CHAPITRE IV

Du dégagement d'éleclricité dans les actions chimiques.

Nous avons posé en principe que, toutes les fois que les molécules des corps perdent leur position d'équilibre par une cause quelconque, il y a dégagement d'électricité 5 nous l'avons prouvé quand elles sont ébranlées, séparées par des actions mécaniques ; il s'agit de montrer actuellement qu'il en est encore de même quand les éléments des corps se séparent ou se réunissent pour former de nouvelles combinaisons. Les expériences qui vont suivre ne laisseront aucun doute à cet égard. Nous allons étudier successivement le dégagement de l'électricité : 1° dans la réaction des dissolutions les unes sur les autres ; 2*^ dans la réaction des acides ou des dissolutions salines sur les métaux ; 3° dans la réaction de deux métaux différents sur un ou plusieurs liquides ; 4° dans la combustion ; 5° dans la décomposition chimique; 6° dans ladécompositionde l'eau oxygénée par divers corps; 7° dans les dissolutions en général ; 8° dans l'action chimique de la lumière; 9° et enfin dans les actions capillaires.

Le dégagement de l'électricité dans les réactions chimiques a été longtemps un sujet de controverse entre les physiciens et les chimistes, attendu que les moyens d'expérimentation manquaient pour mettre ce fait en évidence, et surtout pour en faire connaître les lois; mais la découverte d'OErsted a mis à notre disposition des moyens tels que nous pouvons résoudre aujourd'hui complètement cette question. Laissant de côté les essais plus ou moins infructueux qui ont été faits pour parvenir à sa solution , abordons de suite les faits généraux.

Présentons d'abord quelques exemples du dégagement d'électricité dans les actions chimiques pour en avoir de suite une idée nette.

Premier exempte. Lorsque l'on plonge l'un après l'autre dans l'acide nitrique ordinaire les deux bouts du lil de cuivre d'un multiplicateur, on a aussitôt un courant électrique qui réagit sur lai-

41 â TRAITÉ DE PHYSIQUE.

guille aimantée dételle manière que le bout plongé le premier prend au liquide l'électricité positive. Cet effet est dû à la différence des actions chimiques exercées par l'acide sur les bouts du fil , différence en faveur du bout plongé le dernier qui est le plus attaqué, attendu que sa surface est recouverte d'une couche d'oxyde. Dès lors, quand un acide réagit sur un métal , celui-ci dégage de l'électricité négative et l'acide l'électricité positive. Kn exposant les phénomènes thermo-électriques, nous prouverons que le dégagement de chaleur dans la réaction chimique n'est point la cause du phénomène.

Deuxième exemple. Plongeons dans de l'acide nitrique pur deux bouts de deux fils d'or à surface très-propre, en communication par les deux autres bouts avec les extrémités du fil d'un multiplicateur à fil long, il ne se produit aucun effet; mais si l'on ajoute une très-petite quantité d'acide chlorhydrique près de la partie immergée de l'un des deux bouts, l'aiguille aimantée accuse aussitôt, par sa déviation, la production d'un courant électrique; le bout attaqué prend à l'acide l'électricité négative, et lui donne l'électricité positive. Eu remplaçant l'un des fils d'or par un fil de platine, les effets sont les mêmes, c'està-dire, qu'il n'y a production de courant qu'autant qu'on ajoute de l'acide hydrochlorique, et le bout attaqué prend encore l'électricité négative. Cette expérience met hors de doute ce fait fondamental, que lorsqu'un acide réagit sur un métal , l'acide prend l'électricité positive, le métal l'électricité négative. Bien que l'effet produit paraisse simple, il est cependant complexe, comme on va le voir; mais, pour l'analyser complètement, nous allons exposer les effets électriques produits dans la réaction des dissolutions les unes sur les autres.

Effets électriques produits dans la réaction des dissolutions les unes sur les autres.

Lorsqu'un métal est attaqué par un liquide quelconque, il y a toujours production de chaleur, formation d'un composé qui exerce une réaction sur le liquide en-vironnant pendant que s'opère le mélange. Voilà deux causes qui troul)leut l'équilibre des forces électriques : pour l'instant, occupons-nous de la dernière, et commençons par l'examen des effets électriques produits dans la combinaison d'un acide et d'un alcali , l'un et l'autre à l'état liquide. On prend deux capsules en porcelaine, dans l'une on verse une solution de potasse, et dans l'autre de l'acide nitrique ; dans chacune de ces solutions, on plonge une lame de platine que l'on met en communication avec l'un des bouts du fil d'un multiplicateur , et l'on fait communiquer les

Ki-ECTRICITÉ. . 413

deux liquides au moyen d'une mèche de coton ; à l'instant où l'on ferme le circuit , l'aiguille aimantée est fortement déviée, et accuse un dégagement considérable d'électricité ; la direction du courant indique que l'acide a pris l'électricité positive et l'alcali la négative. Si l'on veut avoir des effets plus énergiques, on opère de la manière suivante : on prend une cuiller de platine et une pince de même métal que l'on met en communication avec le multiplicateur; on remplit la cuiller d'acide, et on (ixe entre les branches de la pince un morceau de potasse ; à l'instant où l'on plonge ce dernier dans l'acide, on a un courant très-énergique dirigé comme il est dit précédemment; mais cette méthode d'expérimentation, ainsi que les précédentes, n'est pas à l'abri des objections des physiciens qui admettent des effets électriques de contact indépendamment des réactions chimiques. Pour éviter ces objections, on opère ainsi : on prend deux capsules en platine remplies d'acide nitrique, et mises en communication avec un multiplicateur à fû long avec deux lames de platine; on place les deux capsules à un décimètre de distance l'une de l'autre, et on les fait communiquer au moyen d'une mèche de coton imbibée d'eau , et soutenue convenablement au milieu ; cette mèche , en raison de sa longueur et de la différence de poids spécifique des deux liquides, s'oppose longtemps à leur réunion; vers le milieu, on pose doucement avec un tube, à côté l'une de l'autre, une goutte d'acide et une goutte de la solution alcaline. Tant que les deux gouttes sont séparées, il n'y a aucun effet produit ; mais dès l'instant que leur réunion a lieu , il y a production d'un courant électrique qui annonce que l'acide a laissé dégager de l'électricité positive et l'alcali de l'électricité négative , comme dans les expériences précédentes; dans ce cas, on ne peut attribuer l'effet produit au contact du platine d'une part avec l'acide, de l'autre avec l'alcali, puisque le platine est en contact de chaque côté avec de l'acide nitrique; en substituant d'autres liquides à l'acide et à l'alcali, on a les résultats suivants :

, l'acide hydrochlorique.

I — acétique.

. . J — nitreux.

L'acide nitrique est Vo^^^^i] i,, a\s,o\nt\om ^\c,.\ines. avec 1 j * *

— de nitrate.

de sulfate.

\ — de chlorures neutres.

L'acide nitrique est négatif [l'acide sulfurique.

avec ( — phosphorique.

/ l'acide hvdrochlorique.

L'acide phosphorique est ,;,,f^,,jq,,,

positif avec j j^^ dissolutions alcalines, salines, etc.

On voit que l'acide phosphorique est le plus positif de tous les liquides; or, le contact de Tacide nitrique avec la dissolution de nitrate de cuivre, et en général la réaction d'un acide avec une de ces dissolutions, ne devant être considérés que comme des dissolutions, on doit en conclure que celles-ci produisent des effets électriques analogues à ceux qui ont lieu dans les combinaisons.

Pour observer les effets électriques produits dans la réaction des acides et des alcalis sur l'eau, et des dissolutions neutres les unes sur les autres, on opère de la manière suivante : si l'acide est solide , ou en lixe un morceau entre les branches d'une pince de platine, et on le plonge dans l'eau que contient la cuiller ; s'il est liquide, on plonge d'abord une éponge de platine en communication avec un multiplicateur dans la dissolution acide; on trouve alors que l'eau se comporte comme un alcali : avec les dissolutions alcalines, les effets sont inverses. On tire de là la conséquence que l'eau, en s'unissant à un acide, se comporte comme un alcali, et qu'elle joue, au contraire, le rôle d'acide dans sa réaction sur les alcalis.

Quant aux sels neutres, on ne peut opérer que sur des solutions à différents degrés de concentration , car ils ne sont pas conducteurs à l'état solide. L'expérience prouve qu'avec des solutions neutres celles qui sont le plus concentrées sous le rapport des effets électriques, se comportent à légard de celles qui le sont moins, comme les acides dans leurs combinaisons avec les alcalis. Les doubles décompositions opérées dans la réaction de deux solutions de sels neutres ne donnent lieu à aucun effet électrique ; le mode d'expérimentation est analogue au précédent , aussi ne nous y arrêterons-nous pas. Ce fait prouve que, dans les doubles décompositions, il y a neutralisation complète des deux électricités dégagées, il est nécessaire, d'une part, que les deux solutions soient parfaitement neutres, car l'excès d'acide ou d'alcali de l'une d'elles, en réagissant sur l'eau de l'autre, donnerait lieu à des effets électriques; de l'autre, que les deux solutions renferment des quantités atomiques égales des deux sels.

Lorsqu'une solution de potasse et un acide communiquent ensemble au moyen d'un tube coudé rempli d'eau , il y a réaction de l'a-

cide et de l'alcali sur l'eau, d'où résultent des effets électriques dirigés dans le mtîme sens que si l'acide réagissait iminédiateraent sur l'alcali, et qui s'ajoutent quand les deux solutions communiquent au moyen d'un fil de platine.

Nous venons de voir que les dissolutions , en réagissant les unes sur les autres, donnent lieu à des effets électriques analogues à ceux que l'on observe dans les combinaisons; il faut montrer actuellement comment on peut reconnaître , par ces effets, s'il y a simplement combinaison ou solution, ce qui n'est pas toujours facile en chimie quand les réactions sont tellement faibles qu'il en résulte de si petites quantités de composés qu'il est impossible d'en constater l'existence, ou bien quand il y a de très-faibles variations de température. Pour cela ou opère de la manière suivante, d'après M. Peltier : l'appareil complet se compose de deux multiplicateurs, d'une pile thermo-électrique et de deux capsules en platine. Ou en prend une, que Ion met en communication avec lun des bouts du lîl d'un multiplicateur à fd long, puis un trépied thermo-électrique composé de trois couples, bismuth et antimoine, dont les extrémités inférieures sont de rang pair ou impair, aiin qu'étant échauffées ou refroidies eu même temps , elles produisent des courants dirigés dans le même sens; on pose la seconde capsule en communication avec l'autre bout du fd du multiplicateur sur le trépied ou pile thermo-électrique qui est en relation avec un multiplicateur à fil court, et l'on joint les deux capsules au moyen d'une mèche de coton ou d'asbeste. On verse dans chaque capsnle une dissolution, et les deux dissolutions agissent l'une sur l'autre par l'intermédiaire de la mèche d'asbeste ou de coton. S'il y a combinaison, les deux capsules s'échauffent; celle qui repose sur le trépied lui communique de la chaleur qu'elle a prise, laquelle est aussitôt accusée par l'aiguille du multiplicateurthermo-électrique. S'il y a simplement solution, l'abaissement de température de la capsule produit un courant thermo-électrique dirigé en sens inverse du premier, de sorte que la direction du courant thermo-électrique suffit pour indiquer quand il y a combinaison ou solution, lors même que les variations de température qui en résulteraient seraient excessivement faibles, et exigeraient des thermomètres d'une grande sensibilité pour être appréciées. Nous donnons ici le tableau des résultats obteuuspar M. Peltier sur le sens du courant, la chaleur dégagée dans les réactions de l'eau, des acides ou des sels acides, neutres ou alcalins, ou diverses substances, de sorte que l'on peut \ oir immédiatement quand il y a combinaison ou solution.

J-O-C— -s — '3'S^~'3 — 'wT5'3-CCT3'^'^'3T3'3'e''3-3'r!

o o o m .ra

csï^co cccocct^^^ -^

^fS— i^H-rr"'^'— '

1 M I ! M I Ml ï I ! I 1 ! I I I I I .« I I I I

K « « — -û aj eu 3 a; Oa'aO