Emploi da cIdc BDialsainA pour 1« eooirtnictl^ dca

l»llea. — Lorsqu'on emploie du zinc du commerce pour construire l'une

PILE DE DANIELL. 4!25

des piles précédenCes, et qu*on vient à amalgamer la surface du métal en ]a frottant avec du mercure, on constate que les lames ainsi préparées ne sont pas attaquées par Tacide sulfurique, tant que le circuit de la pile n'est pas fermé. Le métal et Tacide ne sont donc pas inutilement consommés : de là une économie qui serait, à elle seule, une raison déterminante pour avoir recours à ce procédé.

Mais, en outre, une fois l'action chimique déterminée par la fermeture du circuit, le phénomène offre une particularité nouvelle : Thydrogéne, au lieu d'apparaître simultanément sur le zinc et sur le cuivre, comme dans les piles construites avec du zinc ordinaire, apparaît exclusivement en bulles fines mr le cuivre, — L'observation montre que cette modification dans le phénomène coïncide avec un progrés sensible dans la constance du courant et dans son intensité. Nous accepterons ce résultat comme un fait, sauf à y revenir plus tard.

517. Emploi d«s eorpa oxydants, ajoatés * Taelde flalfarlqae de la plie. — Si l'on ajoute un peu d'acide azotique à l'acide sulfurique qui sert à charger Tune des piles précédentes, par exemple la pile à tasses ou la pile de VVollaston, et si Ton observe la marche de Tappareil, on constate qu'il ne s'y dégage plus aucun gaz^ même sur la lame de cuivre. En même temps, on voit le liquide prendre une teinte d'un jaune verdâtre, et parfois émettre, au bout de quelque temps, des vapeurs rutilantes d'acide hypoazolique. L'acide azotique ajouté a donc pour effet d'absorber l'hydrogène qui tendait à se dégager : il lui cède une partie de son oxygène, pour reformer de l'eau, et donne naissance à de l'acide hypoazolique et à d'autres composés nitreux.

Or l'expérience a depuis longtemps montré que le courant d'une pile ainsi montée gagne encore beaucoup en constance et surtout eq intensité. Nous accepterons encore ce résultat comme un fait, sur l'interprétation duquel nous reviendrons plus loin.

518. PUee * eonrant cpaetant et Adenx liquides séparée. — C'est en cherchant à faire disparaître, plus complètement encore, toutes les causes de variabilité des courants, qu'on a été conduit aux piles à deux liquides séparés. — Ces piles sont en très-grand nombre : nous n'indiquerons que celles qui sont le plus fréquemment employées.

519. Pile de Daalell. — C'est à Daniell qu'on doit d'avoir construit le premier, en 1836, un élément de pile conservant une constance presque absolue, pendant un temps très-long. La pile qu'il fit connaître alors est, aujourd'hui encore, celle qu'on emploie quand on veut obtenir des courants qui conservent très-longtemps la même intensité.

Noas décrirons le couple de Daniell sous sa forme la plus habituelle (fig.oSl): y est un vase de verre ou de faïence, contenant de l'acide sulfurique étendu d'eau ; Z est une lame de zinc a'malgamé, repliée en forme de cylindre, qui plonge dans le liquide acide ; C est une lame de cuivre, également repliée en cylindre, mais au lieu de faire plonger di-

*iû ÉLECTRICITÉ ET HAGRETISHB.

reclement celte lame dans l'acide sulfurique, 00*11 place dans un vase de terre poreuse D, qui plonge tui-mëme dans le liquide acide, et . qui contient une solutioa saturée de sultaiede cuivre. La para de ce vase D forme ainsi, entre les lieux liquides, une cloison dans les vides de laquelle ils pénètrent, maisà travers laquelle ils ne se mélangHit qu'avec une eitréme diniculté. — Dans un semblable couple, on n'observe pas d'action chimique sensible tant que les lames de zinc et de cuivre ne communiquent pas entre elles; dés que cette cmnmunication est établie, le linc Fig. 381. - Blâment de pile de Daniel!. «' "vemeot attaqué, mais il ne s'opère aucun dégagement galeux, ni sur celte lame, ni en aucun point du couple, et il se produit un courant dont l'intensité devient bientôt parfaitement constante. La lame de linc est le pdie négalif. la lame de cuivre est le pôle positif.

E!:iarainons les actions qui s'établissent entre les divers corps qui sont en présence. — La lame de zinc amalgamé et le liquide acide faisant partie d'un circuit conducteur, l'eaii'est décomposée (521) ; son oxygène se porte sur le zinc et forme de l'oifde de zinc qui se combine avec l'acide sulfurique, pour donner du sulfate de zinc. L'hydrogène que celle action met en liberté, aux points de contact du liquide acide avec la solution de sulfate de cuivre contenue dans le vase intérieur, agit à sou tour sur le sulfate de cuivre, se substitue au métal de ce sel, et donne naissance à du cuivre métallique qui se dépose sur la lame de cuivre C. On voit donc que la présence de ce second liquide, le sulfate de cuivre, a pour résultat d'empêcher tout dégagement gâteux sut la lame de cuivre qui en est entourée.

Aupointdevuedela constilulion des liquides du couple, l'effet résultant est la tr a nsform,i lion successive de l'acide sulfurique en sulfate de zinc, et la transformation inverse d'un même nombre d'équivalents de sulfate de cuivre en acide sulfurique et en eau. — L'affaiblissement graduel de la Eohilion de sulfate de cuivre peut être évité, en ayant soin de maintenir toujours des cristaux de ce sel au contact du liquide, pour le saturer. On se borne quelquefois i placer ces cristaux dans le vase D; mais il est prélérable, quand la pile doit fonctionner pendant plusieurs semaines de suite, d'en emplif un ballon de verre B {fig. 588), qu'on renverse dans le vase : on maintient ces cristaux en introduisant, dans le col du ballon, un bouchon percé d'un trou assez grand pour laisser facilement

PILE SE GROVE BT l'II.E DE fil'HSEN. 4!7

arriTer le liquide ; à mesure que celui-ci se sature, il descend au fond du me et est sans cesse remplacé dans le ballon par les parties moins concoitrées (*). — Qusnl à l'ac- „

croissement des proportions de sulfate de linc à l'extérieur du vase D, comme la solution de ce sel gagne toujours le fond du liquide en vertu de sa grande densité, on peut ne pas s'en préoccuper, si la pile ne doit fonctionner qu'un temps ptMi considérable : lorsqu'elle doit rester très-longtemps montée, il devient nécessaire

de soutirer le liquide, el de le

remplacer par du liquide nou- p,^ ^ g,^^„, ^^ „,„.^„

veau.

Pour former une pile avec plusieurs couples de Daniell, on réunit les éléments successifs {fig. 389), en joignant les rubans métalliques dont leurs pôles sont gar- c

nis, après s'être assuré que les sui^aces de conlact sont bien nettes, et on les maintien! avec des vis de pression.

— L'élément de la

piledeGrove (/ig,590) ^.^ ^ p.,^ ^^ p^^.^,

el celui de la pile de

Bunsen {fig.^Qi) présentent une disposition analogue à celle de l'élément de Daniell, dont ils ne difrèrent que par la nature du conducteur qui doit former le pAle positif, et pai' celle du liquide destiné à prévenir le dégagement d'hydrogène. — Le pûle négatil est encore une lame de zinc amalgamé Z, plongeant dans l'acide sulfurique étendu que contient le vase V ; an milieu de ce liquide est un vase de terre poreuse I), contenant de l'acide azotique dans lequel plonge le conducteur positif; ce conducteur est une lame de platine P dans le couple de Grove; c'est un cylindre de charbon de cornue C dans le couple de Bunsen (").

(*) On substitue parfois, au cilindre d« cuirre C de la Qgure SS7, un (impie SI de caiii'e, comme le représenie 1i fleure 388.

<") On nomme cliarboa dt comut une espèce de eoke, qui 9e Terme dam ies cornues au l'on pi^parelegai d'éclairage pur UdiMiilahan de li houille. C« charbon eal

«8 ÉLECTRICITÉ ET HAG^tÊTISHB.

Dès que le circuit esl fermé, l'eau qui eit en contacl UTec le zinc est

décomposée, il se forme du sulfate de linc : quant à l'Iiydrogéne mis en

' liberté aux points de contact des deux liquidée, il agit sur l'acide uotique

auquel il enlève une partie de son oxygène pour reformer de l'eau. L'a-

Fig.390. — Élément de pile de Grave. Fig. Sai. — Ëlémenl de pile de Bunuii.

cide azotique est ainsi transformé en combinaisons d'oxygène el d'azole qui sont moins riches en oxygène, et dont la plus grande parlie se dissout dans le liquide. — On éiile donc encore, par cette disposition, les dégagementi gaieux.

Il est bon de remarquer qu'on ne prend ici aucune pn^caulion pour obTier k l'affaiblissement des liquides acides; el-pourlanlla pile de Bunsen conserve, pendant plusieurs lieures, une inlensité asseï constante. De celte observation, il esl permis de conclure que, dans les piles â un seul liquide, la cause principale de décroissance du courant réside bien moins dans les changements de concentration des liquides que dans lesdégagemeuls gazeux. — Ajoutons cependant que, pour la couslance du courant, les piles de Grove et de Bunsen ne valent pas, à beaucoup près, celle de Daniell : on n''en fait jamais usage dans les cas où l'on a besoin de compter sur l'invariabilité du courant ('),

nt dense; il eit conductfur de rtleclricité, comme toutes les Tiriilétde

cliarbon q

CTiindrede

charbon du couple de BunuD assujelli dans un coUier de enivre K, qui

Krt i le li

épaltte de

nijslie, pour le préierver de l'action des acides.

,-) Soo.

e rapport de l'inteniilé des cuuranls, la pile de Bunsen esl. su conIraiK.

1 celle de Daniel!, et c'est i elle qu'on a recours, init dans l-industrie,

Mil dans 1

c*i cai. le

EFFETS GUimOUES DES COtIRAMS.

531. D<«»BpoBiaM de l'on. — En 1800, Carlisie elNicholson re-

marqiièrenl qu'il se dégage, au voisinage d'une pileà colonne en activilé, une odeur semblable à celle que possède loujours l'hydrogène quand on le prèpere en décomposant l'eau par le linc et l'acide sulfuriqite. ItS furenl ainsi conduits à expérimenter l'action d'un courant sur l'eau, el, en ptongeanl dans de l'eau les deux fils de lailon qui lerminaiefit les pôles de la pile, ils Tirent se dégager de rhjdrogène au pûlenégalir. Une parut point se produire de gaz au p4le positif, mais le Gl s'oxyda rapidement. — Plus lard, en remplaçant les R\i de laiton par des lils de platine, qui ne sont point oxydables, les mêmes expérimentateurs obtinrent de l'oxygène au |>61e positif, en même temps que de l'hydrogène à l'autre pAle.

On elTectue aujourd'hui de la manière suivanle la décomposition de leau par la pile. — Un Terre à pied V (jtj. 392) est IraTcrsé, à sa partie inférieure, par deui flts de platine, assujellîs et isolés dans une couche de résine ; les parties extérieures de ces tils viennent s'engager dans les petilescolonnesméfalliques P, P. L'eau que contient le Tase a été l^érement aiguisée d'acide sulfurique, et l'on a placé, sur les exlrémttésAellt des deux lils.depelileséprou- Telt es pleines d'eau, C. D. Dans les colonnes Pet F, on fixe, au moyen de lis de pression, les fils métalliques qui terminent tes pâles de la

pile.— Dèsque celte Fig. îm. - Toiuniétre.

communication est

établie, on voit se dégager de petites bulles gazeuses à la surface des fils A elB, et teidemtnt ta cet poinU; si l'on arrête l'expérience à un moment quelconque, on peut constaterque l'éprouvelte C, qui correspond au pdie positif, contient de l'oiygêne; et que l'éprouvelte D, qui correspond au pAle n^tif, conli«it del'hydrogéne. Si l'on porle les éprouTettes gra-

CODTëaienU. Elle e«l d'nillsun hcila 1 conitruire et I enireienjr, cl pea eofllfm». Fan principal inconiénicnt iHaUe deavapsuri Dilreuaei qu'elle dégage, el qui deviennem ptifoli Inlaiinblei quand an rïDuil an grand nombre d'itfmenu.

430 ÉLECTRICITÉ ET HAGNÊTISME.

duées sur une cuve à eau, et qu'on les place de manière que le niveau du liquide, daps chacune d'elles, soit sur le même plan horizontal que le niveau du liquide extérieur (142), on constate que le volume de Thydrogène est sensiblement double de celui deToxygène (*)•

La valeur des volumes de gaz dégagés est d'autant plus grande que l'expérience a été plus longtemps prolongée ; elle dépend aussi, toutes choses ^gale^ d'ailleurs, de la surface des éléments employés, de leur nombre, etc. Aussi verrons-nous bientôt que l'appareil permet d'obtenir une mesure de l'intensité du courant qui a traversé le liquide. — De là le nom de voltamètre^ qui lui a été donné par Faraday.

5122. DéllMitloDfl. — L'oxygène qui provient de la décomposition de l'eau se porte toujours au pèle positif, et Thydrogène au pôle négatif: les attractions électriques se produisant, en général, entre les corps chargés d'électricités contraires, on a été conduit à admettre que, au moment où les éléments de l'eau se séparent, les molécules d'oxygène sont chargées d'électricité négative; les molécules d'hydrogène, d'électricité positive. Or, un grand nombre de corps composés peuvent, comme on va le voir, subir une décomposition analogue à celle de l'eau ; on appelé corps électro-négatifs ceux qui se portent vers le pôle positif, corps électro-positifs ceux qui se portent vers le pôle négatif.

Toutefois, pour bien comprendre ces dénominations, il est essentiel de remarquer qu'un même corps peut, selon les cas, se rendre à l'un ou à l'autre pôle ; en d'autres termes, il peut se comporter comme électropositif lorsqu'il est préalablement combiné avec tel corps particulier, et comme électro-négatif lorsqu'il est combiné avec tel autre. On ne doit donc pas appliquer à un corps, d'une manière absolue. Tune ou l'autre de ce> deux dénominations : l'expérience apprend seulement lequel, de deux corps combinés, est électro-négatif /?ar rapport h Vautre. On vient de voir, par exemple, que l'oxygène est électro-négatif par rapport à l'hydrogène.

523. — L'expérience précédente est une véritable analyse de l'eau, c'est-à-dire une séparation des éléments qui la constituent. Celte séparation s'effectue à la surface de contact du liquide et des fils métalliques, ou, en d'autres termes, dans les points mêmes par lesquels le courant pénètre dans l'eau ou en sort. — Faraday, qui a étudié ce genre d'analyse d'une manière toute spéciale, lui adonné lenom d'électrolyse (-h^MT^v* électricité; Xoeiv, décomposer); il nomme <*/edrorfe« (TiXsxTpcv, électricité ; o^o';, passage) les surfaces de contact où la décomposition s'effectue : V électrode positive correspond au pôle positif, Vélectrode négative au

(•) Lorsqu'on mesure avec précision le volume de chacun des deux gax, on trouve le plus souvent une quantité d'oxygène un peu moindre que celle qui vient d'être indiquée; on constate alors qu'il s'est produit, au pôle positif, des traces appréciables d'eau oxygénée,{orméc par I eau en présence de l'oxygène naissant. D'aulie part, au bout de quelque temps, l'hydrogène est en partie absorbé au pôle négatif, à cause de la diffusion de l'eau oxygénée dans toute la masse liquide.

EFFETS GIIIMIQUES DES COUfÙiNTS. 431

pôle négatif. La substance qui éprouve la décompù&iXion est Vélectrolyte. — Ces dénominations dispensent, dans un grand nombre de cas, des circonlocutions qu'il faudrait employer pour décrire les phénomènes.