AZOTE

phosphore est éteint, l'expérience est terminée. L'eau dissout peu à peu les vapeurs d'acide phosphorique qui remplissent la cloche el il finit par rester un gaz transparent, irrespirable, impropre 1 1) combustion. Ce gaz est de l'azote encore mêlé d'une petite quantité d'oxygène, de quelques traces d'acide carbonique et de vapeur de phosphore.

On peut préparer l'azote, à l'état de pureté, en faisant passer sur du cuivre porté à l'incandescence, dans un tube en porcelaine, un courant d'air préalablement dépouillé d'eau et d'acide carbonique. Le métal s'empare de l'oxygène pour former un oxyde, el l'azote reste libre.

L'azotite d'ammoniaque se décompose par la chaleur en eau el en azote. De là, un moyen de préparer ce dernier gaz à l'état de pureté.

Az{AzH*)0* = H*CK + Ai*.

On peut substituer à l'azotite d'ammoniaque un mélange d'azotite de potasse et de chlorhydrate d'ammoniaque qui, réagissant l'un sur l'autre par double décomposition, forment du chlorure de potassium et de l'azotite d'ammoniaque. Les sels sont dissous dans l'eau et le mélange des solutions est chauffé dans un ballon. (Corenwinder).

Propriétés de l'a» te. — L'azote est un gaz permanent un peu plus léger que l'air. Sa densité est = 0,9714. Un litre de ce gaz pèse l'r,237. L'azote éteint les corps en combustion. Il ne trouble point l'eau de chaux. Il suffoque promptement les animaux, mai: sans exercer sur l'économie une action délétère. Il produit l'asphyxie par défaut d'oxygène. Son mélange avec ce dernier gai constitue l'air atmosphérique qui sert à la respiration et où les propriétés trop actives de l'oxygène sont tempérées par la présence d'un gaz inerte, l'azote.

Celui-ci possède des affinités très-peu énergiques. Il ne se combine directement qu'avec un très-petit nombre de corps parmi lesquels on peut citer le carbone, le silicium, le bore, le titane D'après M. H. Deville, le bore, chauffé légèrement dans une atmosphère de gaz azote, s'enflamme en se transformant en azotnre. Lorsqu'on fait passer de l'azote à travers un mélange incandescent de baryte et de charbon, il se forme du cyanogène, combinais.! de charbon et d'azote, qui s'unit au barium mis a nu pour former du cyanure de barium. (Margueritt* et de Sourdeval.)

5S tizedby G00gk

On sait que les anciens considéraient l'air comme un des quatre éléments. Cette erreur régna dans la science jusque vers la fin du dii-huitième siècle. A la vérité, un médecin anglais, Mayow, avait soupçonné, dès 1669, que l'air n'était point formé par une seule et même substance, mais qu'il renfermait des particules plus propres que les autres à entretenir la combustion ' ; que cette partie de l'air était nécessaire pour la formation du salpêtre, qui lui doit ses propriétés comburantes; qu'enfin ces « particules nitro-aérienoes (particulœ nitro-aereie) enlevées à l'air par la combustion, sont aussi absorbées par le sang dans les poumons, et qu'il en résalle une sorte de fermentation développant de la chaleur, comme on voit de la chaleur se développer lorsque les pyrites absorbent ces mêmes particules pour se transformer en vitriols. » Vais il manquait quelque chose au système de Mayow, savoir une démonstration expérimentale rigoureuse, qui n'a pu être donnée qu'un siècle plus tard. La gloire de cette démonstration appartient à Lavoisier.

La méthode qu'il a employée est fondée sur la double propriété que possède le mercure d'absorber l'oxygène lorsqu'il est porté à une température voisine de son point d'ébullilion, et d'abandonner de nouveau cet oxygène à une température plus élevée. Quatre onces de mercure ont été introduites dans un matras A (fig. 35) dont le col recourbé B allait plonger sous une cloche C remplie d'air et placée sur une cuve à mercure. Une certaine quantité de l'air contenu dans les vaisseaux ayant été retirée par succion à l'aide d'un tube recourbé, le niveau du mercure s'est élevé dans la cloche. Lavoisier a marqué avec soin la hauteur où le métal s'est arrêté et a observé exactement le baromètre et le thermomètre.

Les choses étant ainsi disposées, il a « allumé le feu » et l'a entre tenu presque continuellement pendant douze jours, de manière à chauffer le mercure presqu'au degré nécessaire pour le faire bouillir. Le second jour, il a vu nager sur la surface du mercure de petites parcelles rouges qui, pendant quatre ou cinq jours, ont augmenté en nombre et en volume. Au bout de douze jours, voyant

I. Majow, Tractatu* qvinque mtdieo-phytiei, 1669. Entre antres passage» de ce enrieiu écrit, nous citeront le suivant : ■ At non est eslimandum, pabulum îgoeo-aSrtun (la matière propre à entretenir la combustion}, ipsum aSrem eue, sed tantuui parlera ejna luagis activera, lubtiloraque. »

que la calcination du mercure ne faisait plus de progrès, il a éteint

le feu et il a laissé refroidir les vaisseaux. L'opération terminée, le

volume de l'air s'est trouvé réduit de 50 pouces cubiques à 42 ou 43 pouces, à pression et à température égales. II avait éprouvé, par conséquent, une diminution d'un sixième. L'air qui restait, et qui était réduit aux cinq sixièmes de son volume, n'était plus propre ni à la respiration ni à la combustion. D'un autre côté, ayant rassemblé soigneusement les parcelles rouges qui s'étaient formées (oxyde de mercure), Lavoisier en a obtenu 45 grains. Il les a placées dans une très-petite cornue de verre munie d'un tube de dégagement. La cornue ayant été chauffée presqu'à l'incandescence, la matière rouge s'est décomposée et a disparu : il s'est condensé dans le récipient 41 grains j de mercure coulant, et on a recueilli 7 à 8 pouces cubiques d'un fluide élastique éminemment propre à entretenir la combustion et la respiration des animaux. Ce fluide élastique, Lavoisier l'a nommé oxygène. L'ayant mélangé au gai irrespirable, il reconstitua l'air ordinaire.

On voit qu'il ne s'est point contenté, comme Scbeele l'avait fait à la même époque, d'absorber simplement le principe respirable et comburant de l'air, de manière à obtenir pour résidu la a mofette » irrespirable et impropre à la combustion. Dans son admirable méthode, Lavoisier, après après avoir fait absorber l'oxygène par le mercure, l'a dégagé de nouveau, isolant ainsi les deux éléments de l'air et faisant, du même coup, son analyse et sa synthèse. Toutefois, son procédé ne pouvait donner que des résultats approximatifs, en ce qui concerne les proportions suivant lesquelles

l'uote est mélangé à l'oxygène. Lavoisier admettait que l'air renferme un sixième de son volume d'oxygène. Nous savons aujourd'hui que la proportion d'oxygène est plus forte. Grâce aux méthodes dont la science moderne dispose, l'analyse de l'air est de- Tenue une des opérations les pins simples et les plus exactes de la

Voici une courte description des méthodes qui sont en usage pour cette opération.

littodes voluoiétriirues. — 4" Dans une éprouvette graduée E iflg. 36) placée sur la cuve à eau ou plus simplement dans un verre à expérience V, et renfermant on volume déterminé d'air, on introduit un long batoD de phosphore b et on abandonne l'appareil a lui-même pendant quelques heures. Le phosphore absorbe peu à peu, a la température ordinaire, tout l'oxygène de l'air, et il ne reste que de l'azote. La différence du volume de l'azote au foluroe initial de l'air indique le volume de l'oxygène.

x> L'absorption de l'oxygène de l'air par le phosphore a lieu immédiatement, lorsqu'on chauffe on fragment de ce corps dans un volume déterminé d'aïr. L'expérience se fait au moyen d'une cloche courbe (fig. 31) placée sur la cuve à mercure. On introduit un fragment de phosphore dans la partie recourbée de la cloche; on chauffe d'abord doucement pour fondre le phosphore et vaporiser l'eau qui y adhère, puis on élève la température de manière à enflammer et à volatiliser le phosphore. L'opération est terminée lorsque la lueur produite par la combustion de la vapeur de phosphore s'est propagée jusqu'au sommet de la colonne d'eau.

Comme la précédente, cette expérience donne le résultat suivant : 100 volumes d'air laissent i environ.

3* On agite vivement 100 volumes d'air avec une solution de

Fig. 36.

Fig. 37.

î résidu de 79 volumes d'azote

potasse à laquelle on a ajouté de l'acide pyrogallique. Cette solution brunit immédiatement en absorbant tout l'oxygène de l'air et en laissant pour résidu 79 volumes d'azote. Ce procédé, indiqué par H. Lîebig, est fondé sur la propriété que possède l'acide pyrogallique, d'absorber immédiatement l'oxygène, en présence d'un excès d'alcali, pour se transformer en une matière brune.

4° 100 volumes d'air sont introduits dans un eudiomètre avec 100 volumes d'hydrogène. On fait passer l'étincelle électrique. Tout l'oxygène de l'air se combine avec l'hydrogène pour former de l'eau qui se condense sous forme liquide. Il en résulte un vide, et au lieu de 200 volumes de gaz introduits dans l'eudiomètre, on ne trouve plus, toutes corrections faites, que 137,21 volumes d'un mélange d'azote et d'hydrogène.

62,79 volumes ont donc disparu pour former de l'eau; comme on a opéré en présence d'un excès notable d'hydrogène, cette eau renferme tout l'oxygène contenu dans les 100 volumes d'air. Or, comme chaque volume de cet oxygène a dû brûler 2 volumes d'hydrogène, il en résulte que les 62,79 volumes disparus renfermaient 20,93 volumes d'oxygène sur 41,86 volumes d'hydrogène.

100 volumes d'air renferment donc :

20,93 vol. d'oxygène.

79,07 vol. d'azole.

Cette expérience est susceptible d'une grande précision, si l'on emploie les eudiomètres perfectionnés qui ont été décrits dans ces derniers temps par MM. Regnau.lt ', Doyère, Bunsen. L'eudiomètre de Bunsen se recommande par la simplicité de sa construction {fig. 38). C'est un tube de verre CB long de 5 à 6 décimètres, d'un diamètre de 20™ et d'une capacité de 160™ environ. L'épaisseur de la paroi peut ne pas dépasser 2™. Au sommet du tube E deux fils de platine sont soudés dans l'épaisseur de la paroi qu'ils traversent. Ces fils conducteurs suivent la voûte interne jusque vers le sommet, où ils laissent entre eux un intervalle que l'étincelle doit traverser. Le tube eudiométrique porte une division en millimètres. En outre, il est exactement calibré, de telle sorte qu'on connaisse la capacité réelle du tube correspondant à chaque division. Pour apprécier le volume d'un gaz, on lit & l'aide d'une lunette qui glisse sur un pied vertical, la division à laquelle correspond le sommet du ménisque

1. Le lecteur trouvera une description de ce remarquable inutrumont d«H le Court élémentaire de chimie de H. V. Begniolt, B* Mit., t. IV, p. 76.

de la colonne mercurielle qui s'élève dans le tube. Pour déterminer la pression à laquelle le gaz est soumis, on mesure, à l'aide du

même instrument, la différence du niveau du mercure dans la cuve et dans le tube lui-même, et on retranche cette pression de la pression barométrique. On note d'ailleurs exactement la température, et l'on tient compte de l'état d'humidité du gaz. Toutes ces données servent à calculer le volume réel du gaz avant et après le passage de l'étincelle électrique '.

1. SappMon* qu'il a'agim de meunier le volume du mélange gazeui après le pawage de l'étincelle électrique. Soit Vie volume du gai contenu daoi l'eudiomèlre, ■ait f la température du gai qui est saturé d'humidité, soit / ta tension de U vapeur d'eau i la température f, aoit P la pression barométrique etprimée eu millimètre*, H la hauteur du mercure daui le tube eudiomélrique, le volume V« du gai wc i lu température de 0° et ioui la preaaioo de 760BB aéra donné par la formule

Méthode det puéw. — 1° Pour analyser l'air par la méthode des pesées, MM. Dumas et Boussingault ont employé le procédé suivant :

Un ballon A (fig. 39) d'une capacité de 15 à 20 litres, muni d'une

armature en cuivre traversée par un robinet R*, et pouvant se visser sur la machine pneumatique, est mis en communication avec un tube de verre peu fusible BB', garni d'une armature à robinets R'R à ses deux extrémités et rempli de cuivre métallique, Le ballon et le tube sont vides d'air et leur poids a été déterminé avec soin.

Le tube rempli de cuivre est placé sur une grille à combustion. Son autre extrémité est mise en communication avec une série de tubes de Liebig et de tubes en (J (C, D, E, F, G, H, I, R) renfermant, les uns une solution de potasse caustique ou de la pierre ponce imprégnée de potasse, les autres, des. fragments de chlorure de calcium et de la pierre ponce imprégnée d'acide sulfurique concentré. La potasse sert à purger l'air de la, petite quantité d'acide carbonique qu'il renferme; le chlorure de calcium et l'acide sulfurique sont propres à le dessécher parfaitement.

Le cuivre est chauffé au rouge, les robinets du tube étant ouverts. On ouvre alors le robinet du ballon. L'air s'y précipite aussitôt; mais il ne peut y arriver qu'après avoir traversé la série d'appareils de condensation où il se purifie, et le tube rempli de cuivre incandescent où il se dépouille de son oxygène, par suite de la formation de l'oxyde de cuivre. C'est donc de l'azote pur qui entre dans le ballon. L'expérience est terminée lorsque la tension du gaz contenu dans celui-ci est sensiblement égale à la pression extérieure. On ferme alors le robinet; on laisse refroidir le tube, et on le pèse ainsi que le ballon rempli d'azote.

L'augmentation de poids du ballon indique le poids de l'azote qui y est entré.

L'augmentation de poids du tube (qui avait été pesé vide d'air) indique le poids de l'oxygène qui s'est fixé sur le cuivre, plus le poids de l'azote restant dans le tube à la fin de l'expérience. Ou détermine le poids de cet azote en faisant le vide de ce tube et en le pesant une troisième fois.

La différence entre la seconde et la troisième pesée indique le poids de l'azote contenu dans le tube. Ce poids, ajouté au poids de l'azote contenu dans le ballon, constitue le poids total de l'azote de l'air analysé.

Le poids de l'oxygène est donné par la différence du poids du tube vide d'azote et rempli de cuivre oxydé (troisième pesée) et du poids du tube vide d'air et rempli de cuivre métallique (première pesée).

En employant cette méthode, MM. Dumas et Boussingault ont trouvé que 400 parties d'air renferment en poids :

2* M. Branner a analysé l'air en le faisant arriver lentement, après l'avoir dépouillé d'acide carbonique et de vapeur d'eau, sur du phosphore contenu dans un tube. L'augmentation de poids de ce tube donnait la quantité d'oxygène; le poids de l'azote était déduit de la mesure de son volume.

L'air est-il un mélange ou une combinaison? — Les proportions d'oxygène et d'azote que l'air renferme sont partout les mêmes, sauf de légères variations. Au sommet des plus hautes montagnes, au centre des continents, au-dessus de l'immense étendue des mers, l'air se montre, à peu de chose près, également riche en oxygène. En discutant un grand nombre d'analyses, M. Regnault a établi que la proportion d'oxygène ne varie généralement que de 20,9 à 21,0, mais que, toutefois, dans les pays chauds, elle peut descendre, dans certains cas, à 20,0. Abstraction faite de ces légères variations, on peut dire que la composition de l'air est constante; et cette constance dans les rapports de ses éléments pourrait faire croire que ceux-ci sont contenus dans l'atmosphère, non pas à l'état de simple mélange, mais à l'état de combinaison. 11 n'en est rien. L'air, dans sa partie essentielle, ne constitue point un degré d'oxydation de l'azote; c'est un mélange gazeux,

Les considérations suivantes suffisent pour établir cette vérité importante.

Remarquons d'abord que lorsque deux gaz se combinent, leurs volumes respectifs sont dans des rapports très-simples. Or, il n'en serait pas ainsi pour l'oxygène et pour l'azote, s'ils étaient combinés dans l'air. Le rapport de 20,93 à 79,07 ou de 21 à 79 s'éloigne trop de la simplicité des rapports que l'expérience constate entre les volumes des gaz qui se combinent (loi de Gay-Lussac).

Lorsque l'air se dissout dans l'eau, il se comporte comme un mélange et non point comme une combinaison. En effet, chacun de ses éléments s'isole et se dissout dans l'eau, suivant l'affinité particulière qu'il possède pour ce liquide. L'oxygène est plus semble dans l'eau que l'azote : aussi, l'air dissous dans l'eau et qu'on peut en dégager par l'ébullition, est-il beaucoup plus riche en oxygène que l'air atmosphérique. Nous avons vu, en effet, que l'air dégagé de l'eau renferme :

Azote 64,47

Oxygène 33,76

Acide carbonique 1 ,77

Si l'air était une combinaison, on ne voit point pourquoi il changerait aussi de composition en se dissolvant dans l'eau. Mais, s'il est un mélange, chacun de ses éléments doit se dissoudre dans l'eau comme s'il était seul, et que l'autre élément fût supprimé (Dalton). 11 en résulte que l'oxygène et l'azote doivent se dissoudre dans l'eau proportionnellement à la tension que chacun d'eux possède dans le mélange, et proportionnellement à leurs coefficients de solubilité respectifs; c'est ce que vérifient des analyses de l'air dégagé de l'eau.

Ainsi tout démontre que l'air se comporte comme un mélange et non pas comme une combinaison d'oxygène et d'azote.

Il renferme encore d'autres principes qui y sont contenus en quantité beaucoup plus petite que l'oxygène et l'azote, mais qui jouent néanmoins un rôle important dans les phénomènes qui se passent à la surface du globe, et particulièrement dans les phénomènes de la vie. Parmi les autres principes que l'air renferme, nous devons noter en première ligne l'acide carbonique et la vapeur d'eau.

Acide carbonique do l'air. — Lorsqu'on laisse exposé à l'air on vase renfermant de l'eau de chaux, la surface de celle-ci se couvre bientôt d'une pellicule formée par de petits cristaux de carbonate de chaux.

Celte expérience démontre la présence de l'acide carbonique dans l'air. Elle réussit pareillement avec l'eau de baryte, qui absorbe l'acide carbonique comme le fait l'eau de chaux. Pour apprécier la proportion d'acide carbonique contenu dans l'air, Thenard s'est servi de l'eau de baryte, dont il a introduit une certaine quantité dans un grand ballon A de capacité connue, dans lequel on pouvait faire le vide (fig. 40). Après avoir agité de manière à absorber tout l'acide carbonique contenu dans le ballon, il y a fait le vide et y a introduit ensuite une nouvelle quantité d'air, qui, dépouillée à son tour d'aride carbonique, a été enlevée et remplacée par une troisième portion. Ces opérations ont été continuées jusqu'à ce que la quantité de carbonate debaryte fût suffisante pour pouvoir être recueillie sur un filtre, lavée, sécbée , et pesée. Le poids du carbonate de baryte indiquait la quantité d'acide carbonique que renfermait le volume **'• *"■

total de l'air d'abord contenu et successivement introduit dans le ballon.

Mais voici un appareil qui peut servir à doser exactement et du même coup l'acide carbonique et la vapeur d'eau que l'air renferme (fig. 4*).

V est un vase aspirateur à deux tubulures et exactement jaugé. La première reçoit un thermomètre t. La seconde reçoit un tube a recourbé muni d'un robinet r', plongeant d'un côté jusqu'en b, à une petite distance du fond du vase et se trouvant, de l'autre coté, en communication avec les tubes en A, B, C, D, E, F. Les tubes F, E renferment, le premier, des fragments de chlorure de calcium ; le second, de la pierre ponce imprégnée d'acide sulfurique. Ils sont destinés à retenir l'eau. Les tubes D, C renferment de la pierre ponce imprégnée de potasse caustique qui absorbe l'acide carbonique; le tube B renferme de la pierre ponce imprégnée d'acide sulfurique et sert à retenir l'humidité que l'air sec enlève a la potasse des tubes précédents. Le tube A, rempli de ponce sulfurique, est destine à empêcher le retour de l'humidité. On détermine avant l'expérience, d'un côté, le poids des tubes E et F; de l'autre, celui des tubes D, C, B,

Les choses étant ainsi disposées, on remplit d'eau le vase V.

5S tizedby G00gk

m AIR ATMOSPHÉRIQUE.

puis on ouvre les robinets r et r*. L'eau s'écoule aussitôt du rase B ;

mais en s'écoulant elle détermine une aspiration d'air qui doit le

Fi'tr. 41.

remplacer dans le flacon, et cet air ne peut s'introduire dans le vase par le robinet ouvert r* qu'après avoir traversé la série d'appareils de condensation où il se dépouille de la vapeur d'eau d'abord, de l'acide carbonique ensuite. Lorsque le niveau de l'eau dans le vase est descendu à l'extrémité b du tube ab, on ferme de nouveau les robinets r et r1, et on remplit le vase d'eau pour recommencer l'aspiration.

Le volume de l'eau écoulé donne, l'expérience terminée, le volume de l'air qui a traversé l'appareil de condensation, et l'augmentation de poids de ceux-ci donne les quantités de vapeur d'eau et d'acide carbonique que renfermait cet air.

Veut-on déterminer rapidement, et avec une précision suffisante dans la plupart des cas, la quantité d'acide carbonique contenue dans i'air confiné dans un espace? On peut se servir avec avantage du procédé suivant, que l'on doit à M. Pettenkofer. Dans un flacon d'une capacité connue (de 3 & 4 litres), et dont le goulot est recouvert d'une coiffe en caoutchouc à deux tubulures pouvant être fermées a volonté , on insuffle , à l'aide d'un soufflet, dont le bec s'engage dans l'une de ces tubulures, l'air que l'on veut analyser. On y introduit ensuite, à l'aide d'un tube à entonnoir, un volume

connu d'eau de chaux parfaitement pure, et on agite après avoir fenné les tubes en caoutchouc. L'acide carbonique sature en partie l'eau de chaux, qui devient ainsi moins alcaline.

L'alcalinité de cette eau de chaux a été déterminée d'avance à l'aide d'une solution titrée d'acide oxalique. On dissout dans l'eau V,%5 d'acide oxalique cristallisé et on étend la dissolution de manière à former un litre de liquide. Un centimètre cube de cette liqueur titrée répond à 1 milligramme de chaux qu'il sature.

On détermine le nombre de centimètres cubes de cette liqueur normale nécessaires pour saturer un volume d'eau de chaux exactement égal à celui qu'on a introduit dans le flacon. Au moment où la chaux est entièrement saturée, la liqueur cesse de ■ brunir le papier de curcuma. D'autre part, on détermine le nombre de centimètres cubes de liqueur normale nécessaires pour saturer l'eau de chaux du flacon, après l'absorption de l'acide carbonique.

La différence entre ces deux nombres donne en milligrammes la quantité de chaux qui a été saturée par l'acide carbonique d'un volume d'air égal à la capacité du flacon, diminuée du volume de l'eau de chaux introduite. Cette quantité de chaux étant connue, rien n'est plus facile que de calculer la quantité d'acide carbonique qui lui correspond. Récemment H. Pettenkofer a remplacé l'eau de chaux par l'eau de baryte pour cette détermination.

La quantité d'acide carbonique contenue dans l'air varie, d'après les expériences de Théodore de Saussure, de 4 à 6 dix millièmes. Elle augmente dans les lieux habités. Elle est plus forte la nuit que le jour, circonstance qu'il faut attribuer à l'influence de la végétation (voir plus loin). Elle diminue après la pluie; elle est moindre au-dessus des grands lacs, etc. (Th. de Saussure).

Sources de l'acide carbonique atmosphérique. — L'acide carbonique contenu dans l'air provient de diverses sources. Dans quel* ques localités, appartenant à des régions volcaniques du globe, les fissures de la terre en laissent échapper des torrents; les volcans en vomissent des quantités immenses ; certaines eaux en sont sursaturées et le laissent dégager en abondance lorsqu'elles viennent sourdre à la surface de la terre. L'acide carbonique est le produit constant de la combustion du charbon et des matières organiques. On a calculé que l'Europe retire annuellement du sein de la terre 530 millions de mètres cubes de combustibles minéraux, qui, en brûlant, donnent naissance à 80 milliards de mètres cubes d'acide carbonique. En outre, les phénomènes de putréfac-

tion et de combustion lente des matières organiques, phénomènes qui s'accomplissent avec tant d'activité à la surface du globe, surtout dans certaines saisons, donnent lieu à la formation de qualités prodigieuses d'acide carbonique qui se répandent dans l'atmosphère.

La respiration est une combustion lente; c'est aussi une source immense d'acide carbonique. En supposant, ainsi que cela résulte des expériences de MM. Andral et Oavarret, qu'un homme brûle en moyenne en 34 heures 240 grammes de charbon qu'il convertit en 445 litres d'acide carbonique, la race humaine, tout entière, doit engendrer annuellement environ 160 milliards de mètres cubes d'acide carbonique, et bien que ce chiffre soit purement approximatif il est de nature à frapper l'imagination, en faisant pressentir l'immensité du volume d'acide carbonique que versent chaque année dans l'air tous les animaux qui vivent et qui respirent.

Cet acide carbonique ne s'accumule point indéfiniment dans l'atmosphère. Rejeté par les animaux, il constitue la nourriture des plantes qui possèdent la propriété de le décomposer, d'en retenir le carbone et d'en dégager l'oxygène, sinon en totalité, du moins en partie.

Cette vérité importante est une des plus belles conquêtes que la science ait faites, au siècle dernier, par les efforts successifs de plusieurs observateurs éminents.

Priestley remarqua le premier (ITTi) que les plantes possèdent la propriété de purifier l'air. Bonnet observa que les feuilles qui séjournent dans l'eau se couvrent de petites bulles que Priestley reconnut plus tard pour de l'oxygène. Ingenhouz démontra que les feuilles ne possèdent cette propriété qu'autant qu'elles sont soumises à l'action de la lumière solaire. Enfin , Percival et Senne- Mer ont montré que la présence de l'acide carbonique dans l'eau était une des conditions essentielles du phénomène.

On doit à Théodore de Saussure les expériences les plus décisives concernant la décomposition de l'acide carbonique par les plantes et l'assimilation du carbone. Récemment, M. Boussingaull a démontré que les gaz exhalés sous l'influence de la lumière solaire par les parties vertes des végétaux immergés, renferment, indépendamment de l'oxygène, une petite quantité d'oxyde de carbone, d'hydrogène protocarboné et d'azote.

Ainsi, l'acîde carbonique résultant des combustions qui s'accomplissent à la surface de la terre est repris par le règne végétal,

AIR ATMOSPHÉRIQUE. JW

et sert à l'élaboration de cette matière organique, manifestation et condition de la vie à la surface de la terre. La vie apparaît entre ces deux grands phénomènes : décomposition de l'acide carbonique par les végétaux, et production de l'acide carbonique par la destruction de la matière organique. Leur corrélation et leur succession perpétuelle assurent la transmission et la durée de la vie sur la terre.

Tel est l'ordre admirable de la nature. Mais indépendamment de ce grand courant d'activité qui se rattache à la présence de l'acide carbonique dans l'air, on peut en saisir un autre. Une portion de ce gaz dissoute par l'immense étendue des mers est fixée par certains animaux sous forme de carbonate de chaux qui entre dans les coquilles, les carapaces, les productions madréporiques. Cette portion de l'acide carbonique n'est plus restituée à l'atmosphère. Les carbonates formés vont se déposer au fond de la mer et vont constituer, dans le cours des siècles, des roches nouvelles (Peligol).

Vaptur d'aan contenue dans l'air. — L'air n'est jamais sec. 11 renferme de l'eau à l'état de vapeur invisible ou à l'état de vapeur vésiculaire.

La quantité de vapeur d'eau contenue dans l'air varie. Bile augmente en général avec la température. On dit que l'air est saturé de vapeur a une température donnée, lorsqu'il n'en péut'dissondre davantage à cette température. Lorsque, dans ces conditions, la température de l'air vient à s'abaisser, une portion de la vapeur se condense et prend la forme de gouttelettes très-fines : c'est là l'origine du brouillard. Quand l'air est très-chargé de vapeur, il produit sur nos organes cette sensation particulière que nous désignons sous le nom d'humidité. Et cette sensation ne dépend point de ta quantité absolue de vapeur d'eau répandue dans l'air; elle dépend du degré de saturation. En hiver, la quantité absolue de vapeur d'eau contenue dans l'air est en général moins forte qu'en été, et pourtant l'air paraît plus humide, parce qu'il est plus près de l'état de saturation. L'état hygrométrique de l'air est donc exprimé parla fraction de saturation, c'est-à-dire par la quantité de vapeur répandue dans l'air à une température donnée, divisée par la quantité de vapeur que renfermerait l'air s'il était saturé à cette température. On apprécie la quantité absolue de vapeur d'eau contenue dans l'atmosphère en faisant passer un volume déterminé d'air à travers des tubes renfermant des corps avides d'eau, tels que le chlorure de calcium et l'acide sulfurique. L'appareil que nous avons décrit

ilO AIR AT1I0SPHÉBIQUE.

page 306 peut servir pour doser à la fois l'eau et l'acide carbonique

contenus dans l'air.

Antres matériaux ooattnns dans l'air. — Indépendamment de l'oxygène, de l'azote, de l'acide carbonique, de la vapeur d'eau, l'air renferme d'autres matières dont la présence dans l'atmosphère, eu très-petite quantité, est le résultat d'une foule d'actions chimiques qui se passent dans son sein ou à la surface de la terre. On y rencontre aussi des corpuscules de nature diverse qui y sont suspendus. Parmi ces corpuscules, il eh est qui sont organisés et vivants ou aptes àla vie; nous les mentionnerons plus loin. D'antres constituent simplement des poussières minérales ou organiques que le vent soulève et entraîne au loin. On les retrouve dans l'eau de pluie, et nous' en avons déjà indiqué la nature (page 63).

Les matières organiques, en se putréfiant A la surface du sol, dégageât, indépendamment de l'acide carbonique, de l'ammoniaque, des carbures d'hydrogène, de l'acide sulfhydrique et des principes volatils organiques, dont la nature est inconnue et dont la composition peut être très-diverse.

A ces effluves, provenant de la destruction des corps organiques, 11 faut ajouter les principes volants qui résultent des métamorphoses que les matières organiques éprouvent sous l'influence de la vie. Telles sont les huiles volatiles que (braient les végétaux, les parfums qu'exhalent les fleurs, les émanations diverses qu'émettent les animaux et qui se manifestent par une odeur peu agréable.

Uammmiaqu* est contenue dans l'air sous forme de carbonate et peut-être d'aiotite ; elle se dissont dans l'eau condensée au sein de l'atmosphère. On sait que cette ammoniaque joue un rôle important dans les phénomènes de la végétation.

L'hydrogène protocarboné se produit non-seulement par la putréfaction des matières organiques au sein de l'eau; il existe aussi, en petite quantité, en même temps que l'oxyde de carbone, dans les gaz exhalés par les végétaux immergés, sous l'influence de la lumière solaire (Boussingault). Quoi qu'il eu soit, lorsqne, comme l'a fait M. Boussingault, on fait passer sur de l'oxyde de cuivre incandescent de l'air parfaitement dépouillé d'acide carbo- - nique et de vapeur d'eau, on recueille dans les tubes condenseurs, placés au delà de l'oxydé de cuivre, une petite quantité d'eau et d'acide carbonique, produits de la combustion que subissent les traces de carbure d'hydrogène, d'oxyde de carbone, de matières organiques hydrocarbonées contenues dans l'atmosphère.

L'air renferme une petite quantité d'aoitU aiotigtU sons forme d'azotate d'ammoniaque. Gomme l'ammoniaque, l'acide azotique eat contenu dans l'eau de pluie, et l'on sait que l'eau qui tombe sous les tropiques est plus chargée d'acide azotique que l'eau de pluie de nos contrées. On admet généralement que l'acide azotique se forme dans l'air par l'union directe de l'azote et de l'oxygène sous l'influence, des puissantes déchargea électriques qui constituent la foudre, et l'on explique par la fréquence et la violence des orages sous les tropiques la richesse relative en acide azotique des pluies qui tombent dans ces contrées.

M. Schmubein a émis récemment l'opinion que l'air renferme de Vazotite d'ammoniaque. Selon lui, ce sel se- forme directement, par l'union directe de l'azote avec l'eau et par une réaction inverse de celle qu'on met à profit peur la préparation' de l'azote (page 196).

Az* + H«0* = Ai(AzH<)0*.

AtoHM

d'ommoniiijnt.

L'azolite d'ammoniaque prendrait naissance pendant l'oxydation vive ou lente qu'éprouvent dans l'air les matières combustibles. L'azote, témoin de cette oxydation, se porterait par entraînement* sur les éléments de l'eau. L'explication est douteuse, mais le tait de la formation d'un composé oxygéné de l'azote, acide azotique oa acide azoteux, pendant la combustion qu'éprouvent certains corps dans l'air on dans l'oxygène, est hors de doute. Cavendish a montré le premier que lorsqu'on fait passer une étincelle électrique & travers un mélange d'azote, d'hydrogène et d'oxygène, il se forme non-seulement de l'eau, mais encore une petite quantité d'acide azotique. M. Bence Jones a prouvé récemment qu'il se forme de l'acide azotique pendant la combustion de divers corps organiques, par exemple, du gaz de l'éclairage. Ainsi, en présence d'un corps qui s'oxyde, l'azote peut s'oxyder lui-même directement, et l'on conçoit dès lors que dans Une foule de circonstances il puisse se former de l'acide azotique dans l'air, et plus abondamment encore à la surface du sol, comme nous l'établirons plus loin.

Ozone atmosphérique. — L'air renferme-t-il de l'ozone?M. Schan> bein admet qu'il en est ainsi, car il a constaté que le papier ioduré et amidonné bleuit dans certaines conditions, lorsqu'il est exposé à l'air. On a remarqué qu'en général il se colore pins souvent et d'une manière plus intense à la campagne que dans les tilles on

près des endroits habités; que la coloration bleue est plus marquée et plus fréquente en hiver qu'en été. On a observé de plus que le papier se colorait surtout dans le voisinage des plantes vertes exposées au soleil, d'où l'on a conclu que l'oxygène dégagé par les végétaux était chargé d'ozone. La conclusion est Inexacte, et a été réfutée par M. Cloez. Ce savant a placé deux cloches de verre à une certaine distance au-dessus d'un guon exposé à l'insolation; l'une de ces cloches était recouverte de papier noir, l'autre était transparente; les deux renfermaient du papier ioduro-amidonné. Le papier a bleui dans la cloche transparente; il est resté incolore dans celle qui était recouverte de papier noir. Dans ce cas, le changement de couleur du papier ne pouvait être attribué à l'action de l'oxygène ozone dégagé par le gazon insolé, puisque ce gaz s'élevait aussi bien dans la cloche recouverte que dans la cloche transparente. H. Cloez admet que le papier se colore sous l'influence des rayons solaires. Il rend attentif à diverses causes d'erreurs dans les observations relatives à l'ozone atmosphérique. Ainsi, il a prouvé que les huiles essentielles qu'exhalent les plantes aromatiques colorent le papier dit ozoooscopique. Ce fait n'a rien que de trèsnaturel, puisqu'on sait que les essences se chargent d'ozone lorsqu'on les agite avec de l'air (page 42). M. Cloez admet de plus que l'air contient quelquefois des vapeurs nitreuses qui peuvent colorer le papier. Son opinion nous parait confirmée parles expériences récentes de M. Schœnbein et de H. Bohlig concernant la présence de l'azotite d'ammoniaque dans l'eau de pluie.

Quoi qu'il en soit, il faut accueillir avec réserve les assertions relatives à l'ozone atmosphérique, aux variations qu'il peut subir, et à l'influence qu'il peut exercer sur la production de certaines maladies. On a dît que les épidémies de grippe coïncident souvent avec l'abondance de l'ozone dans l'air; cela n'est point prouvé. On a émis l'opinion que l'ozone atmosphérique ne pouvait exister dans les régions désolées par les fièvres paludéennes, et l'on admet une sorte d'incompatibilité entre l'ozone et la malaria. Si elle n'est point vraie, cette assertion offre du moins quelque vraisemblance. Car il est probable que la malaria et les émanations paludéennes sont dues à des effluves de nature organique, ou au moins à des principes oxydables; or, les uns et les autres sont incompatibles avec l'ozone.

Émanations paludéennes et miasmes. — On ne sait rien de précis sur la nature des émanations paludéennes que nous venons de mentionner, et l'on ignore complètement celle de ces principes

subtils nommés miasme», que l'on suppose répandus dans l'air et auxquels on attribue un rôle actif dans la production de certaines. maladies.

Quelques auteurs ont attribué l'influence malfaisante des marais a la production de l'hydrogène sulfuré qui se forme par l'action de l'acide carbonique sur les sulfures résultant de la réduction des sulfates dissous dans les eaux. Cette opinion nous parait dénuée de fondement. Nous en dirons autant de celle qui consiste à attribuer des eflets nuisibles à l'hydrogène protocarboné qui se dégage de la vase des marais, ou & l'oxyde de carbone qae dégagent en petite quantité les végétaux aquatiques.

Il résulte des expériences de Moscati que les marais émettent des principes volatils de nature organique. Ayant suspendu des ballons remplis de glace au-dessus d'une rizière de la Toscane, il a recueilli le givre qui s'était condensé à la surface extérieure de ces ballons. En fondant, ce givre a donné une eau transparente qui a laissé déposer bientôt une matière floconneuse azotée et putrescible. L'eau recueillie de la même manière au-dessus des marais du Languedoc a donné avec l'azotate d'argent un précipité qui n'a pas tardé à brunir (Rigaud de l'Isle).

Lorsqu'on expose a l'air d'une. contrée marécageuse deux verres de montre, l'un rempli d'eau chaude, l'autre froid et vide, jusqu'à ce que ce dernier soit couvert de rosée, qu'on ajoute ensuite une goutte d'acide sulfurique au liquide contenu dans chaque verre de montre, et qu'on évapore, le liquide du premier verre de montre ne laisse aucun résidu, celui du second Jaisse un résidu charbonneux (Boussingault). Cet effet n'est point dû à la chute de corpuscules ou de poussières organiques dans le verre de montre, puisque ces matières solides se seraient déposées aussi bien dans le premier verre de montre que dans le second.

Ces expériences établissent donc ce fait, d'ailleurs admissible à priori, que l'air renferme des matières organiques volatiles; mais elles ne permettent pas de conclure qu'on ait réellement réussi à condenser un principe miasmatique et laissent tout entière la question concernant la nature de ces principes.

Germes contenus dans l'air. — Si les faits que nous venons d'exposer sont loin d'offrir le degré de précision désirable, il n'en est pas ainsi des découvertes de H. Pasteur concernant la présence dans l'air de germes de nature diverse. Instituées avec sagacité et discutées avec rigueur, les expériences de ce savant ont donné des résultats précis dont nous indiquerons les suivants, nous réser-

214 AIR t

rant d'exposer les antres en traitant de la fermentation et de la putréfaction.

M. Pasteur a aspiré de l'air à travers un tube qui renfermait dn fubni-coton. Cette substance laissait passer les gaz et retenait les corpuscules suspendus dans l'air. Le Fulmi-coton ayant été dissous dans l'étber, ceux-ci sont restés, et M, Pasteur a pu reconnaître à l'aide du microscope des granules d'amidon et des corpuscules globuleux qui paraissaient être des spores. En Effet, ces corpuscules avant été introduits dans nn milieu propre k leur développement (eau sucrée additionnée de. matières albuminoldes et de cendres de levure de bière), et d'où l'on avait exclu d'autres germes avec le plus grand soin, on a vu se produire , au bout de 24 à 36 heures, diverses mncédînées, et un infusoire, le Bacterium termo.

Le même résultat a été obtenu lorsqu'on a substitué au fulmicoton des tampons d'amiante pour tamiser l'air. L'amiante, chargée des corpuscules de l'air, ayant été introduite dans un liquide nourricier, on a vu se développer les mêmes êtres organisés, tandis que de l'amiante introduite seule dans le même liquide, n'a donné naissance à.aucune de ces productions. M. Pasteur a institué ces expériences dans divers lieux. Sur vingt échantillons d'air qui avaient été recueillis en rase campagne et en plaine, huit renfermaient des germes. Sur un pareil nombre d'échantillons d'air recueillis au sommet du Jura, cinq se sont montrés chargés de germes1; enfin, sur vingt prises d'air faites au Montanvert, sur la mer de glace, i 3,000 mètres d'altitude, une seule renfermait des germes. Au contraire, dans les caves de* l'Observatoire de Paris, on a pu, en employant certaines précautions, puiser dé l'air exempt de germes.

Ces expériences sont fondamentales pour la physiologie générale et viennent à l'appui de l'axiome de Harvey : Qmne vivum ex ot>9.

Air confiné. — On nomme ainsi l'air qui a servi à la respiration d'un nombre plus ou moins considérable de personnes et qoi n'a pas été renouvelé. Les gaz et la vapeur d'eau exhalés par les poumons s'accumulent dans cet air, qui devient non -seulement irrespirable par défaut d'oxygène, mais toxique dans une certaine mesure, par suite de l'accumulation de l'acide carbonique. La gêne de respiration, au milieu d'une atmosphère confinée, est augmentée par la présence delà vapeur d'eau qui arrive bientôt à saturer l'air. De plus, on ne peut mettre en doute l'influence fâcheuse qu'exercent les émanations animales qui s'échappent avec la vapeur d'eau, et qui résultent de transpiration cutanée et pulmonaire; la nature de ces émanations est inconnue, mais leur présence se manifeste

Alft ATMOSPHÉRIQUE 115

bientto par une odeur désagréable, toutes les foie qu'un grand nombre de personnes sont réunies dans un espace clos.

Mosesti, ayant répété dans une salie (i'hopital l'expérience qu'il avait faite au-dessus des rùrières de la Toscane, a obtenu la même résultat Vogel a exposé des vases remplis d'un mélange réfrigérant dans un amphithéâtre où un grand nombre de personnes se trouvaient réunies. Le givre condensé à la surface da ces vases a donné une eau transparente qui s'est troublée au bout de quelques jours, en déposant des flocons d'abord incolores, puis verts, et en répandant une odeur désagréable. Additionnée d'azotate d'argent, cette eau est demeurée incolore dans l'obscurité; mais à la lumière solaire elle s'est colorée an bout de quelques minutes, et s'est décolorée ensuite en laissant déposer des flocons noirs.

Ces expériences démontrent la présence de matières organiques volatiles dans l'air confiné.

La vapeur d'eau chargée de telles émanations a été désignée sous le nom de vapeur animalisie (Orflla). MM. Péclet et Dumas assurent que l'air qui se dégage par les cheminées d'appel destinées à opérer la ventilation de salles d'assemblées nombreuses exhale souvent une odeur tellement infecte, qu'on ne peut séjourner que très-peu de temps à la bouche de ces ventilateurs. En ce qui concerne l'acide carbonique, nous décrirons ses effets plus lard ; nous nous bornons à faire remarquer que par le fait de la respiration il s'accumule rapidement dans les espaces confinés. On en jugera par les résultats suivants :

D'après les expériences de MM. Andral et Gavarret, un homme adulte brûle environ 12 grammes de charbon par heure, et exhale par conséquent 44 grammes, soit 22 litres d'acide carbonique. L'air expiré renferme environ 4 "/, de ce gai. Si donc un homme respirait dans un espace clos ayant 3 mètres de longueur sur 2", 7 de hauteur et i'\ 1 de largeur, l'air confiné dans cet espace offrirait au bout de 24 heures la composition de l'air expiré.

A l'acide carbonique qui s'accumule dans Les espaces confinés par le fait de la respiration vient se joindre souvent celui qui est produit par le fait de l'éclairage. 10 grammes de bougie consomment, en brûlant, environ 20 litres d'oxygène et versent dans l'air environ 14 litres d'acide carbonique. 1 bec de gaz de houille qui débite par heure 188 litres de gaz consomme 234 litres d'oxygène et produit 128 litres d'acide carbonique.

On comprend, d'après ce qui précède, la nécessité de la ventilation dans les espaces où un grand nombre de personnes sont

réunies, tels que les amphithéâtres, les salles de spectacles, les salles d'hôpital.

On doit a H. P. Leblanc un travail important sur l'air conflué. Nous aurons occasion d'y revenir en traitant l'empoisonnement par la vapeur du charbon. Nous nous bornons à faire remarquer que cet auteur a eu occasion de constater dans l'air de salles mal ventilées, telles que le grand amphithéâtre de la Sorbonne, une proportion d'acide carbonique allant jusqu'à 1 */•> et qu'il admet que le séjour de l'homme dans une telle atmosphère ne saurait se prolonger sans exciter une sensation de malaise prononcée.

Dans les salles d'hôpital, il s'agit d'entraîner non-seulement le gaz acide carbonique provenant de la respiration, mais encore les émanations de nature organique provenant de la transpiration, de la suppuration des plaies, des maladies contagieuses etc. Ce point offre une importance extrême, et l'attention des hygiénistes s'est portée sur ce sujet dans ces dernières années. Aussi on ne se contente plus de fournir à chaque individu 6 à 10 mètres cubes par heure, quantité qu'on jugeait suffisante autrefois, d'après les indications de M. Péclet; mais dans les salles d'hôpital qui se trouvent dans de bonnes conditions sous ce rapport, on injecte jusqu'à 60 mètres cubes d'air et plus par heure et par lit Les procédés de ventilation qui sont en usage consistent ou bien à appeler l'air dans une enceinte par suite du tirage déterminé par des appareils de chauffage, ou bien à l'injecter directement & l'aide de ventilateurs agissant par insufflation.

Ces combinaisons sont au nombre de cinq, et forment une série qu'on représente ordinairement par les formules suivantes :

A l'éUt uibjdn. . A l'tial d* combuniton ■•« l't

AïO proloiyde d'ante •

AxO* bioiyde d'aiote »

AïOa acide asoteui (anhydre) AiHO* = AzC.HO.

(Bjpolhttiqm.] AïO' acide hypoazo tique *

AxO» acide azotique (anhydre) AiHO» = AsO-^HO.

Rapportées au même volume, les formules des composés gâteux d'oxygène et d'azote sont les suivantes :

kiKfi = i volumes de protoiyde d'azote. AxO1 = 4 volumes de bioxyde d'aiote.

AïO* = 4 volumes d'acide nypouotique.

PftOTOXYDE D'AZOTE. 217

Les formules moléculaires des acides azoteux et azotique anhydres sont probablement

AtKfi = 4 volumes d'acide azoteux.

ÀzK)10 = 4 volume» d'acide azotique.

PBOTOXTDX D'AIOTÏ.

AzO ou Aï«0*.

Préparation. — Pour préparer ce gaz, ou décompose l'azotate

d'ammoniaque par la chaleur. On place le sel dans une cornue

{fig. 42) munie d'un tube de dégagement, et que l'on chauffe sur

Fig. *2.

un fourneau ou à l'aide d'une lampe à gaz. L'azotate d'ammoniaque fond d'abord et se décompose ensuite en protoxyde d'azote et en eau. On recueille ordinairement le gaz sur une cuve à eau. L'équation suivante rend compte de sa formation.

- 4HO

Propriétés. — Le protoxyde d'azote est un gaz incolore et inodore. Bien que formé par deux gaz permanents, il ne l'est point luimême, mais il se liquéfie à 0° sous une pression de 30 atmosphères. A — 100° il se solidifie.

1 volume de protoxyde d'azote renferme I volume d'azote el i volume d'oxygène. En effet, si l'on ajoute à la densité de l'azote (poids de 1 vol. rapporté au poids de 1 vol. d'air) la demi-densité de l'oxygène (poids de j vol. d'oxygène), on trouve qu'il représente sensiblement la densité du protoxyde d'azote.

La deniité de l'azote est de 0,!)72

La demi-densité de l'oxygène est de. . . 0,552

La somme 1,524

représente la densité théorique du protoxyde d'azote.