SECONDE SECTION. - PILES DE COMPOSITION CHIMIQUE VARIABLE
§ I. — Type de Grove :
ZINC, platine; liquide dépolarisant, acide AZOTIQUE.
La pile de Grove [Comptes rendus des séances de r Académie des Sciences y l. VIII (1889); Philosophical Magazine ^ t. XIII (i838)] est une pile à deux liquides, où le liquide dépolarisant est de l'acide azotique.
La première forme qui lui ait été donnée est la suivante. Grove mastiquait dans un petit verre le fourneau d'une pipe de terre; dans la pipe il versait de l'acide nitrique pur, et dans le verre de l'acide chlorhydrique au même niveau que Tacide nitrique. Dans l'acide chlorhydrique plongeaient deux feuilles d'or qui restaient inattaquées. Mais, quand on venait à attacher l'une des feuilles à un fil d'or ou de platine dont l'autre extrémité plongeait dans l'acide nitrique, cette feuille se dissolvait rapidement, tandis que l'autre feuille isolée restait intacte.
Bientôt Grove remplaça la feuille d'or par une lame de zinc et l'acide chlorhydrique soit par une dissolution de potasse caustique quand on employait du zinc ordinaire, soit par de l'acide sulfurique étendu de cinq à six fois son volume d'eau quand on employait du zinc amalgamé.
Il obtint de la sorte une pile [Jig. 82) douée d'une grande force électro-motrice et dont le courant était sensiblement constant, au moins pendant les premiers temps.
Une pile en couronne de o",io8 de diamètre et de o",o34 de hauteur, consistant en sept petits verres et sept têtes de pipe, et présentant une surface métallique totale de icf'^'f, décom-
posait Teau très fortement et donnait en deux minutes 19**^ de gaz tonnant.
Telle est la forme première de la pile de Grove ; on s'en sert encore quelquefois avec avantage quand on veut avoir une pile énergique sous un petit volume.
Pour les grands éléments, on emploie la disposition suivante.
Dans un vase cylindrique de terre ou de verre, on place une lame de zinc amalgamé repliée en forme de cylindre, et l'on y verse de l'eau acidulée avec un centième environ de son volume d'acide sulfurique. Au centre se place un vase cylindrique en terre poreuse, contenant de Tacide azotique ordinaire du commerce, dans lequel plonge une lame de platine. Aux lames de zint et de platine sont fixées deux pinces de cuivre, où viennent s'engager les extrémités des rhéophores.
Aussitôt que l'on ferme le circuit, le zinc amalgamé, en présence de l'acide sulfurique, décompose l'eau en donnant du sulfate de zinc. L'hydrogène de l'eau, mis en liberté, se porte vers le pôle positif, traverse la cloison poreuse, et, rencontrant l'acide azotique, le réduit en donnant de l'eau et des vapeurs nitreuses qui se dégagent, tandis que du bioxyde d'azote et de l'acide hypoazotique se dissolvent dans l'acide azolique.
Pour augmenter la surface du platine, Grûel a proposé de remplacer la feuille unique de platine par deux feuilles en
Cet A. 14
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croix, et Poggendorff [Poggendorffs Annalen, t. Ll (1840)] a conseillé de la replier en forme d*S {Jig, 83), en la fixant à un couvercle de porcelaine au moyen d*une soudure au soufre,
Fia. 83.
qui ne s'allaque pas par l'acide azotique. Ce couvercle de porcelaine ferme le vase poreux, de manière à diminuer un peu le dégagement des vapeurs nilreuses.
Pour s'opposer au mélange des liquides, Morse plaçait dans le vase de terre un premier vase poreux plein d'acide sulfurique concentré, dans lequel on mettait ensuite le vase poreux à acide azotique [Morse, Arc/i;V^,ç de réiectricite) t. III (i843)]; mais cette disposition est fort incommode et, de plus, augmente énormément la résistance intérieure de la pile, ce qui Ta fait rejeter.
Depuis quelque temps, poqr avoir le maximum d'effet avec la pile de Grove, on remplace les vases cylindriques par des vases dont la section est un rectangle assez allongé, de manière à rapprocher autant que possible les différentes parties les unes des autres; on diminue beaucoup ainsi la longueur de la colonne liquide que le courant doit traverser dans la pile; sa résistance intérieure devient alors plus faible, et l'intensité du courant produit se trouve notablement augmentée. Dans celle nouvelle disposition, le zinc est formé par une lame recourbée deux fois à angle droit, comme le représente la^îg*. 84 [Archwes de r électricité, t. III (184 3)].
La pile de Grove est la plus puissante que l'on connaisse. Sa force électro-motrice est i^"^S96, soit environ 1,8 de celle de la pile de Daniell, tandis que sa résistance intérieure est
moitié moindre. De plus, elle nécessite un beaucoup moins grand volume de liquide dépolarisant, car la dissolution saturée
de sulfate de cuivre ne peut fixer que y^ ou environ -^ de l'hydrogène que fixe un volume égal d'acide azotique.
D'un autre côté, elle offre plusieurs inconvénients. D'abord^ le dégagement de vapeurs nitreuses peut devenir fort incommodant et même dangereux ; il oblige à monter la pile en plein air ou dans un local aéré d'une manière toute spéciale.
Puis sa constance est beaucoup moins grande que celle de la pile de Daniell, car l'acide azotique se détruit à mesure que le courant passe, sans être renouvelé, ce qui change d'une manière continue la résistance et l'efficacité du liquide dépolarisant. Enfin elle revient à un prix élevé, à cause de la lame de platine qu'on y emploie. C'est cette dernière raison qui lui fait préférer maintenant la pile de Bunsen lorsqu'on a besoin d'un courant énergique.
Quelques modifications de détail ont été apportées dans la forme de la pile de Grove, pour en rendre l'usage moins gênant dans les laboratoires. Au premier rang, on peut citer celle de delà Rive {Jig. 85). Cette pile se compose d'un grand flacon de verre A bouché à l'émeri, pouvant contenir environ i^^* d'acide azotique, et dont le col a o"', lo d'ouverture. Dans ce col passe un cylindre de terre poreuse B, muni à sa partie supérieure d'une dilatation qui lui permet de s'appuyer sur les bords du vase, qui se trouve ainsi complètement fermé. Dans le cylindre, on verse de l'eau acidulée et l'on suspend un bâton de zinc amalgamé. La feuille de platine est enroulée autour du *
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cylindre poreux et 1res près de sa surface; elle lui est fixée ei communique avec Texlérieur au moyen d'un fil de plaline qui traverse le renflement.
Toutes les pièces se tenant entre elles, le montage et le dé-
Fig. 85.
montage de cette pile sont très rapides. Le flacon est toujours fermé, et, par suite, le dégagement de vapeurs nitreuses est assez faible. Enfin, comme la quantité d'acide azotique que contient le flacon est très grande, on a moins souvent besoin de le renouveler, et l'altération en est moins rapide, ce qui augmente un peu la constance de la pile.
Les seuls soins à prendre sont de boucher le flacon aussitôt qu'on a démonté la pile et de bien laver le platine et le zinc.
De Moleyns [l'Institut, t. X (1841)] emploie rélémeni de Grove, mais en remplaçant l'eau acidulée sulfurique par une dissolution de sel ammoniac et l'acide azotique par un mélange de 6 parties d'azotate d'ammoniaque et de 2 d'eau, auquel on ajoute un volume égal d'acide sulfurique que Ton verse graduellement et en refroidissant au besoin, de manière qu'il n'y ait pas d'échauffement.
On emploie le zinc en feuilles et non amalgamé. On peut encore remplacer le plaline par une lame de buis bien enduite de plombagine, ce qui fait rentrer cette modification dans le type Bunsen.
Swan [For tschrttte [iS^'])] propose, pour l'usage delalé-
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légraphie, de remplacer l'eau acidulée sulfurique par une dissolution de sulfate de potasse.
Deroy [Fortschritte (1848)] obtient une pile suffisamment constante pour les besoins de la télégraphie en faisant plonger le platine dans une dissolution concentrée d'azotate de potasse et le zinc dans une dissolution saturée de sulfate de zinc, acidulée d'acide sulfurique.
Callan [Philosophical Magazine, t. XXXI (1847); A r chiites de Genève, t. VI] remplace dans la pile de Grove la lame de platine par du plomb platiné et l'acide azotique par un mélange de 4 parties d'acide sulfurique concentré, 1 d'acide azotique et
I d'une solution saturée d'azotate de potasse. Cette pile donnerait, d'après l'auteur, des effets plus intenses que ceux de la pile de Grove, surtout au bout de quelques heures.
Dans les deux premières heures, la pile de Grove serait plus énergique ; mais l'inverse se produirait bientôt, et la pile à lame de plomb deviendrait la plus forte des piles connues.
On pourrait, sans abaisser la force au-dessous de celle de l'élément à platine, remplacer le plomb par du fer battu. L'auteur a fait construire, d'après ce système, pour le Collège de Maynooth, deux énormes piles : la première contient 7™'', 7 de zinc et 6"^, i de fer; la seconde 7'"'', 4 de zinc et 5°'i,6 de fer.
Poggendorff [Poggendorff's Annalen, t. CXXXIV (1868); Archives de Genève, t. XXXIV)] trouve que la pile de Grove pèche souvent par suite de l'imperfection de la soudure qui réunit la lame de platine à la pince qui reçoit le fil conducteur.
II faut protéger cette soudure par un vernis, lequel finit toujours par être attaqué.
Poggendorfî ferme alors le vase poreux par un couvercle de serpentine, matière qui a le double avantage de se laisser facilement travailler au tour et de ne pas être attaquée par l'acide azotique. Le rebord du couvercle sert en même temps à maintenir le vase poreux fixe dans l'intérieur du cylindre de zinc.
Le couvercle est pero* en -son 'milieu d'ùrf Ifbif quî'Ôdntie passage à une tige en platine, destinée à relier l'électrode positive au fil conducteur. A sa partie inférieure, cette tige est
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fendue de manière à former une sorte de pince portant deux lames de platine demi -cylindriques» appliquées Tune contre Tautre en forme de 8 dont les deux branches seraient ouvertes, ce qui augmente la surface de l'électrode. A sa partie supérieure, la tige se termine en pas de vis qui porte deux écrous: Tun est simplement la pince de laiton pour le fil conducteur; l'autre est une rondelle de platine qui s'applique contre la partie inférieure du couvercle.
Cette disposition présente l'avantage d'une grande solidité, car elle évite toute soudure et tout mastic; mais elle est fort coûteuse et doit être, de ce fait, inférieure à la disposition proposée par de la Rive, dans laquelle la feuille de platine, étant enroulée et maintenue autour du diaphragme, n'exige qu'une soudure très faible pour arriver à une solidité bien suffisante dans la pratique.
§ II. — Type de Bunsen :
