Leçons élémentaires de chimie/4
CHAPITRE IV
AIR
14. Expérience de Lavoisier.
Lavoisier a montré, en 1774, que l’air est un mélange d’oxygène et d’un autre gaz, l’azote. Pendant douze jours et douze nuits consécutifs, il fit chauffer du mercure dans un ballon dont le col recourbé se terminait en haut d’une cloche retournée sur une cuve à mercure (fig. 22). Il aspira une partie de l’air de la cloche, au moyen d’un tube recourbé, de façon que le niveau du mercure fût plus élevé dans la cloche que dans la cuve. Cette disposition permettait de suivre facilement les variations de niveau du mercure dans la cloche, et en même temps assurait la stabilité de celle cloche. Le deuxième jour, Lavoisier vit la surface du mercure se recouvrir de parcelles rougeâtres qui augmentèrent pendant cinq jours, et le niveau s’élever dans la cloche. Il continua de chauffer jusqu’au douzième jour ; aucune modification ne se produisant plus dans l’appareil, il le laissa refroidir. Le gaz restant dans le ballon et la cloche éteignait une bougie allumée ; il n’entretenait pas la respiration : de petits animaux plongés dans ce gaz y mouraient. Il lui donna le nom d’azote (a, sans ; zoos, vie). Il mit les pellicules rouges dans une cornue très petite pour laisser au-dessus d’elles le moins d’air possible. Il chauffa, il recueillit de l’oxygène sur la cuve à mercure et retrouva du mercure dans la cornue ; les pellicules étaient donc une combinaison de mercure et d’oxygène, on appelle cette combinaison oxyde de mercure.
Lavoisier fit passer dans une même cloche l’azote restant de la première expérience et l’oxygène recueilli dans la deuxième ; il obtint un mélange qui avait toutes les propriétés de l’air atmosphérique. Il avait ainsi établi par analyse et par synthèse que l’air est un mélange d’oxygène et d’azote.
15. Composition de l’air.
Depuis Lavoisier, on a fait d’autres expériences qui ont déterminé très exactement la composition de l’air et prouvé que l’azote y entre pour les quatre cinquièmes et l’oxygène pour un cinquième.
Toutes ces expériences sont fondées sur le même principe : enlever à l’air son oxygène et laisser l’azote. On pourrait employer un des corps qui nous ont servi à faire des combustions dans l’oxygène.
ANALYSE DE L’AIR PAR LE PHOSPHORE
On choisit le phosphore qui forme avec l’oxygène un corps solide ; aucun gaz ne se mêle à l’azote. Le phosphore se combine à l’oxygène, soit lentement à la température ordinaire, soit rapidement quand on le chauffe, d’où deux méthodes :
1° Analyse de l’air par le phosphore à la température ordinaire. — On retourne une éprouvette sur un verre d’eau et on amène le niveau à être plus élevé dans l’éprouvette que dans le verre (fig. 23). On fait passer dans l’éprouvette un bâton de phosphore. Des fumées blanches apparaissent et se dissolvent peu à peu. Le niveau s’élève dans l’éprouvette ; et, à l’obscurité, le phosphore émet des lueurs (phosphorescence). Au bout de douze heures environ, le niveau reste fixe. Le gaz restant, qui est de l’azote, occupe les quatre cinquièmes du volume de l’air employé.
2° Analyse de l’air par le phosphore chauffé. — L’éprouvette est remplacée par une cloche courbe, tube coudé portant une ampoule dans laquelle on fait passer un petit morceau de phosphore (fig. 24). On enflamme le phosphore en chauffant légèrement l’ampoule. La flamme descend jusqu’au niveau de l’eau et, après refroidissement, ce niveau s’élève. Il s’est formé de l’anhydride phosphorique en fumées blanches qui se dissolvent dans l’eau.
VAPEUR D’EAU ET GAZ CARBONIQUE DE L’AIR
Quand on fait des analyses très exactes, il faut tenir compte de gaz autres que l’oxygène et l’azote qui se trouvent dans l’air. Les principaux sont : la vapeur d’eau, qui y existe en quantité variable, et le gaz carbonique, qui y entre seulement pour quelques dix-millièmes. Nous savons constater la présence de la vapeur d’eau ; nous savons également caractériser le gaz carbonique par l’eau de chaux ; ce liquide se trouble quand on l’expose à l’air.
16. Propriétés de l’air.
L’air entretient la respiration et la combustion ; ses propriétés sont celles de l’oxygène, mais atténuées par la présence de l’azote. Donc l’air est un mélange, ce que prouve aussi la deuxième expérience de Lavoisier. Remarquons cependant que ce mélange n’est pas fait dans des proportions quelconques. La composition de l’air, quatre cinquièmes d’azote, pour un cinquième d’oxygène, est constante, quelle que soit la région d’où il provienne.