OXYGÈNE
Densité rapportée à l'air 1,1086
Poids atomique (poids de 1 volume). 16
Poids de la molécule 00 (poids de 2 volumes) 32
Poids d'un litre d'oxygène à 0<» et à 0",76 de pression 1,429 (*)-
766. — L'oxygène est un gaz sans odeur, ni saveur, ni couleur.
Jusqu'à ce jour il n'a pu être ni liquéfié, ni solidifié. Il est permanent, un litre d'air pesant à 0*» et sous la pression 0",76, 1 gr. 293, on trouvera qu'un litre d'oxygène pèse dans les mêmes conditions 1 gr.'293 x 1, 1056 = 1 gr. 429.
Il est très peu soluble dans l'eau et dans les autres liquides.
L'oxygène est un corps très comburaiit ; ainsi quand on brûle les corps dans l'oxygène, la combustion se fait avec beaucoup plus d'éclat que dans l'air. Les métalloïdes en brûlant dans l'oxygène donnent naissance à des acides ; les métaux ne donnent au contraire dans le même cas que des bases ou des oxydes.
L'union des métalloïdes et des métaux avec l'oxygène, produit de la lumière et de la chaleur ; c'est ce que l'on nomme conUmstion vive.
La combustion a également lieu dans l'air, à cause de l'oxygène que celui-ci renferme ; mais elle produit moins de lumière et moins de chaleur à cause de l'azote auquel l'oxygène est mélangé et dont l'action atténue les effets. La combustion est plus lente parce que l'oxydation met plus de lenteur à se produire.
La respiration des animaux est un phénomène de cotnimstion lente.
(1) Nous rectifions ici une erreur commise dans le tableau de la page 201.
-Pû^e i/f.
L'oxygène est Tun des corps les plus répandus dans la nature, il forme le \ du volume de Tair, les ~ du poids de Teau et environ le I de la croûte terrestre.
On le retire de composés oxygénés qui peuvent céder, dans certaines conditions tout ou partie de leur oxygène.
Premih^e préparation.
767. — On peut obtenir l'oxygène en calcinant à une haute température du peroxyde de manganèse finement broyé. La formule de la réaction est la suivante :
L'appareil se compose d'une cornue degrés (fif(. 276), dans laquelle on introduit le peroxyde de manganèse jusqu'aux deux tiers de sa capacité. Elle est chauffée dans un fourneau à réverbère cylindrique, (voir n<* 279) sur la grille duquel elle vient se poser, et pour obtenir la haute température qui est nécessaire à la calcination, on fait le feu avec un mélange de coke et de charbon de bois. Au col de la cornue est adapté un tube B dont la branche recourbée plonge dans un flacon laveur contenant une dissolution de soude ou de potasse caustique, destinée à retenir l'anhydride carbonique qui se dégage des carbonates naturels que renferme d'habitude le peroxyde de manganèse employé, et qui se décomposent par la chaleur. En outre, pour empêcher que le refroidissement éventuel de l'appareil amène une absorption, on se sert d'un flacon laveur, à trois tubulures afîn de ménager le lube de sûreté nécessaire pour la rentrée de l'air (voir n" 730). Le tube abducteur se rend sur la cuve à eau comme d'iiabitude.
Le dégagement de gaz commence dès que la cornue arrive au rouge; on en laisse échapperles premières portions parce qu'elles renferment l'air qui était dans l'appareil, et on ne recueille complètement l'oxygène que quand il rallume facilement un morceau de bois présentant quelques points en ignition. L*opérateur a soin de veiller à l'entretien du feu qu'il doit maintenir tant que le dégagement continue.
Le peroxyde de manganèse perd le tiers de l'oxygènequ'il contenait.
768. Traitement du résidu. — Il ne reste dans la cornue qa*un oxyde bruD-rougeàtre de manganèse qui n'a aucun usage particulier dans le laboratoire et qu'il suflSt d*enmagasiner sans préparation aucune.
Deuxième préparation.
769. — Le bioxyde de manganèse étant peu apte à s*unir aux acides ou aux bases, mais pouvant fournir sous Tinfluence de la chaleur et d*un acide, un protoxyde d'une grande affinité pour les acides, il s*en suit qu'on peut obtenir l'oxygène, en chauffant le bioxyde de manganèse en présence de l'acide sulfurique concentré. Cette réaction est exprimée par la formule suivante :
JtfnO» + JÏ'SO* = MnSO' + H*0 + 0^ ' L'appareil se compose d'un ballon en verre contenant la quantité de peroxyde de manganèse nécessaire àla réaction. On adapte à ce ballon (fig. 277) un bouchon percé de deux trous, et portant un tube en S par lequel on introduit l'acide sulfurique, puis un tube abducteur qui amène le gaz dégagé par la réaction, dans un flacon laveur, où l'on introduit une solution de soude ou de potasse caustique. Les carbonates naturels qui accompagnent le bioxyde de manganèse, perdent leur anhydride carbonique sous l'influence de l'acide sulfurique, et ce gaz, en se dégageant en même temps que l'oxygène, se fixe sur la solution de soude ou de potasse caustique pour donner lieu à du carbonate sodique ou potassique qui reste en dissolution, tandis que l'oxygène vient se rendre seul, sur la cuve à eau, par le tube de dégagement. On le recueille dans des éprouvettes d'abord, puis dans des cloches.
La quantité d'oxygène que l'on obtient par ce procédé est exactement la moitié de celle que contient le peroxyde ^e manganèse employé.
770. — Traitement du résidu. — Le sulfate roanganeux qui s'est formé est en dissolution dans l'eau qu'a produite la réaction. On évapore le liquide du ballon jusqu'à siccité; ce qui permet de chasser l'excès d'acide sulfurique que l'opérateur a vraisemblablement versé. Le résidu est traité par de l'eau chaude puis filtré de manière à obtenir une dissolution claire et neutre de sulfate manganeux. Après quoi, celte dissolution est évaporée puis mise
à cristalliser. Le sulfate manganeux pur cristallise en prismes parfois légèrement rosés.
Troisième préparation.
771. — On peut obtenir l'oxygène en chauffant dans une cornue de verre de Bohême, pourvue d*uu tube de dégagement (fig. 278), du chlorate potassique soit seul, soit mélangé à une petite quantité d*oxyde de cuivre, ce qui est préférable.
La formule de la réaction est la suivante :
KCIO' ^ KCI+ 0'^'
La chaleur commence par fondre le chlorate en un liquide limpide qui ne tarde pas à se troubler à cause du dégagement gazeux qui se produit. Le liquide devient bientôt sirupeux, puis il s*épaissit tout à coup ; et le dégagement d'oxygène se ralentit. Ce n'est pas cependant que tout le gaz se soit dégagé ; mais il s'est formé dans cette première phase de l'opération un perchlorate ainsi que l'indique la formule ci-dessous :
2KCW ^KCI+KCIO^ + 0\
En continuant l'action de la chaleur, on oblige ce dernier à se décomposer, et la formule suivante nous démontre que le dégagement d'oxygène est alors complet :
KCI + KC10'+ 0* =^KCl + 30*^'
Le résidu n'est plus que du chlorure potassique qu'on peut dissoudre dans de l'eau chaude et faire cristalliser en cubes, par les procédés ordinaires.
772. — Remarque. — L'action de l'oxyde de cuivre ajouté au chlorate de potasse dont il facilite la décomposition, reste entièrement inexpliquée.
On peut remplacer l'oxyde de cuivre par l'oxyde rouge de manganèse que l'on a obtenu comme résidu de la calcination au peroxyde de manganèse dans la préparation n^ 767.
• Quatrième préparation,
773. On obtient encore l'oxygène en décomposant par l'acide sulfurique et la chaleur, le bi-chromate potassique.
La formule de la réaction est la suivante :
iK*Cr*0' + 4fl*S0* = 2Cr»S0* + iK'SO*+ HPO-^ 5 0^'
La décomposition du bi-chromate potassique donne pour résidus du sulfate de potasse et du sulfate de chrome solaUes dans Teau et de Toxygène qui se dégage.
Uappareil (fig. 279) se compose d'un ballon ot Ton a introduit le bichromate potassique. Il est armé d'un tube en S par lequel on verse Tacide sulfurique, et d*un flacon laveur contenant de Teau distillée. Le gaz produit est reçu sur la cuve à eau.
774.— Traitement de résidu.— Ce résidu n'est pas simplement un mélange de sulfate potassique et de sulfate chromique; sans cela il suffirait de l'évaporer à peu près à sec dans une capsule de porcelaine, de reprendre le produit de l'évaporation par de l'alcool qui dissout facilement le sulfate de chrome vert, en laissant le sulfate potassique indissous, et l'on arriverait à les séparer presqu'entièrement. Mais l'alcool ne dissout qu'une quantité minime du sel en question. Aussi est-il démontré, que celui-ci est un véritable alun de chrome, c'est-à-dire un sulfate double ayant la composition et la forme cristalline des aluns ordinaires.
La reprise par l'eau, et la cristallisation sont donc les seules opérations à faire subir au résidu obtenu.
Expériences.
775. — 1® Nous avons annoncé que l'oxygène est un corps très comburant, c'est-à-dire qui rallume aisément les corps en combustion.
Il suffit pour le démontrer, de plonger dans une éprouvette pleine d'oxygène (fig. 280), une bougie présentant encore quelques points en ignition, celle-ci se rallumera avec une vive intensité.
Cette propriété développée avec l'intensité que nous signalons, est caractéristique pour l'oxygène.
776. — 2° On la démontre d'une manière plus frappante par la combustion d'un morceau de fil de fer.
Dans une cloche tubulée(fig. 281) d'assez forte capacité, remplie d'oxygène et posée sur une assiette remplie d*eau, on introduit par la tubulure, une spirale en fil de fer dont l'extrémité inférieure e.st armée d'un morceau d'amadou allumé, tandis que l'extrémité supérieure est enfoncée dans un bouchon de liège qui ferme incomplètement la tubulure de la cloche.
Dès que Tamadou est consumé, le fil de fer brûle avec une lumière très intense, et de nombreuses étincelles se' détachent et tombent en formant des gouttelettes d*oxyde de fer magnétique en fusion qui se recueillent au fond de l'assiette.
Si Ton fait cette expérience dans un flacon au lieu d'une cloche tubulée, il faut avoir soin d'y introduire un peu d'eau pour empêcher l'oxyde en fusion de s'incruster dans le verre et de provoquer le bris du flacon (fig. 282).
777. — 3** Dans une cloche d'oxygène analogue à la précédente, on introduft au moyen d'une petite cuiller de cuivre fixée au bouchon (Qg. 283), un petit morceau de phosphore qu'on enflamme au moment même de son introduction. Le phosphore brûle avec une flamme tellement éblouissante que l'œil a peine à en supporter l'éclat. Il se produit en même temps d'épaisses vapeurs blanches d'acide phosphorique qui finissent par se condenser dans l'eau de la cloche.
778. — 4** Même expérience en siAstituant au morceau de . phosphore un morceau de soufre que Ton enflamme. Il y a production d'anhydride sulfureux.
779. — 5® Même expérience en substituant au morceau de phospliore un morceau de charbon de bois présentant un point en ignition, Il y a alors production d'anhydride carbonique.
780. — 6° La combustion de certains corps par l'oxygène peut même avoir lieu dans l'eau, (fig 284.)
Plaçons dans un verre à pied rempli d'eau chaude un morceau de phosphore (fig. 285) celui-ci fondra ; si nous dirigeons, au moyen d'une vessie remplie de gaz et armée d'un tube effilé, un jetd'oxygènesur le phosphore plongé dans l'eau, celui-ci s'enflammera et brûlera en donnant une vive lueur, et en produisant de l'anhydride phosphorique qui se dissoudra dans l'eau.
781. — De ces propriétés que possèdent certains corps de s^unir à l'oxygène en donnant naissance à des acides, est dérivé son nom qui signifie corps qui engendre les acides (de deux mots grecs oÇuç, acide, et yiwaw, j'engendre).
Mais il faut reconnaître que ce nom est mal appliqué, car l'oxygène peut produire des bases et des corps neutres aussi bien que des acides.
C'est ainsi que.le sodium, que le potassium, que le magnésium
fourniront, les deux premiers, deux bases énergiques, la soude et la potasse bleuissant le papier rouge de tournesol ; le troisième, une base presqu*indifférente, Toxyde de magnësiam qui n'agira pas plus sur le tournesol bleu que sur le tournesol rouge.
