DUCTILITÉ

Or,

Argent,

Platine,

Aluminium,

Fer,

Cuivre,

Zinc,

Étain,

Plomb.

94. Cristaïlisatloii. — Enfin beaucoup de métaux peuvent être obtenus cristallisés. Us affeptent en général la forme cubique, quelques-uns, tels que le bismuth et Tantimoine, cristallisent en rhomboèdres.

g 10. — ÉTUDE PARTICULIÈRE DES MÉTAUX.

— Un d'eux, Vhydrogène, gazeux à la température ordinaire, présente des propriétés très remarquables qui le distinguent de tous les autres; c'est le seul dont nous ferons une étude particulière.

HYDROCiËNE. — H.

Équivalent en poids == i. Équivalent en volume= 2 ^

VS. — Vhydroyène a été découvert en 1777 par Gavendish. Dans les conditions ordinaires de température et de pression, c'est un gaz incolore et inodore.

9€. Conductibilité. — Il est bon conducteur de la chaleur et de l'électricité, tout comme les vapeurs métalliques, propriété qui n'appartient qu'à lui parmi les gaz ; on s'en assure au moyen de l'appareil suivant (fig, 21). Un tube AB de verre contient à son intérieur un

Mfin7r?nnnnnnr\ ^'

Fig. 21. — Conductibilité de Thydrogéne pour la chaleur.

fil fin de platine enroulé en spirale, et qui traverse des bouchons A, B; ceux-ci portent également des tubes de verre a, b par lesquels on peut faire circuler un courant d'hydrogène. Si l'on met les deux bouts du fil en communication avec les deux pôles d'une pile, le tube étant plein d'air, le fil rougit immédiatement , mais il n'en est plus de même si l'on recommence l'expérience en faisant passer dans le tube un courant d'hydrogène ; ce gaz, bon conducteur de la chaleur, le refroidit assez pour qu'il ne puisse pas atteindre la température du rouge.

La conductibilité de l'hydrogène pour la chaleur augmente quand on le comprime, tandis que celle des autres gaz fait précisément le contraire. ^

»». Llquéfoctioii. — L'hydrogène est très difficile à liquéfier; on y arrive cependant à l'aide de l'appareil suivant, dû à M. Cailletet, et qui peut servir pour tous les autres gaz.

1. On verra plus loin (!•• à !•&) ce que sont les équivalents et Tusage qu'on peut en faire.

Cet instrument se compose {fig, 22) d'une éprouyette d'acier B, assez épaisse pour résister à une pression de 1000 atmosphères, et dont Fin-

Fig. 22. — Appareil de M. Cailletet poar la liquéfaction des gaz.

térieur communique par un tube métallique flexible T U avec l'appareil de compression. La partie supérieure de Féprouvette est munie d'un pas

Fig. 22 bU.

de vis nn' sur lequel on adapte, à l'aide d'un écrou de bronze S et d'une pièce métallique A (fig. 22 bis), le réservoir de verre T qui contient l'hydrogène. U est formé d'un tube épais et étroit T P, soudé à une partie large T G plongée dans le mercure dont l'éprouvette est remplie ; la partie étroite qui sort de l'éprouvette B est enveloppée

d'un manchon de verre M qu'on remplit de glace ou d'eau froide, le manchon est lui-même entouré d'une cloche G, destinée à retenir les éclats de verre en cas de rupture.

L'appareil de compression est une pompe à piston plongeur mû par un levier L. Cette pompe aspire l'eau d'un réservoir R, et la comprime dans le tube Tu, ce qui refoule le mercure de l'éprouvette B dans le réservoir de verre T ; le gaz comprimé se réunit dans le tube capillaire, et y atteint une pression qu'on peut pousser jusqu'à 500 atmosphères, soit en manœuvrant le levier H, soit au moyen du volant Y qui permet de comprimer plus lentement. Quand l'hydrogène n'occupe plus qu'un petit volume dans le tube capillaire, on tourne le volant Y qui laisse subitement échapper l'eau comprimée, le gaz reprend en un instant son volume primitif, et comme il ne peut emprunter qu'à luimême la chaleur qui lui est nécessaire pour se dilater, sa température éprouve subitement, par le seul- fait de la détente, un abaissement énorme que Poisson estime être de 200* environ, et grâce auquel il se liquéfie. Aussi, en tournant brusquement le volant Y', voit-on apparaître dans le tube un brouillard blanc dû à de l'hydrogène liquide, mais il disparait presque instantanément.

IS. — Avec un appareil beaucoup plus compliqué, M. Pictet a obtenu des résultats meilleurs ; ce savant a condensé de l'hydrogène dans un tube refroidi à — 140* sous la pression de 650 atmosphères; en ouvrant le robinet qui fermait ce tube, l'hydrogène Uquide s'en échappa et une partie se solidifia en s' évaporant. Le jet d'hydrogène liquide

était opaque sur une longueur de 12 centimètres, et bleu (T acier; l'hydrogène solide produisait en frappant le sol un crépitement semblable à celui d'une grenaille métallique qui tombe à terre. L'hydrogène sous cet état offre donc l'apparence d'un métal.

99. Densité. — L'hydrogène est le plus léger des gaz connus; sa densité est 0,0692, de sorte qu'un litre pèse, à 0* sous la pression de 760 milfimètres :

i ,293x0,0692=89 milligrammes.

On constate cette légèreté en faisant dégager de l'hydrogène au moyen d'un tube de verre effilé, dans de l'eau de savon épaisse; en retirant le tube, un peu de cette eau y adhère et se gonfle en une bulle qui bientôt se détache, et s'élève très rapidement dans l'air.

Fig. 23.

Légèreté spéciGque de l'hydrogène.

Si tenant, verticalement et Torifice en bas Tune à côté de l'autre, deux éprouvettes remplies Tune d'air, l'autre d'hydrogène, on incline peu à peu celle-ci, de telle façon qu'elle vienne se placer au-dessous de la première, son. ouverture étant tournée par en haut, on voit que Thydrogène qu'elle renferme, s'en échappe grâce à sa légèreté, et vient occuper l'éprouvelte supérieure en prenant la place de l'air qui la remplissait primitivement ijig, 23).

C'est grâce à cette propriété que l'hydrogène sert à gonflei* les ballons ; ce n'est là en somme qu'une répétition sur une grande échelle de l'expérience précédente.

80. EndcMimose. — En vertu de son extrême légèreté l'hydrogène traverse avec facilité les cloisons poreuses; Graham a démontré en effet que le passage des gaz à travers ces cloisons, se fait dans le rapport inverse des racines carrées des densités de ces gaz. Ainsi, considérons deux gaz de densités D,D', les quantités g, g' de ces corps qui passeront en un temps déterminé à travers une cloison poreuse, seront données par la relation :

ç' Vd*

L'oxygène par exemple, dont la densité est 16 fois celle de l'hydrogène, traverse la cloison 4 fois moins vite que lui ; l'air se comporte à peu près comme l'oxygène.

81. — On vérifie le fait à l'aide de petits appareils dus à M. Debray. !• Un vase poreux de pile (fig, 24) est fermé par un bouchon muni de deux tubes B, A, et l'on fait passer par le tube A qui s'élève jusqu'au fond du vase, un rapide courant d'hydrogène; il chasse l'air de l'appareil et s'échappe par le tube B plongé dans un liquide coloré. Une fois le système rempli d'hydrogène, on ferme le robinet r; l'hydrogène s'échappe alors par le vase poreux bien plus vite que l'air ne rentre, aussi la pression diminue-t-elle très notablement à son intérieur, et le liquide monte dans le tube B.

S%. — 2" On peut aussi adapter au vase poreux un tube de verre BC {fig. 25), recourbé, et contenant un liquide coloré,* l'appareil étant plein d'air et le robinet r fermé, on recouvre le vase poreux d'une cloche remplie d'hydrogène ; ce gaz pénètre dans le vase poreux plus vite que l'air ne s'en échappe, aussi la pression augmente à son intérieur, et le liquide coloré descendant dans la branche B qui communique avec le vase poreux, s'élève en C dans l'autre branche.

8S. — Au lieu de se servir de terre poreuse comme cloison perméable, on peut encore, au moyen d'une expérience imaginée par M. H. Sainte-Claire Deville, montrer que l'hydregène est capable de traverser des parois métalliques.

Fig. 24. ~~ Endosmose de l'hydrogène à travers une cloison poreuse.

Fig. 25. — Endosmose de l'hydrogène à travers une cloison poreuse.

ÉTUDE PÂRTIGULltRE DES «ËTAUX. 41

Un tube de fer A (fig. 26) est soudé à deux tubes de cuivre, a, b^ dont l'un plonge dans du mercure D ; le tube de fer est introduit dans un cylindre de porcelaine B destiné à le protéger, puis on le chauffe dans on bon fourneau G tout en y faisant liasser un courant d'h7dr4%dne.

Fig. 26. — Passage de l'hydrogène à trayers v... tube de fer.

Si au bout de quelque temps on arrête le courant gazeux en fermant le robinet a, on voit le mercure monter peu à peu dans le tube b, et le mouvement d'ascension s'accélère quand on élève, la température du fourneau. Le fer devient suffisamment poreux à chaud pour que Thydrogène le traverse malgré la pression atmosphérique, et le mercure monte dans le tube b jusqu'à 740 millimètres environ.

84. SolnbUIté. — L'hydrogène est très peu soluble dans l'eau; un litre en dissout 19 centimètres cubes environ, à la température ordinaire.

n se combine avec les métalloïdes et avec quelques métaux, dans des circonstances que nous indiquerons en étudiant les divers composés binaires.

§S. PrépAration. — L'hydrogène se retire de l'eau à l'aide de différents procédés qui seront exposés ou expliqués plus loin (tSV bis,

8tt. '^' Les métalloïdes sont des corps simples, mauTais conducteurs de la chaleur et de l'électricité, ne présentant que par exception un édat comparable à Téclat mij^^ique ; ils ne sont ni ductiles ni malléables ; ceux qui sont solide sont fragiles ou mous, et ils n'ont aucune ténacité.

Un de leurs principaux caractères consiste en ce que par leur combinaison avec l'oxygène, ils donnent naissance au moins à un composé dcide, c'est-à-dire capable de s'unir avec les bases pour former des sels. Ils ne donnent jamais au contraire de composés basiques.

8t. — Les métalloïdes sont à la température ordinaire: gazeux comme l'azote, le chlore, l'oxygène; ou solides comme le soufre, le phosphore, l'arsenic, le carbone : un d'eux, le brome, est liquide.

Les uns, comme le soufre, le phosphore, l'iode, fondent et se volatilisent aisément, d'autres au contraire, comme le bore et le carbone, ne fondent pas aux températures les plus élevées que nous sachions produire.

La couleur des métalloïdes est variable avec chacun d'eux, et tous ceux qui ne sont pas gazeux cristalHsent avec facilité; ces derniers sont aussi plus lourds que l'pau, comme on peut en juger par le tableau ci-dessous :

DKNSITi. DERSITi.

Soufre 2,0

Sélénium 4,3

Tellure 6,24

Phosphore. ...... 1,77

Arsenic 5,7

Brome 2,96

Iode 4,95

Carbone . . . de 1,5 à 3,5

Silicium 2,6^

Bore 2,7

Ces propriétés générales étant indiquées, nous* allons étudier en particulier les principaux métalloïdes.

8 12. — ÉTUDE PARTICULIÈRE DES MÉTALLOlbES.

I — OXT.GËNE — 0.

Équivalent en poids = 8. Équivalent en volume = i .

88. — V oxygène a été découvert en 1774, presque simultanément, en Angleterre par Priestley, et en Suède par Scheele.

89. Liquéfaction. — L'oxygène, pris à la température ordinaire, est un gaz incolore très difficile à Uquéfîer; M. Cailletet y est arrivé cependant avec l'appareil décrit plus haut (99). Ce gaz, comprimée — 29* sous une pression de 500 atmosphères, puis brusquement dé-

tendu, se transforme en un brouillard blanc intense d'oxygène liquéfié, ou même solidifié, grâce au froid qui accompagne la détente.

M. Pictet, en opérant comme il Fa fait pour Thydrogène, a comprimé de Foxygène à — 140** sous la pression de 320 atmosphères dans un tube de verre, et en ouvrant celui-ci il a vu Foxygène jaillir sous la forme d'un jet liquide quand il inclinait Fappareil.

Enfin plus récemment, MM. Wroblewski et Olszewski ont pu le condenser à — 125°, sous la forme d'un liquide incolore, transparent, très mobile, dont la densité est de 0,9 environ ; il conserve cet état liquide à — 136° sous la pression de 22 atmosphères.

90. Densité. — La densité de Foxygène gazeux est 1,1056, de sorte qu'un litre de ce gaz, pris à 0* et sous 760"", pèse :

•i. Solabtllté. — U est peu soluble dans Feau ; un litre en dissout environ 30 centimètres cubes à 15 degrés, et 41 à zéro.

•t. Oxygène eondensé. — Osone. — Nous avons dit que les corps simples sont susceptibles de se condenser, ou de se combiner à euxmêmes en changeant de propriétés (•«) ; Foxygène va nous en fournir un exemple :

Quand on fait passer lentement un courant d'oxygène dans un appareil à effluves électriques , c'est-à-dire par exemple entre deux tubes de verre concentriques et très voisins, dont Furi communique avec le pôle -f- et Fautre avec le pôle — d'une forte bobine d'induction, il ' éprouve, sous Faction de Félectricité, une modification très iihportante ; son volume diminue d'un tiers, et sa densité augmente dans la même proportion, en même temps il absorbe de la chaleur; bref il se forme un nouveau corps, Yozone^ par suite de la condensation de Foxygène, ou de sa combinaison avec lui-même.

24 grammes ou 3 équivalents d'oxygène qui occupent 5 volumes, se condensent en 1 équivalent ou 2 volumes d'ozone, en absorbant 14,8 calories; on a donc: