauffe fortement le tube et l'on y fait passer lentement la vapeur d'eau qni se décompose au contact du fer i elle lui cède de l'oxygène qui le fait passer à Tétat d'oxyde noir, et ^hydrogène devient libre. On a :

4H0 + 3Fc = fezQj + 4H.

On prétend que le gax hydrogène préparé pav ce detnier procédé n'est point inflammable au contact de l'air par réponds de platine.