Caractères de pureté d'une matière organique
En général, on peut dire qu'une matière organique solide et cristallisable est pure quand elle présente exactement les mêmes propriétés physiques (densité, solubilité, point de fusion, point d'ébullition, pouvoir rotatoire, etc.) après plusieurs dissolutions et cristallisations successives.
La pureté d'un liquide volatil se reconnaît à la fixité absolue de son point d'ébullition, et quand cette condition n'est pas réalisée il est presque toujours possible d'y atteindre par une ou plusieurs rectifications. Quand il s'agit d'une substance qui n'est ni cristallisable ni volatile, l'état de pureté ne peut plus guère s'établir autrement que par l'étude de ses dérivés ou par la constance de sa composition élémentaire : lorsque celle-ci est très complexe et qu'il est impossible de la représenter par une formule définie, concordant avec les réactions chimiques du corps qu'elle représente, la difficulté devient à peu près insurmontable. C'est le cas des matières albuminoïdes, de la chlorophylle et d'un grand nombre d'autres principes élaborés par l'organisme vivant.
Analyse élémentaire.
48. — Ainsi que nous l'avons déjà dit plus haut, l'analyse élémentaire a pour but de faire connaître la
ÉLÉMENTS d'analyse CHIMIQUE
proportion des divers éléments qui composent une matière organique quelconque. Ces éléments sont le carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'azote, quelquefois des corps halogènes, du chlore, du brome ou de l'iode, voire même du soufre, du phosphore ou des métaux.
Lorsqu'il s'agit de matières organiques brutes ou de corps cristallisés, il faut encore faire entrer en ligne de compte l'eau d'hydratation et les iiiatières minérales qui peuvent s'y trouver.
49. — C'est toujours par le dosage de l'eau hygrométrique qu'il faut commencer l'analyse : on l'effectue d'une manière très simple, en déterminant la perte de poids que subit la substance pendant la dessiccation.
Lorsque la matière n'est pas volatile et qu'elle résiste bien à l'action de la chaleur, on la dessèche en la
maintenant dans une étuve (fig. 27), chauffée à 100 degrés ou mieux à 110 degrés, jusqu'à ce qu'elle ne change plus de poids ; quand elle est trop altérable ou trop volatile pour pouvoir supporter sans inconvénient cette température, on la dessèche à froid, en la laissant séj(jLirner sous une cloche à coté d'un cristallisoir
Dosage de l'eau.
JL
Fig. 27. — Étuve de Gay-Lussac (vue et coupe).
ANALYSE ORGANIQUE
rempli d'acide sulfuriqiie, qui absorbe la vapeur d'eau émise (fig. 2S).
On peut liàter la dessiccation en faisant le vide à l'intérieur de l'appareil (fig. 29).
Il est bon, quand cela est
^. 28. — Appareil à dessécher .
Fig. 29. — Appai'eil à sécher dans le vide.
possible, de faire successivement ces deux opérations, en commençant par la dessiccation à froid : la perte de poids à 110 degrés donne alors la quantité d'eau qui était unie chimiquement à la matière étudiée, par exemple l'eau de cristallisation s'il s'agit d'un sel hydraté.
Dosage des cendres.
50. — Après le dosage de l'eau, on procède à celui des matières minérales ou cendres ; pour cela, on calcine, à l'air libre, dans un creuset ou une capsule de platine, un poids connu de matière sèche (1 à 2 grammes au plus) jusqu'à ce que le résidu ne renferme plus aucune trace visible de charbon : on pèse alors et, en retranchant du poids trouvé celui de la capsule vide, on en déduit le poids cherché des cendres.
La calcination doit être faite à une température aussi
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peu élevée que possible, de manière à éviter les pertes qui pourraient provenir de la volatilisation d'une partie des matières minérales, de manière aussi à éviter leur fusion, qui empêcherait l'accès de l'air et rendrait la combustion des dernières particules charbonneuses extrêmement difficile.
Les matières purement organiques ne doivent pas laisser de cendres à l'incinération, puisque tous leurs éléments sont gazeux ou transformables par la chaleur en produits gazeux.
Dosage du carbone et de Fhydrogène.
51. — Le carbone et l'hydrogène se dosent toujours simultanément, par une seule et même opération, qui consiste à brûler complètement la matière et à déduire les quantités de carbone et d'hydrogène présents du poids de l'anhydride carbonique et de la vapeur d'eau qui se forment pendant la combustion.
Pour que cette combustion soit totale, il est nécessaire d'employer un mode opératoire spécial, qui est toujours le même et que nous allons décrire en détail, en examinant les différents cas qui peuvent se présenter.
52. Cas des matières non azotées solides. — On prend un tul)e de verre peu fusible, en verre vert ou mieux en verre de Bohême, de 15 à 18 millimètres de diamètre intérieur et long de 1"\10 environ, et on y introduit d'abord, à quelques centimètres de l'une des extrémités, un tampon d'amiante, destiné à maintenir en place les nuitières qu'on va mettre à la suite, puis, sur une longueur de 50 centimètres, une colonne d'oxyde de cuivre pur, en paillettes ou en petits grains,
ANALYSE ORGANIQUE
enfin encore un tampon d'amiante qui joue le même rùle que le premier (tig. 30).
Cu 0
Fig. 30. — Tube chargé pour le dosage du carbone et de l'hydrogène dans les corps non azotés.
Cela fait, on entoure le tube d'une gaine métallique, en clinquant mince, pour éviter les déformations ou les flexions que le tube pourrait subir ultérieurement pendant la chauffe, et on le place sur une grille, à charbon ou à gaz, de 80 centimètres de longueur environ, dans une position telle que toute la colonne d'oxyde de cuivre puisse y être portée au rouge.
On chauffe alors le tube dans toute la partie qui contient l'oxyde de cuivre, et on y fait passer continuellement un courant lent d'oxygène (ou simplement d'air atmosphérique), rigoureusement dépouillé de toute trace d'acide carbonique ou
Fig. 31. — Tubes à boules de Liebig.
Fig. 32. — Absorbcur de Maquenne.
de vapeur d'eau par des laveurs à potasse et des tubes à ponce sulfurique.
Cette première partie de l'opération, qui doit dure^
ÉLÉMENTS D'ANALYSE CHIMIQUE
à peu près une demi-heure, a pour but de dessécher entièrement l'intérieur du tube et de brûler les pous- ^<ières organiques qui s'y trouvaient au début.
Pendant ce temps, on pèse les appareils qui doivent retenir l'acide carbonique et la vapeur d'eau formés pendant la combustion : ce sont d'abord un tube en U à ponce sulfurique, puis un tube à boules de Liebig, ou tout autre du même genre, renfermant une solution concentrée de potasse (fîg. 31 et 32), et enfin un dernier tube en U, à ponce sulfurique, ou mieux à chaux sodée.
Les deux premiers de ces appareils doivent retenir la vapeur d'eau et l'acide carbonique produits par la combustion ; le troisième a pour but d'arrêter la vapeur d'eau que le courant de gaz préalablement desséché entraine nécessairement au sortir du tube à lessive de potasse.
Lorsqu'on suppose que le tube à analyse est suffisamment purifié de ses poussières et de son humidité, on y ajuste les appareils précédents, puis on pèse la matière à analyser, aussi pure et aussi sèche que possible (3 à 4 décigrammes), on l'introduit dans une petite nacelle en platine, récemment calcinée, et on glisse le tout dans l'intérieur du tube à analyse, près du tampon d'amiante qui limite la colonne d'oxyde de cuivre, en enlevant pendant un instant le bouclion par lequel passe le tube d'arrivée de l'oxygène. On remet immédiatement celui-ci en place et on chauffe doucement et progressivement la partie du tube où se trouve la nacelle : alors la matière organique se décompose; les gaz qui s'en dégagent brûlent, en fixant soit l'oxygène de l'atmosphère ambiante, soit l'oxygène de l'oxyde de cuivre, et se transforment en vapeur d'eau et en acide carbonique, qui vont se condenser dans les tuljes à ponce et à lessive alcaline (Hg. 33).
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La température de la partie du tube où se trouve la nacelle et la vitesse du courant d'air qui continue à circuler dans l'appareil doivent être réglées de manière à ce que les gaz brûlés traversent les tubes à potasse en raison de une bulle par seconde, en moyenne.
Fijj. 33, — D( s ige du carbone et de riiydrogènc.
L'analyse est terminée quand la combustion est complète : on en est averti, lorsque la matière ne laisse pas de cendres, à ce que la nacelle de platine est complètement vidée et redevenue brillante. Il est bon, pour juger de l'état d'avancement de l'opération, de ménager, à travers l'enveloppe métallique du tube, une fenêtre permettant de voir à chaque instant la nacelle qui se trouve dans son intérieur.
On laisse encore le courant de gaz passer pendant au moins un quart d'heure, pour être certain que tous les produits de combustion ont passé dans les tubes absorbants, puis on pèse à nouveau ces derniers.
L'agmentation de poids du tube à ponce sulfurique donne la quantité d'eau formée, dont le neuvième re-
ÉLÉMENTS D'ANALYSE CHIMIQUE
présente le poids d'hydrogène contenu dans la matière
organique; enfin, l'augmentation de poids des deux
tubes suivants mesure l'acide carbonique produit, dont
les représentent le carbone cherché.
L'opération totale dure de trois à quatre heures et donne ordinairement d'excellents résultats quand la matière est facilement combustible ; dans le cas contraire, il est avantageux, pour abréger l'opération, de mélanger la matière, dans la nacelle même, avec 1 gramme ou deux de bichromate de potassium, récemment fondu et parfaitement desséché. La comlmstiou s'effectue alors surtout aux dépens de l'oxygène que renferme le bichromate.
53. Cas des matières non azotées liquides. — La pesée exacte d'un liquide est toujours plus délicate que celle d'un solide, surtout quand on a affaire à un corps volatil, qui s'évapore, à l'air libre dès la température ordinaire. On enferme alors le liquide dans une ampoule en verre mince, tarée, que l'on scelle à la lampe : l'augmentation de poids de l'ampoule fait connaître exactement la quantité de matière employée; on casse alors l'une de ses pointes, on la place rapidement dans la nacelle, en ayant bien soin de ne pas perdre de liquide, puis on introduit le tout dans le tube et ou conduit l'analyse comme précédemment.
54. Cas des matières azotées. — Lorsqu'on calcine une matière organique azotée dans un courant d'oxygène ou en présence d'oxyde de cuivre, il se forme toujours une petite quantité de bioxyde ou de peroxyde d'azote qui, étant solubles dans l'acide sulfurique concentré, viendraient, si on les laissait sortir du tube en mémo temps que la vapeui' d'eau et l'acide carbonique,
ANALYSE ORGANIQUE
augmenter d'une quantité inconnue le poids du tube à ponce sulfurique et, par conséquent, fausser le dosage de l'hydrogène.
Pour obvier à cet inconvénient, on dispose à l'intérieur du tube à analyse, sur une longueur de 12 à 15 centimètres, entre le tampon d'amiante terminal et l'oxyde de cuivre, une colonne de cuivre métallique (tournure fine ou fragments de fils) pur, préalablement grillé à l'air et réduit par 1 hydrogène (fig. 34).
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Fig. 3i. — Tube chargé pour le dosage du carbone et de l'hydrogène dans les corps azolés.
Le cuivre décomposant les oxydes d'azote pour s emparer de leur oxygène ne laisse plus passer, dans ces conditions, que de l'azote pur, qui ne gêne aucunement.
