L'air est un mélange d'oxygène et d'azote (••t

52 DES CORPS SIBIPLES.

40000 kilogrammes. Le corps d'une allumette est formé par une bûchette, tantôt prismatique, tantôt cylindrique, de bois bien sec {tremble, peuplier blanc, pin) ; on la plonge d'abord, sur une longueur de 4 à 5 millimètres, dans un bain de soufre fondu, on laisse refroidir, puis on on la trempe ensuite, sur une longueur d'environ 2 millimètres, dans une pâte inflammable formée de 2 parties de phosphore, 3 de gomme, 2 de sable un, 2 de bioxyde de plomb ; enfin on laisse sécher.

Afin d'éviter l'odeur désagréable que répand le soufre quand il brûle, on le remplace souvent par de Yacide stéarique (matière dont on fait les bougies) ; on adapte ensuite, comme au cas précédent, de la pâte inflammable à l'extrémité de l'allumette.

En frottant contre un corps dur la pâte phosphorée qui garnit le bout de l'allumette, on enflamme le j)hosphore ; la combustion se communique au soufre ou à l'acide stéarique, enfin elle gagne le bois qui constitue le corps de l'allumette.

4ti. Préparation du phosphore. — Le phosphore se produit quand on décompose par du charbon l'acide phosphorique que l'on retire des os des animaux ; cette opération, un peu compUquée^ sera décrite et expliquée plus loin (59t, S9S).

1211. Phosphore condensé ou phosphore rou^e. — Le phosphore est susceptible d'éprouver, sous l'action de divers agents, une condensation, une sorte de combinaison avec lui-même, à la suite de laquelle ses propriétés sont complètement modifiées.

Lorsqu'on expose à la lumière des cristaux incolores et transparents de phosphore, ils deviennent rapidement rouges à la surface, et si on les traite alors par du sulfure de carbone, ce liquide qui les dissolvait tout entiers quand ils étaient incolores, laisse maintenant un résidu rouge insoluble plus ou moins abondant. On arrive au même résultat quand, au lieu d'exposer le phosphore blanc à l'action delà lumière, on le soumet pendant quelque temps à l'action de la chaleur; ainsi en chauffant du phosphore à l'abri de l'air dans un vase fermé, et à 265 degrés, pendant un certain nombre d'heures, on le change en une masse rouge à cassure vitreuse; en opérant à 580° on obtient encore une matière rouge compacte, mais à l'intérieur de laquelle on rencontre des géodes tapissées par de fines aiguilles d'un beau rouge rubis et transparentes, qui sont des cristaux de phosphore rouge.

itS. — Le phosphore rouge diffère du phosphore blanc par une certaine quantité de chaleur en moins ; ce dernier perd en se condensant, c'est-à-dire en devenant rouge, un certain nombre de calories ; on a pour un équivalent ou 31 grammes de phosphore :

Ph 6/anc = Ph rouge •\-\^,^ calories.

it4. Propriétés dn phosphore rou^e. — Cette perte de calories ou de force vive intérieure modifie toutes les propriétés du phos-

phore ; d'abord il s'est condensé et contient, sous le même volume, une plus grande quantité de matière pesante ; en effet, tandis que la densité des cristaux de phosphore blanc est 1,83, celle des cristaux de phosphore rouge est 2,34.

Le phosphore rouge cristalHse en rhomboèdres. Il est inodore, dur, cassant» facile à pulvériser, et insoluble dans le sulfure de carbone ; il n'est pas phosphorescent et ne s'enflamme pas à l'air à la température ordinaire, aussi peut-on le manier sans, précautions et sans le moindre danger ; de plus, il n'est pas vénéneux. Il ne fond pas lorsqu'on le chauffe, mais quand les circonstances sont convenables, il se transforme en phosphore blanc et cela en absorbant de la chaleur. 195. Transformation dn phosphore blanc en phosphore ron^e et transformation Inverse. — La transformation du phosphore blanc en phosphore rouge se fait de deux façons bien différentes : Mettons en effet une certaine quantité de phosphore blanc dans un tube de verre, fermons celui-ci à la lampe après y avoir fait le vide, et chaoffons-le; le phosphore fond, puis il se vaporise en partie, de telle sorte que le tube en renferme à la fois sous l'état liquide et sous celui de vapeur; or, ce liquide et cette vapeur peuvent tous deux donner naissance à du phosphore rouge.

tXS. — 1* Transformation du phosphore liquide, — Le phosphore blanc resté liquide dans le tube commence à se colorer quand la température atteint 280* ; sa transformation en phosphore rouge avec dégagement de chaleur, s'effectue d'autant plus vite que la température est plus haute ; elle est très rapide à 520'', et bientôt tout le liquide est solidifié, et transformé en phosphore rouge.

i)Mf. — 2* Transformation de la vapeur, — Il n'en est pas de même de la vapeur qui remplit le tube au-dessus du liquide, et qui possède sa tension maximum. Au-dessus de 280°, elle se change bien aussi en phosphore rouge qui se dépose sur les parois du tube, mais toute la vapeur ne se transforme pas ; le phénomène s'arrête dès que la tension de cette vapeur, après avoir diminué peu à peu à mesure que du phosphore rouge se dépose, a atteint une certaine valeur à laquelle MM. Troost et Hautefeuille, qui ont étudié ce phénomène, donnent le nom de tension de transformation.

Ainsi, quand on prend de la vapeur de phosphore sous sa tension maximum aune température déterminée, supérieure à 280% on la voit graduellement se transformer en phosphore rouge, jusqu'à ce que la tension diminuant peu à peu soit arrivée à une certaine valeur (tension de transformation) inférieure à la tension maximum, et qui ne varie phis désormais ; on trouve par exemple :

54 DES GORPS SIMPLES.

TEIfSION TENSION

MAXimni, H. DB TRANSPORVinON, h.

à 360" ..... 3,2 atmosphères. 0,12 atmosphères, à 440« 7,5 — 1,65 —

Il est facile de comprendre comment, une fois la tension de transformation, hf atteinte à une certaine température, la formation du phosphore rouge doit s'arrêter.

Si, en effet, on prend du phosphore rouge pur, qu'on renferme, comme nous ayons fait pour le phosphore blanc, dans un tube scellé, vide d'air, et qu'on le chauffe à f par exemple, l'expérience montre qu'il se transforme en phosphore blanc qui se vaporise, et que le phénomène cesse au moment où la tension de la vapeur ainsi formée devient égale à la tension de transformation h, qui correspond à la température t.

On voit donc 1* qu'à une température donnée la vapeur de phosphore blanc se transforme en phosphore rouge tant que sa tension est supérieure à la tension de transformation qui correspond à la température de l'expérience ; 2* que le phosphore rouge à cette même température se change en phosphore blanc tant que la tension de la vapeur de ce dernier est inférieure à la tension de transformation, et quand elle lui devient égale, la transformation s'arrête. Nous sommes ici en présence de deux réactions inverses, qui peuvent avoir lieu à la même température, et qui se limitent mutuellement.

198. Analogies entre les transformations dn phospliore et la formai Ion on la condensation des vapenrs. — Or, ^uand on étudie la formation des vapeurs dans le vide, on se trouve là aussi en présence de deux phénomènes inverses qui se limitent réciproquement, et entre lesquels s'établit un certain état d'équilibre. Nous savons en effet qu'à une température donnée, un liquide ou un solide se vaporise en absorbant de la chalepr, jusqu'à ce que sa vapeur ait acquis la tension maximum qui correspond à cette température ; puis le phénomène s'arrête. Au contraire, si la vapeur avait une tension supérieure à cette tension maximum, elle reprendrait en partie l'état liquide ou l'état sohde en dégageant de la chaleur, jusqu'à ce que sa pression soit descendue à la tension maximum correspondant à la température de l'expérience.

De même ici, à une température donnée, le phosphore rouge se transforme en vapeur de phosphore blanc en absorbant de la chaleur, jusqu'à ce que la tension de cette vapeur soit égale à la tension de transformation qui correspond à la température de l'expérience, puis tout s'arrête. Au contraire, de la vapeur de phosphore blanc, prise à une tension supérieure à la tension de transformation, se condense en phosphore rouge en dégageant de la chaleur, et le phénomène s'arrête encore quand la pression de cette vapeur est descendue à la

valeur de la tension de transformation correspondante à la température de Texpérience.

Il est très remarquable que la loi des tensions de transformation, suivant laquelle le phosphore rouge se produit aux dépens de la vapeur de phosphore blanc, ou cette vapeur aux dépens du phosphore rouge, soit, à un facteur constant près, la même que celle des tensions maxima qui préside à la formation et à la condensation des vapeurs dans le vide ; ce n*est pas là du reste un cas isolé ; ce que nous constatons ici pour le phosphore se présente avec tous les corps, simples ou composés, dont la vapeur est susceptible de se transformer en une matière plus condensée, en dégageant une certaine quantité de chaleur.

ft tO. BMit^cs. — Le phosphore rouge n'étant pas vénéneux, et ne s'enflammant pas à l'air, est employé à la fabrication d'allumettes qui ne présentent aucun danger d'empoisonnement ou d'incendie, mais elles ont l'inconvénient de ne s'enflammer que sur un frottoir spécial, ordinairement collé sur un des côtés de la boîte qui les renferme. Pour cet usage, on emploie annuellement en France 2000 kilogrammes environ de phosphore rouge.

flSO. Préparation du phosphore rouge. — On produit industriellement le phosphore rouge en soumettant le phosphore ordinaire à Faction de la chaleur.

On introduit dans une grande marmite de fonte (fig, 32) 200 kilogrammes de phosphore, au-dessus duquel on verse une couche d'eau de quelques centimètres, puis on ferme la marmite avec un couvercle de fonte maintenu par des vis de pression et percé de deux ouvertures ; Tune d'elles reste ouverte, l'autre donne passage à un tube de fer qui s'y ajuste hermétiquement et dans lequel on met un thermomètre destiné à indiquer la température de la masse. Cette marmite est placée à l'intérieur d'une seconde plus grande, et directement chauffée par un fourneau ; l'intervalle compris entre les deux marmites est rempli de tournure de fer qui fait fonction de bain de sable.

On chauffe d'abord vers 100° pendant 2 ou 3 jours, afin de chasser l'eau qui recouvre le phosphore, puis on élève la température vers 250» ; la transformation du phosphore liquide commence, et on en suit les progrès en agitant, par le trou du couvercle, une tige de fer dans la masse liquide qui se solidifie peu à peu. Au bout de 10 jours on chauffe à 280', on maintient cette température pendant 2 jours encore, puis on laisse refroidir la marmite.

Quand elle est froide, on la remplit d'eau ; avec un ciseau et un marteau on détache par morceaux le phosphore rouge qui est très dur, très compact et très adhérent, et les fragments ainsi enlevés sont portés sous des meules qui les pulvérisent. Toutes ces opérations se font sous une couche d'eau, car le phosphore rouge contient encore un peu de phosphore ordinaire qui Ipourrait s'enflammer à l'air.

Une fois pulvérisé, le phosphore rouge est lavé avec du sulfure de carbone qui enlève tout le phosphore blanc non transformé ; on peut aussi le faire bouilhr avec une lessive de soude qui n'attaque que le phosphore blanc, puis on le lave et on le sèche.

Fig. 32. — Préparation du phosphore rouge.