CHAPITRE PREMIER

Description et emploi des appareils.

Des appareils.

Après avoir exposé les propriétés générales des forces qui concourent à la composition et à la constitution moléculaire des corps, nous devons nous occuper de Faction de ces mêmes forces sur les molécules de ces corps, prises isolément ou dans leur ensemble, soit pour modifier leur arrangement, soit pour former de nouveaux composés, soit pour modifier leurs propriétés. Nous suivrons à cet égard l'ordre que nous avons adopté dans l'étude de chacune de ces forces ; 'ainsi nous commencerons par l'action de l'électricité.

Toutes les fois qu'une décharge électrique suffisamment énergique, provenant d'une source quelconque, traverse une substance qui lui livre un passage plus ou moins facile , elle y produit un déplacement, une expansion des parties matérielles qui se trouvent sur sa route , d'où résulte une dilatation, un déchirement, une élévation de température qui peut aller, suivant la nature de la substance, jusqu'à l'incandescence, la fusion, la volatilisation, la combustion, ou même la décomposition. Il se produit donc des effets mécaniques ou des effets chimiques. Indépendamment de ces effets , il s'en produit d'autres dont nous n'avons pas à nous occuper ici ; nous voulons parler des phénomènes électro-magnétiques et d'induction dont il a déjà été fait mention dans l'introduction.

L'expansion produite dans les fluides est quelquefois si considé-

2i>8 TRAITÉ DE PHYSIQUE.

rable, que les vases de verre qui les renferment sont brisés. Pour toutes les expériences faites a ce sujet par Beccaria et Kiunersley, nous renvoyons au Traité d électricité , t. IIÏ, p. 149.

Les effets caioriliques produits dans les corps par le passage de l'éleetricité sont ceux qui frappent d'abord; mais comme ils ont déjà été décrits dans le tome F' de cet ouvrage, p. 499, nous n'}' reviendrons pas. Nous parlerons seulement des résultats généraux que M. Edra. Becquerel vient de communiquer a l'Académie des sciences dans un mémoire où il s'est proposé de déterminer les lois du dégagement de la chaleur par le passage de l'électricité à travers les corps solides et liquides. Cette question se rattache au dégagement de la chaleur dans les actions l'himiques, et sa solution peut mettre sur la voie des causes qui concourent à sa production. Le procédé pour mesurer la quantité de chaleur produite par le passage de l'électricité dans les corps solides, est semblable à celui employé par Delaroche et Bérard, pour mesurer la chaleur spécifique des gaz; mais au lieu d'un courant constant de gaz, il a fait usage d'un courant constant d'électricité circulant dans un fil métallique enroulé dans une spirale de verre et plongeant dans un calorimètre d'eau. Voici ces résultats :

1" La quantité de chaleur dégagée par le passage d'un courant électrique dans un fil métallique est en raison directe du carré de la quantité d'électricité qui passe dans un temps donné , c'est-à-dire du carré de la vitesse du courant;

2" Cette quantité de chaleur est en raison directe de la résistance du fil au passage de l'électricité;

3° Quelle que soit la longueur d'un fil métallique , pourvu que son diamètre reste constant, s'il passe la même quantité d'électricité, l'élévation de température de chaque point du fil sera toujours la même ;

4" L'élévation de température des différents points d'un fil métallique est en raison inverse de la quatrième puissance du diamètre.

Relativement à la chaleur dégagée lors du passage de l'électricité dans les liquides, il est arrivé aux lois suivantes :

Lorsque l'électrode positive est de même métal que celui dont l'oxyde forme la base du sel dissous, et qu'il ne se dégage aucun gaz, la quantité de chaleur dégagée suit la même loi (|ue pour les métaux.

Ce résultat démontre que s'il y a dégagement de. chaleur an pôle positif, par suite des réactions chimiques qui ont lieu à ce pôle , ce dégagement compense exactement l'absorption de chaleur nécessaire pour opérer ia décomposition d'une même quantité de sel au pôle négatif.

En soumettant à l'expérience de l'eau rendue conductrice par l'addition d'un acide ou d'un alcali , et si [es électrodes sont en platine , en fijcutant à la quantité de chaleur observée, celle qui serait produite par la combinaison de î'o.xygène et de l'hydrogène dégagés, on obtient des nombres proportionnels à la résistance à la conductibilité , et en raison directe du carré de l'intensité électrique.

En opérant avec différents liquides et des électrodes de diverse nature, M. Edm. Becquerel a constamment trouvé que si au dégagement de chaleur observé , on ajoute la chaleur qui serait produite par la recomposition des éléments séparés , et qu'on retranche celle provenant des combinaisons ayant lieu aux électrodes, on obtient des nombres proportionnels à la résistance à la conductibilité, au passage dans le liquide, et en raison directe du carré de l'intensité du courant. 11 résulte de là que les lois du dégagement de la chaleur produite par le passage de l'électricité dans les liquides sont les mêmes que dans les métaux, si l'on tient compte de la chaleur dégagée dans les actions chimiques , et sont représentées par la formule

dans laquelle q représente la quantité d'électricité qui traverse le li- ((uide dans l'unité de temps ; M un nombre proportionnel à la résistance à la conductibilité, et N la différence entre la chaleur absorbée par les éléments décomposés, et celle qui provient des molécules qui se combinent.

Or, comme les quantités de chaleur dégagée dans les réactions qui ont lieu aux électrodes entrent dans cette formule , on conçoit qu'en opérant sur une grande masse de matière, on puisse déterminer avec exactitude ces quantités de chaleur.

Nous ne ferons pas mention des phénomènes de combustion qui ont lieu quand on fait éclater l'étincelle électrique au contact de l'air à la surface de l'éther, de l'alcool, de la résine, etc., attendu qu'ils sont décrits dans tous les traités de physiques ; notre but étant, avant tout, d'étudier l'action chimique de l'électricité produite, soit par les machines électriques, ^oitpar les apjtareils voltai{|ues simples ou composés, dont les applications aux sciences physico-chimiques deviennent chaque jour de plus en plus importantes. L'ensemble de tous les faits observés relatifs à cette action et à ses ap|)lications, ainsi que les rapports qui les lient, constituent l'électro-chimie dont nous allons exposer les principes généraux, avec des développements suflisamment étendus pour que le lecteur puisse les embrasser dans leur ensemble.

L'élcctro - chimie diffère de la chimie en ce que celle-ci ne fait usage que des affinités et de la chaleur, tandis que la première, outre ces forces, emploie l'électricité. Elle doit donc être considérée comme une annexe de la chimie , comme une des branches les plus importantes des sciences physico-chimiques, puisqu'elle fournit, comme on le verra , une foule de documents pour l'étude des phénomènes naturels.

Nous partirons de ce principe bien établi aujourd'hui/qu'il y a dégagement d'électricité toutes les fois que deux corps réagissent chimiquement l'un sur l'autre, ou bien que l'équilibre naturel des molécules est troublé par une cause quelconque; mais c'est particulièrement l'électricité dégagée dans les actions chimiques dont la quantité est excessive, que rélectro-chimie met à profit dans ses opérations. Depuis Volta , cette électricité , dont on ne connaissait pas bien l'origine , ne servait qu'à faire fonctionner l'admirable instrument dû à son génie ^ et avec lequel Davy, MM. Berzélius, Gay-Lussac et Thénard , etc. , ont obtenu une foule de décompositions et d'effets étonnants d'incandescence. Aujourd'hui on emploie tout simplement l'électricité qui se dégage dans la simple réaction d'un corps sur un autre, pour opérer non-seulement des décompositions non moins remarquables que celles obtenues jadis avec les grands appareils , mais encore des combinaisons qui n'auraient pu se former en employant des forces trop énergiques. On utilise ainsi une force que les chimistes laissaient perdre , parce qu'ils ne savaient pas la mettre en action et n'en connaissaient pas bien toutes les propriétés. Désirant envisager la question sous le point de vue le plus général, nous nous servirons de l'électricité produite, soit seulement dans la réaction de deux corps l'un sur l'autre , soit dans une pile formée de deux ou plusieurs couples à courant constant , soit encore, mais très-rarement, par les machines électriques ordinaires.

Les appareils producteurs simples ayant été décrits t. T'", p. 446 , et les machines électriques étant connues de tout le monde , nous n'en dirons rien ; nous parlerons seulement des perfectionnements apportés aux appareils simples , et des appareils composés dont l'usage est le plus facile, le moins dispendieux , et qui peuvent fonctionner longtemps : cette dernière condition est indispensable quand il s'agit de faire cristalliser des composés' insolubles qui se forment lentement. Les appareils à courant constant, maintenant en usage , ont tous été formés d'après les même principes que ceux dont nous avons donné la composition t. F', p. 446. Le premier couple est composé d'une so-

lution de po'dsse et d'acide nitrique concentré , séparé de la première au moyen d'un diaphragme en argile ou en terre derai-cuite et de deux lames de platine plongeant, l'une dans l'acide, l'autre dans l'alcali ; en faisant communiquer les deux lames ensemble, on a ce qu'on appelle l'appareil à gaz oxygène: la lame qui plonge dans la potasse est le pôle positif. Dans cet appareil, l'acide nitrique et l'eau sont décomposés abondamment ; mais si l'on veut s'en servir pour décomposer l'eau ou une autre solution placée dans un voltaïraètre faisant partie du circuit, il faut remplacer la lame de platine qui se trouve dans la potasse par une lame de zinc; dans ce cas, le zinc étant attaqué par la solution prend l'électricité négative , d'où résulte un courant cheminant dans le même sens que celui résultant de la réaction de la potasse sur l'acide. Ces deux courants s'ajoutant , ont assez de force pour décomposer l'eau ou la solution qui se trouve dans le second vase. La fig. 1 , pi. X, indique la disposition de cet appareil, qui montre comment on peut décomposer l'eau abondamment avec un seul couple.

Le second couple qui sert de type, est celui que nous avons décrit il y a près de quinze ans, et qui se compose : l" de deux liquides séparés par un diaphragme en toile ; l'un est une solution de sulfate de cuivre saturée, l'autre une solution de chlorure de sodium ; 2° d'une lame de cuivre plongeant dans la solution de cuivre, et d'une lame de zinc amalgamé plongeant dans l'autre. Passons maintenant aux différents perfectionnements apportés aux couples à courant constant. M. Grove, pour éviter, dans l'appareil à gaz oxygène, la formation du nitrate de potasse , qui, en cristallisant, fait éclater quelquefois le diaphragme, a remplacé la solution de potasse par de l'eau acidulée par l'acide sulfurique, et la lame de platine par une lame de zinc. M. Bunzen a eu l'idée de substituer à la lame de platine qui se trouve dans l'acide nitrique, un cylindre de charbon préparé en calcinant dans un moule de tôle un mélange intime de coke et de houille grasse finement pulvérisés et fortement tassés. Les effets produits étant excessivement énergiques, nous allons décrire l'appareil complet, afin que le lecteur puisse en construire lui-même au besoin.

Chaque couple , pi. X , fig. 2 , se compose des quatre pièces solides suivantes, de forme cylindrique, qui s'emboîtent librement les unes dans les autres: 1" un bocal en verrez, plein d'acide nitrique du commerce ; 2" un cylindre creux de charbon c, percé de trous, ouvert aux deux extrémités et plongeant, quand la pile fonctionne , dans l'acide nitrique jusqu'aux trois quarts de sa hauteur; sur le collet, hors du bocal, s'adapte à frottement un anneau en zinc bien décapés, au bord

supérieur de cet anneau est soudée une patte métalliqut! recourbée, destinée à établir la communication avec l'autre pôle; 3° un diaphragme en terre poreuse^; qui s'introduit dans l'intérieur du cylindre de charbon , de manière à laisser un intervalle de 2 millimètres environ, et dans lequel on met de l'acide sulfurique étendu de T ou 8 fois d'eau ; 4o un cylindre creux en zinc amalgamés, plongeantdans l'acide sulfurique; le bord supérieur de ce cylindre est également surmonté d'une patte de xinc p' propre à établir la communication avec le pôle contraire. Ce couple fonctionne absolument comme le premier que nous avons décrit ; il n'en diffère qu'en ce qu'on a substitué de l'acide sulfurique à la solution de potasse, et du charbon à une lame de platine, afin d'avoir une plus grande étendue de surface et une substance tout à fait inattaquable par l'acide nitrique ou du moins par le gaz nitreux. On a de même deux courants cheminant dans le même sens, l'un provenant de la réaction de l'acide nitrique sur l'acide sulfurique par l'intermédiaire du diaphragme en terre, l'autre de celle de l'acide sulfurique sur le zinc. Pour former un appareil composé ou une pile, on réunit le cylindre de zinc du premier couple avec le cylindre de charbon du second, et ainsi de suite. Cette communication s'effectue en appliquant l'une contre l'autre les lames ou pattes recourbées ((ui dépassent le bord supérieur de ces cylindres, et en les maintenant serrées au moyen d'une petite pince de cuivre munie d'une vis de pression. Les extrémités de la pile sont terminées d'un c«té par la queue d'un anneau de zinc embrassant le collet du charbon , et de l'autre , par la queue d'un cylindre de zinc amalgamé. L'énergie de cet appareil est telle , qu'avec un seul couple on peut fondre un lil de fer mince; avec deux, on décompose l'eau, tandis qu'il n'en faut qu'un seul avec le couple platine et zinc fonctionnant avec la potasse et l'acide nitrique ; enfin , avec quarante couples on répète la fameuse expérience de Davy sur l'incandescence du charbon dans le vide.

M. de la Rive a donné une disposition telle aux diverses parties qui composent un couple à courant constant, qu'il est parvenu à obtenir des effets également très-puissants. Il est parti de ce principe qu'un couple à force constante , cuivre et zinc amalgamé, chargé avec du sullute de cuivre et de l'eau salée, les deux liquides séparés par un diaphragme en bois , ne décompose pas sensiblement l'eau placée dans un voltaïmètre faisant partie du circuit, quand elle ne renferme pas toutefois, comme l'a trouvé M. Edmond Becquerel, des substances sur lesquelles les deux éléments ou l'un des éléments de l'eau puisse réagir. Mais comme les deux lames de platine plongeant dans l'eau

du voltaimètre se polarisent de raanière à produire un courant en sens inverse , ce qui annonce un dépôt invisible de gaz sur ces lames, et par suite qu'il y a eu un commencement de décomposition, M. de la Rive a pensé que la présence de ces gaz sur les lames était la cause qui s'opposait a la décomposition ultérieure de l'eau une fois qu'elle était commencée. En plaçant effectivement l'appareil sous une cloche dans laquelle il faisait le vide, il aperçut aussitôt quelques petites bulles de gaz se dégager; mais l'effet s'arrêta bientôt. Il lui fut démontré par là que, quelque parfait que fût le vide, il était impossible d'enlever tous les gaz , surtout de la lame où se dégageait l'hydrogène, car sur l'autre lame il y avait probablement formation d'oxyde.

D'autres expériences ayant prouvé égalementà M. de la Rive que le véritable obstacle à la transmission du courant d'un couple a un autre, à travers un liquide conducteur, était la formation de couches gazeuses qui, restant adhérentes aux surfaces décomposantes, arrêtaient le courant; ce physicien a paré à cet inconvénient de la manièie suivante.

Il introduit dans le circuit un commutateur à l'aide duquel le courant est dirigé tantôt dans un sens, tantôt dans un autre; ce courant est fourni par un couple composé d'une lame de platine et d'une plaque de cadmium d'une surface de 6 centimètres carrés , celle de platine étant double. Ces deux lames plongent dans un flacon contenant 90 centimètres cubes d'eau acidulée. En introduisant un voltaimètre dans le circuit, le courant ne passe point tant qu'il est continu ; mais en faisant agir le commutateur, il est transmis aussitôt, et il y a décomposition instantanée de l'eau. Au lieu d'un commutateur, M. de la Rive emploie aussi un électro-aimant avec lequel on a des courants dirigés alternativement en sens contraire à travers le liquide du voltaimètre. L'appareil, sur lequel nous reviendrons dans un instant, est tellement disposé, qu'il est traversé alternativement par le courant du couple et par l'un des courants d'induction produits dans le fil de métal qui entoure le fer doux et le courant du couple lui-même. Dans les premiers moments de l'expérience, le courant d'induction l'emporte sur le courant du couple; aussi se dégaget-il des gaz sur les électrodes de platine; mais quoique temps a))rès, les électrodes se noircissent et il ne se dégage plus de gaz, ce qui annonce que le courant du couple traverse aussi facilement le liquide que k" courant d'induction. On voit par là que le courant d'induction favorise cette transmission , en apportant constamment de l'oxygène

304 TRAITE DE Pm'STQUE.

sur la lame où il se dégage de l'hydrogène, et de l'hydrogène sur celle où il arrive de l'oxygène. Les lames se trouvent dépolaiisées parce moyen.

M. de la Rive a remarqué qu'il n'est pas indifférent de donner telle ou telle dimension aux électrodes ; car si la surface est petite , le courant d'induction l'emporte; si elle est grande, c'est le courant du couple. Il y a donc une limite où les deux courants sont égaux. On atteint cette limite avec deux petites lames, au moyen de la poudre noire dont elles se recouvrent, et qui tend à augmenter de la quantité justement suffisante leur surface de contact avec le liquide. Lorsque les lames de platine, par l'effet des courants alternatifs, sont recouvertes d'une surface pulvérulente de platine très-divisé, elles deviennent aptes, comme l'éponge de platine, à opérer la décomposition du liquide au moyen d'un seul couple seulement. On voit maintenant pour quel motif quelques personnes recouvrent de platine en poudre les éléments négatifs des couples voltaïques à courant constant.

M. de la Rive a fait une autre innovation qui n'est pas moins importante que la précédente. Cette innovation consiste à substituer du peroxyde de plomb à l'acide nitrique , afin de diminuer la résistance et obtenir un courant par la réduction du peroxyde , courant qui , étant dirigé dans le même sens que celui dû à l'oxydation du zinc, augmente considérablement la puissance électro-chimique du couple. La fig. 3 , pi. X, montre la disposition de l'appareil. Le peroxyde de plomb en poudre fine et sèche est tassé avec soin dans une auge en porcelaine dégourdie D, et l'on place au milieu une lame de platine P qui porte à son extrémité supérieure un appendice A, auquel est fixé un conducteur en cuivre C. Cette auge plonge dans de l'eau salée ou de l'acide sulfurique étendu , ou se trouvent également deux lames de zinc amalgamé zzl . Enfermant le circuit et y plaçant un voltaïmètre, l'eau est décomposée. M. de la Rive, dans une expérience, a obtenu jusqu'à 1 0 centimètres cubes de gaz par minute. On conçoit trèsbien ce qui se passe dans cette circonstance. L'hydrogène provenant de la décomposition de l'eau, transporté sur la lame de platine en contact avec le peroxyde de plomb, réduit ce dernier, d'où résulte un second courant dirigé dans le même sens que celui dû à l'oxydation du zinc. Dès l'instant que l'on aperçoit que l'intensité de l'action décomposante diminue par suite de la polarisation des électrodes de platine qui produit un courant eu sens inverse , on détruit cette polarisation en changeant la direction du courant dans le voltaimètre.

Cet appareil , d'après des expériences comparatives , paraît avoir

une grande supériorité , surtout en ce qui concerne les effets chimiques, sur les appareils simples précédemment décrits, En dépolarisant de temps à autre les lames de platine, il peut fonctionner très-longtemps. Un des avanlages qu'il présente est de ne fonctionner qu'avec un seul liquide ; mais si l'appareil simple à peroxyde de plomb présente une grande supériorité sur les autres sous le rapport chimique, cette supériorité ne se soutient pas quand on en réunit plusieurs pour former une pile. Eu effet, uu seul couple a donné 14" à un galvanomètre calorifique formé d'un fil de platine de 12 centimètres et d'un demimillimètre de diamètre que traversait le courant. Deux couples réunis ont donné 18° au même galvanomètre, et 24 centimètres cubes de gaz par minute. Deux couples de Grove ont donné dans les mêmes circonstances 19" au galvanomètre calorifique, et 27 centimètres cubes de gaz par minute; mais ce qu'il y a de très-particulier , c'est qu'une pile formée d'un couple de Grove à acide nitrique , et d'un couple de peroxyde de plomb, a donné des effets supérieurs à ceux obtenus avec une pile de deux couples de Grove ou de deux couples fle peroxyde de plomb. On a eu effectivement 24" au galvanomètre calorifique, au lieu de 18°, et 32 centimètres cubes de gaz, au lieu de 24 ou de 27. 11 en est encore de même en faisant fonctionner simultanément le couple de M. de la Hive au couple de Daniell,

Une pile de trois couples de peroxyde de plomb fourjiit 72 centimètres cubes de gaz par minute, rougit le fil de platine, et donne une belle lumière avec les pointes de charbon.

îXous allons décrire maintenant, en nous appuyant sur les principes cités plus haut, l'appareil que M. de la Rive appelle condensateur voltaïque, destiné à augmenter l'intensité d'un courant en faisant servir ce courant même à cet effet. Cet appareil est décrit pi. X,fig. 4. Le courant ab c de d'un couple à force constante, qui doit traverser une solution placée dans un voltaimètre, produit un courant d'induction qu'on dirige à travers le couple actif C lui-même, dans un sens tel que son effet soit de nature à oxyder le zinc et à désoxyder le sulfate de cuivre ou l'acide nitrique. Voici les diverses parties de l'appareil : FF cylindre de fer doux placé dans l'intérieur d'un cylindre en bois, autour duquel est enroulé un gros fil de métal entouré de soie; ce fil étant traversé par le courant, aimante le morceau de fer. Aussitôt après, une petite tige de cuivre mobile tt', munie d'un appendice de fer a attiré par l'aimant soulevé de manière à interrompre le circuit; il se produit alors dans le fil un courant d'induction qui traverse le couple, et qui, réuni avec celui du couple qu'il a ainsi ren-

forcé, traverse le voltaïmètre qui n'a pas cessé de faire partie du circuit, et décompose l'eau. Dès l'instant que le fer doux n'est plus aimanté , la tige de cuivre retombe ; le circuit métallique est de nouveau fermé, les fers s'aimantent, et le même effet se reproduit. Au moyen de cette annexe, un couple de Grove, qui ne décompose l'eau que très-légèrement , ou un couple de Daniell, qui ne la décompose pas, devient capable d'opérer la décomposition avec énergie, en donnant 10 ou 15 centimètres cubes de gaz par minute.

Pour que cet appareil fonctionne bien, il est nécessaire que le fil de métal recouvert de soie qui entoure le cylindre de fer doux soit d'un gros diamètre et d'une longueur médiocre. Dans celui de M. de la Rive, il y avait trois fils de cuivre de 1 millimètre de diamètre, faisant chacun 100 tours, et réunis par leurs extrémités correspondantes, de manière à représenter un seul fd de 3 millimètres de diamètre, faisant 100 tours.

Il ne nous reste plus, pour compléter l'exposé des appareils voltaïques à force 'constante, qui sont généralement employés aujourd'hui, qu'à décrire la pile qui a pour élément le couple composé d'une auge en cuivre (pi. X, fig. 5).

Cette pile est formée de douze couples tellement indépendants les uns des autres, qu'on peut employer à volonté un ou plusieurs couples. Chaque couple est formé : 1° d'une auge aa en feuillets de cuivre ayant 50 centimètres de longueur , 35 de largeur ; 2° d'un sac en toile à voile destiné à recevoir la plaque de zinc de 45 à 48 centimètres de longueur, de 32 à 34 centimètres de largeur, et de| à 1 centimètre d'épaisseur. L'auge est pourvue de chaque côté en a , à peu près dans toute sa longueur, de deux appendices creux , et communiquant par des trous avec l'intérieur ; on remplit ces appendices de morceaux de sulfate de cuivre qui maintiennent à saturation la dissolution de ce sel que renferme lauge. De chaque plaque part une tige t , recourbée et venant tomber dans un godet de fer g , entrant à frottement dans une ouverture pratiquée dans la traverse t. Quand ou veut opérer, on place chaque plaque de zinc dans le sac, que l'on remplit d'une dissolution saturée ou à peu près de sel marin, et on descend le tout dans l'auge, où se trouve une dissolution saturée de sulfate de cuivre, en ayant soin que la tige t plonge dans le godet de mercure. Chaque auge est munie d'une tige t' recourbée, qui vient plonger dans le godet où se rend celle de la plaque de zinc du couple voisin. Chaque plaque de zinc , pour en faciliter l'immersion , possède une poignée en fer ou en cuivre soudée à l'extrémité de la plaque. Si l'on amalgame

APPARFwILS. 307

le zinc, on a des effets plus constants et plus durables , en raison de l'action régulière exercée par la solution sur le zinc. Quand la pile cesse de fonctionner, il faut avoir l'attention de retirer les dissolutions, de laver les plaques de zinc, les sacs de toile, et d'enlever le cuivre précipité dans les auges.

Cette pile est celle qui réunit au plus haut degré les conditions nécessaires pour obtenir les plus grands effets de chaleur, et même les plus grands effets chimiques qu'on puisse se proposer. Mais comme sa construction est dispendieuse, il est bon d'avoir une pile que l'on puisse construire sans avoir recours à des mains étrangères. L'appareil suivant peut remplacer la pile à auge en cuivre. Chaque couple se compose d'une feuille de cuivre enroulée en cylindre, échancrée en plusieurs parties; d'un cylindre de zinc amalgamé également échancré, d'un sac de toile à voile destiné à recevoir le cylindre et l'eau salée qui doit réagir sur le métal. Ces deux lames sont munies de brides en cuivre soudé, d'une certaine longueur , flexibles et pouvant être mises eu relation avec divers conducteurs, ou les corps sur lesquels on veut opérer. Le couple plonge dans un seau de faïence , facile à se procurer partout , et auquel est mastiqué un godet rempli de mercure. Ce seau renferme la solution de sulfate de cuivre que l'on tient toujours au maximum de saturation, au moyen de morceaux de sulfate renfermés dans un sachet et plongeant dans la dissolution. La seule précaution est de placer le cylindre de cuivre le plus près possible du sac. En réunissant un certain nombre de couples, on forme une pile.

Des eudiomètres.

Il ne reste plus à décrire que les eudiomètres qui servent à l'analyse des gaz au moyen de l'électricité ordinaire. Voici le principe d'après lequel on construit ces appareils. Soit un tube de verre fermé par un bout, rempli de mercure et renversé dans un vase contenant le même métal , et dans lequel on introduit deux volumes d'hydrogène et un volume d'oxygène , de manière à occuper un espace de quelques centimètres; si l'on fait passer dans ce mélange une étincelle électrique entre deux fils de métal traversant le tube, et dont les bouts sont distants de deux ou trois millimètres, les gaz s'enflamment avec détonation ; le mercure remonte à la partie supérieure du tube, qui se recouvre d'une couche très-légère d'eau provenant de la combustion de l'hydrogène. Pour que le tube ne soit pas brisé par l'effet de l'explosion , on donne à la paroi au moins iO à 12 millimètres d'épaisseur.

ao.

La forme des eiidiomètres et leur construction varient suivant le but que l'on se propose. Nous allons décrire ceux dont on fait usage ordinairement :

1° AB (pi. X, fig. 7 ) , tube de verre très -épais , ouvert en B et fermé en haut par une virole c en cuivre jaune ou en fer , suivant que l'on veut opérer avec l'eau ou le mercure; la virole est surmontée d'une tige D, terminée par une boule de même métal que le bouchon ; //, fil de cuivre ou de fer tourné en spirale , aussi long que le tube , et terminé dans le haut par une boule b, et qui est placé dans le tube, dont la longueur est ordinairement de 1 à 2 décimètres, et le diamètre de 16 à 18 millimètres.

2" L'eudiomètre précédent modifié par M. Gay-Lussac (pi. X , fig. 8). La partie moyenne correspond extérieurement à une sorte de main en métal M, destinée à fixer l'instrument pendant l'opération, et terminée par une virole brisée que la vis v presse contre l'eudiomètre. A la partie inférieure se trouve une virole g h, destinée à donner de la solidité à l'appareil. On fixe à cette virole , au moyen d'une vis <7, une plaque IK mobile autour de la vis. Cette plaque est percée à son centre d'une ouverture conique, fermée par une soupape qui, lors de son mouvement, est maintenue par la tige m n^ et dont la petite goupille fixe l'étendue de l'ascension. Enfin, pour que la plaque I K ait plus de solidité, elle entre dans une petite échancrure k, pratiquée dans le prolongement / de la virole gh. Au moment de l'explosion, la soupape, pressée de haut en bas, reste évidemment fermée ; mais aussitôt qu'il se fait un vide dans l'eudiomètre, l'eau soulève la soupape et vient le remplir. Au moyen de cette disposition , on évite la rentrée de l'air au moment de l'explosion.

3° Eudiomètre de U. Mitscherlich. Cet appareil se compose d'un tube de verre épais , long de 4 à 6 décimètres , d'un diamètre d'environ 8 à 9 millimètres , ouvert à l'un des bouts et fermé à l'autre. Sa capacité est divisée en parties égales, et les divisions sont gravées sur le verre. A peu de distance de l'extrémité supérieure , sont pratiquées deux ouvertures , dans lesquelles passent deux fils de platine, solidement lûtes aux parois du tube , et à une distance suffisante pour que rétiucelle électrique puisse la franchir. Les deux bouts extérieurs sont recourbés en crochet. A peu de distance de l'extrémité , le tube est percé en travers d'un trou assez grand, fermé avec un fort bouchon de verre usé à l'émeri. Ce bouchon , pendant la détonation, sert à éviter toute perte de gaz, et à empêcher que lorsqu'on fait une expérience sur l'eau , l'air atmosphérique qu'elle renferme ne se mêle

avec le gaz. Immédiatement après on retire le bouchon, pour que le liquide puisse remplir le vide produit.

Indiquons l'usage de ces appareils. Prenons le plus simple , pi. X , fig. 7, pour l'analyse de l'air dans la cuve hydropneumatique : le tube AB ayant été rempli d'eau, exempte d'air autant que possible, on le renverse sur la tablette de la cuve , et on y introduit successivement 100 parties d'air atmosphérique et 100 parties de gaz hydrogène bien pur , au moyen d'un entonnoir. La boule et la tige D ayant été essuyées avec du papier Joseph, on introduit le fil//' dans l'intérieur du tube , de manière que la boule b se trouve à une petite distance du bouchon c. Tenant toujours plongée dans l'eau la partie inférieure du tube et fermant l'ouverture avec l'index , on approche de la boule D le crochet d'une bouteille de Leyde chargée; à l'instant où l'étincelle paraît, la détonation a lieu. On mesure ensuite le gaz résidu que l'on retranche des 200 parties de gaz introduites, et la différence divisée par 3 donne la quantité d'oxygène contenue dans l'air, puisque l'eau est formée de deux parties d'oxygène et d'une partie en volume d'hydrogène. L'exemple que nous venons de citer suffit pour indiquer l'usage des autres appareils qui servent, ainsi que le précédent, non-seulement à l'analyse de l'air , mais encore à déterminer la composition d'un grand nombre de gaz.

T)e remploi de l'action calorifique de l'électricité pour opérer des

fusions.

Lorsqu'un fil de platine est tenu en incandescence par le passage continu d'un courant provenant d'une pile à courant constant, ce fil rayonne de toutes parts de la chaleur ; mais s'il est reployé sur luimême en hélice conique , une partie de ce rayonnement s'opère dans l'intérieur de cette dernière , qui acquiert alors une température excessive, capable de produire les plus grands effets de fusion. Le diamètre de la base de la spire peut varier depuis 2 jusqu'à 10 millimètres, et même au delà, suivant l'intensité du courant. Avec une pile composée de dix couples, de 1 décimètre carré de surface chacun, le diamètre du fil peut varier de .' à ^ millimètre.

L'hélice devenant le foyer de chaleur, on place dans son intérieur les creusets destinés à contenir les substances soumises à l'aetion de la chaleur. Ces creusets sont en charbon, eu platine, en argent ou en porcelaine, suivant la nature des effets que l'on a en vue.

Des creusets en charbon. Pour les former , on prend un morceau

de charbon que l'on taille en cône avec un instrument tranchant, et dont onévide l'intérieur, afin d'y placer la substance d'essai. Dès l'instant que le courant circule, le charbon entre en combustion ; d'où résulte un dégagement de chaleur tel que l'hélice, le charbon et la substance sont à la température rouge blanc. Si cette substance est un sulfate alcalin , quelques instants suffisent pour le transformer en sulfure, comme il est facile de le constater en plaçant le produit sur une pièce d'argent nouvellement décapée avec une goutte d'eau; celleci noircit immédiatement. Si le creuset renferme un llux alcalin , la cendre provenant de la combustion du charbon se fond avec le flux, et forme une enveloppe vitreuse , mince, qui enveloppe les spires du fil.

Veut-on encore augmenter la température , on place sous l'hélice une lampe à alcool, dont la flamme enveloppe entièrement le creuset. La chaleur devient souvent si intense, qu'elle fond quelquefois des fils de platined'un assez gros diamètre ;mais l'appareil esttellementdisposé (pi. XI, fig. l), qu'on peut éloigner ou rapprocher à volonté la flamme :lu creuset, et régler ainsi la température. Avec un peu d'habitude , on est averti, par la radiation lumineuse , si l'on est près ou non du point de fusion du fil. Pour augmenter la chaleur dans les premiers instants et faciliter la formation de l'enveloppe vitreuse, on trempe à diverses reprises le creuset dans une solution concentrée de nitrate de potasse.

Creusets de platine. Ces creusets doivent être formés d'une feuille très-mince de platine battu , et appliqués dans l'hélice de manière à ne la toucher qu'eu quelques points seulement ; car si la conductibilité métallique était bien établie entre les spires et le creuset, le courant passerait dans celui-ci , ce qui diminuerait l'incandescence ; on évite en partie cet inconvénient en plaçant autour des spires un verre fusible.

Creusets d'argent. Ils doivent avoir plus d'épaisseur que les précédents, en raison de la fusibilité de l'argent.

Creusets en porcelaine. Ces creusets sont à parois très-minces, et doivent être faits sur le modèle des petites coupelles de M. Lebaillif , avec cette différence toutefois que celles-ci sont plates , et que les creusets ont la forme qui leur est propre. Voici la manière de les préparer : on prend du kaolin bien pulvérisé; on en fait une pâte avec de l'eau, et on en forme des cônes tronqués de plusieurs millimètres à la base et d'une hauteur convenable. Après les avoir fait dessécher lentement, on les évide à l'intérieur et on les soumet à une forte chaleur, dans un fourneau à réverbère, avant de s'en servir.

Outre l'hélice, ou emploie aussi des spirales à spires plus ou moins serrées, sur lesquelles on pose les coupelles, capsules, etc., dans lesquelles on place les substances que l'on veut soumettre à l'action de la chaleur.

Ou peut substituer aux fils de platine des fils de fer, qui sont moins fusibles: ils se brûlent à la vérité; mais, en les prenant d'un certain diamètre , ils peuvent servir encore assez longtemps.

Si l'on ne veut pas augmenter l'incandescence avec une lampe à alcool, on entoure l'hélice d'un cylindre de platine poli intérieurement, qui renvoie la chaleur sur le creuset. On préfère le platine , afin que les vapeurs sulfureuses ne l'attaquent pas.

Le mode d'expérimentation que nous décrivons a encore d'autres applications, dont la plus importante est celle qui suit: en chimie, lorsqu'on veut soumettre un corps à l'action d'un gaz à une certaine température , on place cette substance dans le renflement d'un tube de verre, dont les deux extrémités sont mises en communication, l'une avec le réservoir qui fournit le gaz, l'autre avec un bain de mercure. On place sous le renflement une lampe à alcool pour chauffer le gaz et le corps. Le gaz qui n'a pas réagi et les produits gazeux formés sont recueillis par le mercure. Quand on veut opérer à une température plus élevée, on met le corps dans un tube en matière réfractaire, que l'on place dans un fourneau à réverbère, en prenant les mêmes dispositions que précédemment ; mais on ne voit pas les changements produits successivement pendant la réaction du gaz. Il n'en est pas de même en se servant de l'action calorifique de l'électricité. En effet , si l'on place l'hélice et les creusets dans l'intérieur d'une cloche, comme on le voit (pi. XI, fig.2), qu'on fasse le vide et qu'on y introduise différents gaz, il sera facile de suivre tous les changements qu'éprouvera la substance soit dans le vide, soit dans un gaz, dès l'instant que le courant traverse le circuit. Nous verrons les applications en leur lieu et place.

Des effets chimiques produits au moyen des actions mécaniques.

Avant d'entrer en matière, nous avons cru devoir appeler l'attention du lecteur sur cet ancien adage de chimie : Corpora non agunt nisi sint solula, et d'après lequel deux corps ne peuvent réagir l'un sur l'autre qu'autant que l'un est tenu en dissolution par un liquide ou la chaleur. Cet axiome ne doit pas être pris dans le S(M1s le plus général ; en effet, aussitôt que nous eûmes reconnu que l'équilibre des forces électriques était troublé dans les corps toutes les fois que leurs

molécules éprouvaient un changement dans leur position d'équilibre, nous en couclûmes qu'en raison des rapports qui lient les affinités aux forces électriques, ces mêmes molécules, par suite de l'état électrique qu'elles prenaient , devaient pouvoir , dans certaines circonstances , réagir les unes sur les autres , puisqu'elles se trouvaient momentanément à l'état naissant; ce qui revenait à dire que les causes qui dégageaient de l'électricité pouvaient aussi provoquer le jeu des affinités : parmi ces causes, nous considérerons la pression, le frottement, la percussion, enfin toutes les actions mécaniques.

On sait depuis longtemps que lorsqu'on met en présence deux corps dont les éléments sont pour ainsi dire dans un état d'équilibre instable , à l'instant où on les pulvérise , ces éléments se séparent pour former de nouveaux composés. On doit mettre en première ligne les fulminates et les poudres fulminantes, le mélange de chlorate de potasse et de soufre qui , en détonant , produit du nitrate de potasse . du chlorure de potassium , de l'acide sulfureux , etc. On est porté à croire que le choc, en rapprochant les éléments des corps en présence, provoque les affinités , et dégage en même temps assez de chaleur pour augmenter leur énergie et produire diverses réactions. Il se forme alors une certaine quantité de gaz , dont une partie, se dégageant instantanément, frappe les molécules de l'air, les fait entrer en vibration et produit la détonation. Le mélange de chlorate de potasse et de charbon détone moins facilement que le précédent; il faut enfermer la poudre dans un morceau de papier , et le frapper fortement sur une enclume avec un marteau ; il se produit du chlorure de potassium et du gaz acide carbonique. Un mélange de peroxyde de plomb et de soufre s'enflamme également par la porphyrisation, d'où résultent de l'acide sulfureux et du sulfure de plomb. Eu substituant au charbon le phosphore dans un mélange de chlorate de potasse et de soufre , le mélange fulmine par le plus faible choc. L'expérience n'est pas sans danger.

Les effets que nous venons de mentionuer sont les plus saillants; mais on les obtient encore , quoiqu'à un degré infiniment moindre, quand on porphyrise certaines substances. Si Ton brise , par exemple, dans un mortier d'agate des fragments de pyrite non décomposée, il se forme du protosulfate de fer facile à reconnaître au moyen du cyanoferrure potassique. En porphyrisant dans un mortier d'agate un cristal de mésotype (double silicate de soude et d'alumine) , la poussière, légèrement humectée , rougit le papier de curcuma; réaction qui annonce que l'alcali est devenu libre. Il est facile de prouver que l'effet

produit est bien dû à l'alcali mis en liberté par l'effet de la trituration, et non à l'action des matières colorantes sur la mésotype ; car il suffit de laver la poussière à plusieurs reprises avec de l'eau dislilfée, pour lui enlever la propriété de réagir sur les couleurs végétales. Avec quelques gouttes d'acide cblorhydrique versées dans l'eau , puis en faisant évaporer et cristalliser, on obtient de petits cristaux de chlorure de sodium. Le basalte, le feldspath, différentes substances qui renferment de la potasse et de la soude , ainsi que le verre, produisent les mêmes effets, mais à des degrés différents ; quelquefois on est obligé de se servir de papier de tournesol rougi par un acide, pour reconnaître la présence de l'alcali.

Pour savoir jusqu'à quel point la chaleur dégagée dans la porphyrisatiou intervient dans la production des effets , il suffit d'élever Jusqu'au rouge la température d'un fragment de mésotype, et de le placer, après le refroidissement, sur un papier à réactif avec une goutte d'eau; on reconnaît alors que la réaction alcaline ne se manifeste plus. Il est prouvé par là que la soude n'a été mise à nu dans l'expérience précédente que par l'effet de la porphyrisation.

On peut opérer également des doubles décompositions au moyen des actions mécaniques. Lorsqu'on broie dans un mortier d'agate du nitrate d'ammoniaque et du carbonate de chaux, il y a formation de carbonate d'ammoniaque qui se dégage et de nitrate de chaux. La volatilité du carbonate d'ammoniaque détermine la réaction. Le sulfate et le phosphate d'ammoniaque sont également décomposés quand ils sont broyés avec du carbonate de chaux. Il en est de même de tous les sels ammoniacaux en présence du carbonate de chaux et des carbonates terreux.

Le sous-carbonate de plomb, en présence du sulfate d'ammoniaque , donne naissance à une forte quantité de carbonate d'ammoniaque. Le sous-carbonate de plomb avec le sulfate de soude ramène au bleu le papier rougi. L'expérience suivante est encore très-significative : on broie dans un mortier d'agate du nitrate de plomb et de l'iodure de potassium, dans les proportions voulues pour se décomposer réciproquement. La réaction des deux composés l'un sur l'autre ne tarde pas à s'opérer ; le mélange se colore peu à peu en jaune , prend une teinte assez foncée ; preuve qu'il se forme une quantité considérable d'iodure de plomb.

Le simple frottement des molécules non suivi de désagrégation produit également des doubles décompositions. Pour le prouver, il suffit de passer rapidement un cristal de sulfate de potasse sur une

plaque de calcaire ou de carbonate de baryte ; il y a aussitôt réaction des deux sels l'un sur l'autre, comme on peut s'en assurer avec le papier de curcuma.

Ou pourrait croire que, dans les doubles décompositions, les réactions ont lieu par l'intermédiaire de l'eau interposée ; mais pour parer à cette objection, on opère avec du sulfate de soude fondu et du spath d'Islande ; dans ce cas , on obtient du carbonate de soude et du sulfate de chaux.

Voici encore un exemple où il ne peut y avoir intervention d'eau de cristallisation ou d'eau interposée : dans la porphyrisation du sulfate d'argent avec du mercure, le premier est décomposé; il se forme de l'amalgame d'argent et du sulfure de mercure.

On conçoit que le nitrate de plomb et l'iodure de potassium se décomposent réciproquement, puisque leur composition atomique permet réchange des bases.

1 atome de protoxyde de plomb.

1 atome d'acide nitrique.

1 atome de potassium.

Nitrate de plomb.

lodure de Potassium. j ^ ^"^-^-^; J.T^^e?

Produits formés.

Nitrate de potasse. M atome de potasse.

( 1 atome d acide nitrique.

lodure de plomb. j i atome de plomb. ( 1 atome d iode.

Le bichlorure de mercure et l'iodure de potassium donnent naissance à un biiodure de mercure couleur vermillon.

Le nitrate d'argent et le chromate neutre de potasse jaune donnent un chromate d'argent roiige briqueté.

Le sous-sulfate de peroxyde de fer et le sulfocyanure de potassium donnent du sulfocyanure de fer d'une couleur rouge sanguin. Enfin , l'arséniate de potasse et le nitrate d'argent produisent de l'arséniate d'argent.

La formation du bleu de Thénard au moyen de la porphyrisation est un fait assez important pour que nous en fassions mention ici , parce qu'elle démontrera l'énergie avec laquelle agissent les affinités dans les actions mécaniques. Ce bleu est obtenu , comme on le sait, en mêlant avec soin une partie de phosphate de cobalt pur avec i { ou

trois parties d'alumine pure, et chauffant le mélange dans un creuset couvert jusqu'au rouge blanc. La teinte bleue est d'autant plus belle que l'on chauffe plus fortement , et que l'on emploie de l'alumine exempte de fer.

Si l'on porphyrise dans un mortier d'agate, en exerçant une forte pression, du phosphate de cobalt , il prend peu à peu une teinte violacée , puis bleuâtre ; et comme on ne peut admettre que le phosphate perde de l'acide phosphorique par le frottement , il faut donc que celui-ci fasse prendre aux molécules un arrangement particulier qui donne au composé une couleur bleue. Tout porte à croire que l'alumine, dans l'acte de la combinaison , produit un effet semblable. Pour connaître l'influence de cette substance, il suffit d'exercer la porphyrisation dans un mortier de porcelaine , et la belle couleur bleue paraît çà et là sur la paroi ; et si l'on porphyrise pendant une demi - heure quelques décigrammes de phosphate neutre, on obtient une couleur bleue assez foncée. On peut se demander alors si la chaleur qui se dégage dans le frottement est capable de produire cet effet. Quoique cette chaleur soit considérable, nous ignorons si elle est aussi intense que celle qui est nécessaire pour former le bleu de Thénard. Tous les faits que nous venons de présenter tendent à prouver que l'ébranlement des particules dans la porphyrisation , en leur rendant momentanément leurs propriétés électriques qui constituent l'état naissant, est capable de provoquer l'action des affinités.

Nous ne quitterons pas ce sujet intéressant sans laisser entrevoir les applications qu'on pourra peut-être tirer un jour des effets que nous venons d'indiquer. On a vu que la porphyrisation du sulfate de soude et du carbonate de chaux donne naissance à du sulfate de chaux et du carbonate de soude ; or on sait que pour transformer le sel marin en carbonate de soude, pour les arts, on le change d'abord en sulfate , que l'on calcine dans des fourneaux à réverbère avec du carbonate de chaux. Or, rien ne prouve que l'on n'obtiendrait pas immédiatement cette transformation en pulvérisant entre deux meules un mélange convenable de ces deux sels.