CHAPITRE V

TRANSVASEMENTS.

Le transvasement des gaz comprend leur introduction dans des éprouvettes sur le mercure, leur mise en contact avec les liquides envisagés d’une manière générale, et la séparation entre le gaz el les réactifs liquides qui ont pu agir sur lui.

§ 1. — Remplissage des éprouvettes avec du mercure.

Cette opération précède naturellement l’introduction des gaz dans l’éprouvette.

On commence par nettoyer l’éprouvette de toute trace de poussière, en la frottant intérieurement avec un morceau de papier gris buvard, un peu épais, humecté d’eau et enroulé autour d’une baguette de bois , d’un diamètre aussi petit qu’il est nécessaire, d’après le calibre de l’éprouvette.

Cela fait, on y passe de l’eau distillée; on égoutte et l’on sèche à l’air ou dans une étuve.

Si l’on opère à l’air, l’éprouvette doit être tenue l’orifice en bas et déposé sur une feuille de papier buvard.

Cependant, on nettoie la surface de la cuve à mercure avec une baguette de verre plein, tenue horizontalement; ou mieux avec un gros tube de longueur égale à la largeur de la cuve, ainsi qu’il a été dit plus haut (p. 55). Luis on enfonce l’éprouvette, en la tenant presque horizontalement et en appuyant lentement et progressivement sur son extrémité fermée, abaissée finalement au-dessous de son orifice.

Avec ces précautions, on obtient généralement un remplissage assez parfait. Si, malgré cela, il reste des bulles d’air adhérentes aux parois de l’éprouvette, 011 sort cette dernière de la cuve et, appliquant la main à l’extrémité ouverte de l’éprouvette incomplètement remplie, on lui imprime à plusieurs reprises un mouvement de bascule, de manière à faire monter et descendre le long des parois une grosse bulle

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d’air, laquelle ramasse les plus petites. On achève ensuite le remplissage en plongeant peu à peu l'éprouvette renversée, son orifice ouvert en haut, sous le mercure de la cuve.

Fig. 29.

On peut aussi introduire le mercure en se servant d’un tube-siphon ( Jig, 29), On place à l’intérieur de l’éprouvette vide redressée, son

Fig. 3o.

extrémité close en haut, la pointe effilée qui doit toucher la paroi supérieure, et l’on enfonce le tout verticalement dans le mercure, de

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manière à déterminer la sortie lente de l’air. Si la cuve est trop peu profonde pour qu’on puisse enfoncer complètement l’éprouvette et le siphon, on fait monter le mercure jusqu’au sommet, en aspirant l’air avec la bouche, ou autrement, à l’extrémité extérieure du tubesiphon.

Ce petit appareil bien manié produit un remplissage très parfait et il est fort commode dans les cas où l’on opère sur des cuves profondes.

On peut encore remplir exactement de mercure les tubes ou éprouvettes, en tenant l’éprouvette verticale, le bout fermé en bas, et y faisant descendre le mercure par l’intermédiaire d’un long tube plongeant, muni au sommet d’un entonnoir mobile. Le mercure monte du fond du tube au sommet, sans emprisonner aucune bulle gazeuse. On enlève alors le tube de remplissage et l’éprouvette ainsi remplie de mercure est bouchée avec le doigt et retournée sur la cuve.

Quel que soit le procédé employé, on peut faire arriver ensuite, bulle à bulle, le gaz dans l’éprouvette remplie de mercure et procéder aux autres manipulations.

§2. — Transvasements proprement dits.

Pour transvaser un gaz d’une éprouvette dans une autre, de petite ouverture, on se sert d’un entonnoir renversé, dont le col est introduit, sous le mercure, dans l’orifice de l’éprouvette remplie de ce métal et destinée à recevoir le gaz. On tient celle-ci presque verticalement, de la main gauche.^

L’ouverture du vase contenant le gaz à transvaser est amenée sous l’entonnoir et inclinée, de manière à laisser passer peu à peu le gaz dans l’entonnoir. Comme les cols étroits des entonnoirs ne livrent passage aux gaz qu’avec une certaine difficulté, on a soin de n’incliner le vase que graduellement, ou par saccades, et de laisser monter' entièrement la portion de gaz amassée dans l’entonnoir, avant d’en faire entrer une nouvelle dose.

On peut d’ailleurs se dispenser d’employer l’entonnoir, à condition que l’ouverture des éprouvettes ne soit pas par trop petite. Les transvasements se font alors plus vite, et sans pertes, si l’opérateur est quelque peu exercé. Cependant, quand il esl très important de ne rien perdre, il vaut mieux se servir de l’entonnoir.

Le transvasement des gaz d’une éprouvette dans une autre, ou dans un tube gradué, est fort simple en général quand il s’agit de gaz bien isolés sur le mercure; mais ce devient au contraire une opération délicate lorsqu’on a mis les gaz en contact avec un liquide, dissolvant

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ou absorbant, et que l’on se propose de les séparer de ce liquide. Quelques développements sont nécessaires pour expliquer les manipulations.

§ 3. — Mise EN CONTACT I)’UN GAZ AVEC UN RÉACTIF SOLIDE OU LIQUIDE.

Soit proposé de mettre en contact un réactif avec un gaz, renfermé dans une éprouvette sur la cuve à mercure; il convient d’envisager plusieurs cas distincts, suivant l’état du réactif :

i° Réactif solide. — On l’introduit directement dans l’éprouvette. Mais il convient de lui donner d’abord une forme régulière et une structure continue, afin d’éviter d’introduire de Yair adhérent.

A cet effet, on le coule préalablement dans un moule, après fusion s’il est possible. C’est ainsi que l’on procède pour la potasse, pour le phosphore et même pour le chlorure de zinc anhydre.

Dans ce cas, le réactif agit surtout par sa surface, c’est-à-dire lentement et d’une façon incomplète; en outre, il entraîne toujours, quoi qu’on fasse, un peu d’air superficiel ou occlus.

Cet accident est bien plus marqué si l’on emploie le solide en fragments irréguliers, et surtout en masse poreuse, telle que les morceaux de baryte anhydre, de chlorure de calcium desséché, dechaux sodée, de borax anhydre, etc.; tous agents qui ne sauraient être mis en œuvre pour des analyses exactes.

On pourrait éviter cette cause d’erreur en plaçant d’abord le solidesur le mercure dans une petite capacité, où l’on ferait le vide, de façon à en dégager l’air; puis on le ferait passer directement dans l’éprouvette contenant le gaz, sans le remettre en contact avec l’atmosphère. Mais cette manipulation est longue et délicate. Elle offre d’ailleurs cet inconvénient que le gaz, après avoir subi l’action du réactif, ne pourra plus ensuiLe être mesuré exactement par simple transvasement; tout au plus pourra-t-on le reprendre à son tour avec la trompe à mercure pour le faire passer dans une autre éprouvette, destinée à le mesurer.

On recourt alors à l’artifice suivant, qui convient pour la plupart des cas pratiques, c’est-à-dire toutes les fois que le réactif solide peut êlre humecté sans inconvénient pour l’analyse : on ajoute quelques gouttes d’eau dans l’éprouvette qui contient le solide, de façon à en évacuer l’air, avant d’y introduire le gaz.

On peut aussi tremper le solide un instant dans l’eau, avant de le glisser dans l’éprouvette : il est surtout aisé de le faire pour les petits

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cylindres de polasse usités lors de l’absorption de l’acide carbonique ei des gaz acides; ou bien encore pour les cristaux de sulfate de cuivre destinés à réagir sur l’hydrogène sulfuré, etc. L’absorption s’effectue ainsi mieux et plus vite. En ayant soin (pie le volume de l’eau employée soit très petit, les doses d’air dissous qu’elle renferme son! négligeables.

Un artifice semblable peut être employé avec le sulfate ferreux en poudre, utilisé pour absorber les oxydes de l’azote. Après avoir introduit cette poudre dans une éprouvette, on y fait passer quelques gouttes d’acide sulfurique concentré pur, ce qui en déplace l’air. Ou évacue celui-ci, puis on met en œuvre le réactif.

2° Transport cT un gaz cle la cuve a mercure à la cuve à eau et réciproquement. — Dans certaines analyses, exécutées avec le concours des absorbants et dissolvants, on a besoin d’opérer alternativement sur le mercure et sur l’eau : cela arrive particulièrement dans le cas des réactifs qui attaquent le mercure, tels que le brome destiné à agir sur l’éthylène; ou dans le cas des réactifs altérables par l’eau, tels que le chlorure cuivreux acide, destiné à agir sur l’oxyde de carbone.

Voici comment on opère alors. Pour transporter un gaz du mercure sur l’eau, il suffit de boucher le récipient : soit avec un bouchon de verre ou de liège, s’il s’agit d’un flacon; soit même avec le doigt, s’il s’agit d’un tube gradué. On transporte ce récipient au-dessus d’une cuve à eau; ou même plus simplement, quand il s’agit d’une éprouvette, au-dessus d’un large verre à pied plein d’eau. On immerge la partie inférieure du récipient et on la débouche; le mercure tombe au fond du verre et est remplacé par l’eau. On opère ensuite avec le brome, comme il sera dit ailleurs.

Il est évident que ce mode d’opérer n’est praticable que si le résidu gazeux est presque insoluble dans l’eau.

Soit maintenant V opération inverse : par exemple celle où, après avoir absorbé l'éthylène par le brome, on veut faire absorber l’oxyde (le carbone par le chlorure cuivreux. Dans cet ordre, on peut distinguer deux cas :

a. Si le volume des gaz est faible, on en sépare l’eau par les artifices de transvasement décrits plus haut;

b. Il est d’ordinaire plus simple et plus facile d’opérer comme il suit : le volume du gaz résiduel (après mesure) étant supposé surpasser i5 ou 20 centimètres cubes, on le fait passer dans un tube ou dans un flacon assez petit, pour qu’il soit entièrement rempli à déborder. On bouche alors avec un bouchon, ou avec le doigt, et l’on

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transporte le vase sur la cuve à mercure. En faisant passer ce gaz dans des éprouvettes, on le débarrasse de l’excès d’eau par un ou deux transvasements.

Cela fait, on prend un volume du gaz exactement mesuré dans un tube gradué (volume saturé de vapeur d’eau) et l’on continue l’analyse par le chlorure cuivreux,, ou bien au besoin par combustion eudiométrique.

Un simple calcul de proportion permet de réunir les résultats de cette dernière analyse aux résultats observés sur l’eau avec le brome, et, s’il y a lieu, aux résnltats observés par des réactions antérieures aux deux précédentes et exécutées sur le mercure, telles que l’absorption immédiate du propylène par l’acide sulfurique concentré, ou l’absorption du gaz carbonique par la potasse.

3° Réactifs liquides. — Les réactifs liquides doivent toujours être employés sous un petit volume relatif, afin de n’avoir point à tenir compte de l’air ou de l’azote qu’ils contiennent dissous. Cependant, dans les essais tout à fait rigoureux, on emploie ces liquides sous un volume connu et l’on tient compte de la dose de l’air dissous, en la mesurant séparément, dans un essai préalable, par l’emploi du vide et de la trompe à mercure. Mais, s’il s’agit de très petits volumes, cette correction n’est pas nécessaire. Elle ne l’est pas non plus si le réactif contient seulement de l’azote et s’il absorbe la totalité des gaz autres que l’azote mis en contact avec lui : à la condition, bien entendu, de rétablir l’identité entre les pressions initiale et finale.

Cette correction devient délicate, lorsque le volume du réactif est notable : ce qui exige à la rigueur que l’on tienne compte de son action sur le résidu gazeux de l’absorption, résidu dont il est nécessairement saturé.

Il convient de préciser tout à fait les manipulations et les deux opérations successives qui doivent être accomplies lorsqu’on opère avec un gaz déjà contenu et mesuré dans une éprouvette sur le mercure, savoir : l’introduction initiale du réactif liquide au contact du gaz et la séparation finale entre le restant du gaz et le liquide.

a. Introduction du réactif. — L’orifice le plus commode pour introduire un liquide dans une éprouvette consiste à remplir complètement avec ce liquide un petit tube fermé par un bout, à poser le doigt sur le bout ouvert, sans y laisser la moindre bulle d’air, à introduire le tube renversé dans le mercure, et à l’y retourner au-dessous de l’éprouvette, sans le lâcher; mais en secouant légèrement l’éprouvette :

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le liquide y remonte aussitôt et exerce son action. On retire alors à la main le petit mbe, rempli maintenant de mercure.

Ce procédé est surtout facile à employer quand il n’est pas nécessaire de mettre en œuvre plus de icra3 à 2cm3 de liquide.

J’emploie pour cet usage de petits bouts de tube, contenant icu'3 à 2cni3, fabriqués avec des tubes à gaz. Au besoin, on en diminue la capacité, en y introduisant un peu de mercure. Les solutions métalliques, la potasse concentrée et même l’acide sulfurique concentré peuvent être ainsi maniés; l’épiderme du doigt n’avant pas le temps d’être attaqué profondément. On le lave d’ailleurs aussitôt à grande eau, pour éviter toute brûlure.

Quand la dose de réactif liquide nécessaire est plus considérable, on l’introduit à l’aide d’une pipette courbe, capable de contenir 25cmS à 5ocm3. Le bec est recourbé vers le haut, extrêmement court, long

de 5mm à iomm au plus et terminé par un orifice étroit : dispositions qui permettent d’aspirer le réactif au fond d’un verre conique qui en est rempli, sans en exposer une dose trop forte au contact de l’air, et de l’introduire au sein d’une éprouvette, à travers une couche de mercure aussi mince que possible. On refoule le liquide soit avec les gaz de la bouche, si l’on ne redoute pas le contact du réactif avec l’acide carbonique et la vapeur d’eau provenant des poumons; soit avec une boule de caoutchouc, munie d’un tube ajustable sur l’orifice supérieur de la pipette, et compressible avec la main.

Cette même boule, comprimée à l’avance, peut servir à aspirer

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auparavant et en sens contraire clans la pipette, les liquides dont la vapeur serait dangereuse à respirer, tels que l’ammoniaque, les hydracides concentrés, l’acide azotique, le brome, etc.

Quand la courbure du tube inférieur de la pipette est longue, son immersion sous le mercure de la cuve y introduit une colonne de ce métal, qui exige une pression considérable pour être refoulée ; le réact if liquide se précipite alors subitement à trop forte dose; tandis qu'avec un bec très court, on peut en régler l’introduction presque goutte à goutte. En outre, dans cette condition, une fois l’introduction du liquide commencée, elle continue d’elle-même par un jeu de siphon.

Dans certains cas où les gaz recherchés existent en très petites quantités, il est utile de rendre la réaction plus sensible, en opérant sur une seule goutte de l’agent, amenée vers le centre de la surface supérieure du ménisque de mercure dans l’éprouvette. La goutte placée à la pointe du bec de la pipette (ou d’un simple tube à pointe recourbée et eflilée) y suffit souvent ; mais il faut quelque adresse pour la faire remonter à la place convenable. Ce tour de main permet de constater quelques dix-millièmes d’acide carbonique dans 5ocm* d’air, à l’aide de l’eau de chaux bien claire; ou bien une dose analogue d’acétylène dans une vapeur hydrocarbonée, à l’aide du chlorure cuivreux ammoniacal. II suffit d’attendre quelques minutes pour voir l’action se prononcer; mais il faut une certaine adresse pour introduire ainsi une seule goutte de liquide.

b. Séparation entre le gaz et le liquide dans une éprouvette sur le mercure. — Cette séparation est parfois délicate et fastidieuse. Elle peut avoir lieu directement, ou par l’intermédiaire de pipettes. Dans aucun cas on ne doit se servir à cet effet de boulettes de papier ou de coton, lesquelles renferment une grande quantité d’air et souillent par là le gaz résiduel.

Écoulement direct. — Parfois, si le liquide est visqueux, la séparation peut s’opérer directement, en faisant passer le gaz d’une éprouvette dans une autre, à la condition de remplir celle-ci exactement de mercure, sans y laisser la moindre bulle d’air; ce qui est facile en opérant avec du mercure très net et propre. L’état du mercure doit être vérifié avec soin par un examen préalable.

Si l’éprouvette renfermant le gaz est seulement humectée sur ses parois par le liquide, on l’évacue brusquement dans l’autre éprouvette : ce qui suffit souvent parfois. Sinon le transvasement dans une troisième éprouvette est nécessaire. On sépare ainsi une dose de

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liquide même notable, en prenant soin de laisser une petite quantité de gaz dans la première éprouvette. S’il s’agit d’un volume de gaz mesuré au préalable, on refait ensuite la mesure, et l’on tient compte du gaz perdu, par un calcul proportionnel rigoureux.

Lorsque la dose du liquide est trop considérable, on peut avec un peu d’adresse et d’babitude ramener la séparation au cas précédent : surtout en opérant avec des tubes ou éprouvettes de diamètre faible et renfermant au plus 25cn,s à 3ocm‘ de gaz. A cet effet on dispose d’abord trois ou quatre éprouvettes remplies de mercure, d’une capacité analogue et exemptes de toute trace de bulle d’air.

On saisit de la main gauche l’éprouvette pleine de mercure, sur la cuve, près de la surface, eu l’inclinant un peu à gauche et l’on prend de la main droite l’éprouvette contenant le gaz et le liquide. On l’incline et l’on en place l’orifice au-dessous de celui de l’autre éprouvette; puis on incline la première graduellement sur la droite, d’un mouvement lent et continu, jusqu’à ce que le liquide commence à s’écouler par sa partie inférieure et à remonter, soit dans l’éprouvette remplie de mercure, soit même à la surface de la cuve. On peut ainsi avec de l'exercice écouler tout le liquide, à l’exception d’une couche épaisse de i,mn à 2mm.

Pour plus de précaution, on suspend au besoin un moment l’écoulement du liquide, et l’on remplace l’éprouvette (où l’on en a fait passer la majeure partie) par une autre, toujours pleine de mercure. Ceci permet en outre de réserver le liquide qui a absorbé les gaz étrangers par d’autres vérifications.

En tous cas, on continue l’écoulement du liquide dans la nouvelle éprouvette, jusqu’à ce qu’une bulle ou deux du gaz restant s’y élèvent.

On suspend alors de nouveau l’opération et l’on procède à des évacuations successives du gaz, d’éprouvette à éprouvette nouvelle sur le mercure, jusqu’à séparation totale.

A ce moment, on mesure le gaz restant et l’on procède à son analyse ultérieu re.

Tonte cette série d’opérations peut être exécutée assez rapidement sur une grande cuve à mercure, et il est facile de vérifier, par des épreuves convenables, qu’on peut l’accomplir sans faire varier le volume total du gaz; c’est-à-dire sans y introduire la moindre trace d’air. En tous cas, le nettoyage exact et préalable du mercure est indispensable.

Quand il s’agit d’un faible volume, contenu dans un tube étroit, il suffit souvent d’y introduire une grosse baguette de verre pleine, de diamètre à peine inférieur, quoique mobile aisément. A l’aide de cette

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baguette plus ou moins enfoncée, on détermine l’issue de la presque totalité du liquide intérieur, qui vient se répandre à la surface du mercure de la cuve. On essuie celle-ci bien complètement et l’on procède à un dernier transvasement.

Cependant, on préfère le plus souvent opérer avec moins de temps et une attention moins soutenue. O11 peut en effet séparer un gaz d’un liquide par d’autres artifices.

Emploi d’une éprouvette à robinet. — Le plus simple consiste à faire passer le gaz dans une petite éprouvette pourvue d’un robinet de verre supérieur soudé. On remplit à l’avance cette éprouvette de mercure, sans oublier le tube supérieur, en enfonçant le tout dans la cuve.

Puis on introduit dans cette éprouvette le gaz et le liquide, après avoir éliminé la majeure partie de ce dernier. On introduit alors l’éprouvette à robinet, tenue verticalement, au-dessous d’une éprouvette pleine de mercure, en veillant à ce qu’aucune bulle d’air ne rentre dans celle-ci. Puis on ouvre avec la main droite le robinet et le gaz remonte dans la dernière éprouvette. On referme le robinet,

Fig. 32.

quand on aperçoit le liquide arrivé dans le tube qui surmonte le robinet; mais en y laissant une bulle de gaz.

A ce moment on mesure exactement le gaz transvasé.

Si l’on n’a pas réussi à éviter le passage d’une goutte de liquide, on transvase dans une autre éprouvette.

Emploi de pipettes à gaz. — L’emploi de grandes pipettes pour la séparation des gaz et des liquides a été proposé pour constituer des chambres d’absorption. Elles peuvent servir surtout à séparer les gaz et les liquides. Ces instruments sont fragiles et réclament quelque habitude. La pipeite Doyère, fixée à demeure sur un support, est commode comme instrument d’absorption ; mais elle ne peut être employée sur la cuve à mercure.

TRANSVASEMENTS.

La pipette mobile que j’ai imaginée est disposée au contraire pourcelte destination. Les figures 33, 34 et 35 montrent la pipette en place et les dispositions de son pied, ou support en bois, destiné à la rendre

Fig. 33.

mobile, c’est-à-dire susceptible d’être enlevée à la main, par le cylindre l)i), et replacée sur le support, aisément et sans le secours d’un aide. Voici le maniement de cet instrument :

On remplit la pipette entièrement de mercure, en versant ce liquide par l’embouchure large A, tenue presque verticalement et adaptée à un entonnoir; puis on introduit la pointe / dans l’éprouvette sur la cuve à mercure contenant le gaz. Cela fait, on aspire avec la bouche par la tubulure À; ou mieux à l’aide d’un ballon à robinet, dans lequel on a fait le vide.

Lorsque la pression a diminué dans une proportion représentée par la hauteur du tube II (2ocm environ), le gaz de l’éprouvette est aspiré et il se précipite dans la boule G.

Dès que l’on a recueilli un volume suffisant, on diminue l’aspiration, tandis que l’on abaisse rapidement la pointe L au-dessous du niveau

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du mercure de la cuve, lequel remplit aussitôt le tube II. On relire alors la pipette et on la dépose sur son support.

Dans ces conditions on recueille dans la boule (i le gaz isolé, ou tout au plus avec quelques gouttes de liquide, s’il en existait un dans l’éprouvette. Si l’on prolongeait trop l’aspiration, ce dernier finirait

Fig. 34.

par être attiré à son tour; à moins d’un tour de main assez difficile à exécuter.

Le gaz ainsi emmagasiné doit être réintroduit plus tard, au cours des opérations, et surtout pour la mesure, dans une autre éprouvette, par exemple sur la grande cuve à mercure. A cet effet, on réintroduit sous cette éprouvette la pointe l; puis on refoule le mercure, soit par le jeu des poumons, soit au moyen d’un réservoir à gaz comprimé.

On peut même y parvenir plus rapidement par un tour de main

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qui consiste à incliner convenablement la pipette, de façon à rendre presque horizontal le tube abducteur //, tout en maintenant une hauteur de mercure notable dans le reste de l’appareil.

L’emploi de grands réservoirs à vide et à gaz comprimés permet de ménager la fatigue des poumons au cours de ces manipulations.

Pour régulariser la marche de ces aspirations et refoulements, on peut adapter à la pipette un robinet soudé ( fi g. 36).

Fig. 36.

On peut encore placer au-dessus de ce robinet une tubulure, sur laquelle on fixe un tube de caoutchouc mobile épais, rempli de mercure et terminé par une boule remplie de mercure (pipette Salet, Jig. 37). En élevant ou en abaissant cette boule, 011 détermine les aspirations ou le refoulement. Mais ce dernier genre de pipettes est difficile à être manié par une seule personne, et il a l’inconvénient d’être fixé sur un support, lequel ne peut être mis en jeu en le plongeant dans la cuve à mercure ordinaire, comme ma pipette mobile. Il faut alors une cuve spéciale, cuve oti les manipulations courantes sont impraticables.

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Pour compléter celle étude des récipients des gaz, il conviendrait de parler maintenant des chambres à combustion subite, autrement

Fig. 37.

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dites eudiomèires. Mais l’emploi de ces instruments étant lié intimement à l’étude des méthodes d’analyse, j’en réserverai la description pour le second Livre.