Mémoire sur la combinaison du soufre avec l’oxigène et l’acide muriatique
MÉMOIRE
Sur la combinaison du soufre avec l’oxigène et l’acide muriatique.
Dans mes recherches sur l’action réciproque du soufre et du charbon j’ai fait voir que le soufre peut former avec l’hydrogène des combinaisons qui varient beaucoup par leurs proportions et qui prennent un état déterminé par celle des deux substances qui domine. Je me propose, dans ce Mémoire, de faire connoître de nouvelles combinaisons du même corps avec l’oxigène et l’acide muriatique, qui n’offrent pas moins de variations dans les proportions de leurs principes et dans les propriétés qui en dépendent.
C’est à M. Thomson qu’est due la découverte de la faculté qu’ont ces trois substances de se combiner ensemble, et je dois déclarer que ce sont ses recherches qui m’ont dirigé ; mais ce savant chimiste, n’ayant porté son attention que sur un petit nombre des propriétés de cette combinaison, n’avoit pu donner une connoissance suffisante de l’action qu’elle exerce sur les autres corps, ni, si je ne me trompe point, une notion exacte de sa nature. Je vais, après avoir rappelé les résultats de ses travaux, essayer de suppléer à ce qu’ils laissoient à desirer.
En faisant passer, à la température ordinaire de l’atmosphère, un courant d’acide muriatique oxigéné à travers des fleurs de soufre, M. Thomson a observé que le gaz est absorbé ; qu’en même tems il se forme une liqueur dont le poids excède le double de celui du soufre employé, et dont 100 parties lui ont donné 44 parties d’oxide de soufre, 33,75 parties d’acide muriatique, et 20,25 parties de perte. Il a nommé cette combinaison Sulfure d’acide muriatique ; il lui a reconnu une pesanteur spécifique de 1,623 ; une couleur tenant le milieu entre l’écarlate et le cramoisi ; une grande volatilité et une odeur piquante qu’il compare à celle des plantes marines. Il a encore observé qu’une goutte de ce liquide, versée sur un verre d’eau, y laisse une pellicule de soufre et tombe au fond sous la forme d’un globule rougeâtre, qui, après s’y être conservée quelque tems, se convertit en flocons jaunes ; qu’il décompose avec vivacité l’acide nitrique, en répandant des vapeurs nitreuses et de l’acide muriatique oxigéné ; enfin qu’il dissout à froid le phosphore. Cette dissolution est permanente, de couleur d’ambre et donne par évaporation du phosphure de soufre qui s’enflamme à l’air.
Les phénomènes intéressans que présente cette combinaison ne me paroissent pas s’accorder avec la manière dont M. Thomson l’a envisagée. Les faits que je dois rapporter autorisent à penser qu’il n’y a point d’action particulière d’un de ses élémens sur un autre, et que tous trois sont réunis par l’affinité que chacun d’eux a pour les autres. Ainsi au lieu de regarder l’oxigène comme formant avec le soufre un oxide qui constitue ensuite un sulfure par sa combinaison avec l’acide muriatique, il me semble que l’oxigène le soufre et l’acide muriatique, retenus là par leur action réciproque, sont dans un état uniforme de combinaison. Mais comme cette question a une influence directe sur les conséquences à déduire des faits, je commencerai par réunir dans une première partie de mon travail ceux qui peuvent spécialement l’éclaircir et fixer d’une manière précise l’idée qu’on doit se faire de la combinaison observée par M. Thomson. Je réserverai pour une seconde partie les expériences qui feront connoître plus particulièrement l’action de l’acide muriatique oxigéné sur le soufre, et les propriétés les plus remarquables des combinaisons qui en résultent.
Lorsque le courant d’acide muriatique oxigéné que l’on fait passer à travers les fleurs de soufre n’est pas trop rapide il est presqu’entièrement absorbé. D’abord la couleur du soufre acquiert plus d’intensité ; ensuite son volume diminue, principalement autour du tube, qui amène le gaz ; il se forme des gouttelettes de liqueur qui mouillent le soufre, l’agglutinent : alors le gaz s’échappant avec plus de difficulté, son absorption est plus complette et accompagnée d’un dégagement de chaleur assez considérable. Le soufre passe graduellement de l’état de pâte à celui d’un liquide d’abord jaune, mais qui, dans la suite de l’opération, prend une couleur rouge de plus en plus foncée, et arrive à celle d’un rouge brun. C’est à cet état que M. Thomson a examiné la combinaison.
Si l’expérience a été conduite avec soin l’eau dans laquelle on reçoit la petite quantité de gaz qui n’a point été absorbée par le soufre contracte une légère odeur d’acide sulfureux. Cette eau saturée de barite donne un précipité peu abondant qui, séparé de la liqueur, n’est qu’en partie redissous par l’acide muriatique avec dégagement d’acide sulfureux. La liqueur neutre qui surnageoit le précipité formé par la barite précipite le nitrate d’argent. Cette eau contenoit donc des acides muriatique, sulfurique et sulfureux.
30 grammes de soufre soumis à cette expérience ont donné 91 gr. 15 de liqueur saturée à ce point d’acide muriatique oxigéné. Pour évaluer avec plus d’exactitude l’augmentation de poids qu’éprouve le soufre j’ai transformé en acide sulfurique, au moyen de l’acide muriatique oxigéné, tout le gaz sulfureux qui avoit été recueilli dans l’eau, et j’en ai séparé 6 gr. 05 de sulfate de barite, lesquels contiennent 0 gr. 896, de soufre. Il n’entre donc que 29 gr. 254 de soufre dans la liqueur obtenue dont le poids se trouve ainsi plus considérable que trois fois celui du soufre qu’elle renferme.
Cette liqueur répand dans l’air d’abondantes vapeurs. Son odeur vive et piquante rappelle, lorsqu’elle est foible, celle du soufre qui se volatilise ou du phosphore en combustion lente. J’ai trouvé plusieurs fois à cette combinaison 1,7 de pesanteur spécifique par une température de 10°. Elle a les caractères d’un acide concentré ; elle excite une violente effervescence avec les carbonates alcalins. Le papier teint avec du tournesol rougit dès que ses vapeurs l’atteignent ; plongé rapidement dans la liqueur elle-même, sa couleur passe subitement au rouge, et n’est nullement détruite. Mais ce qui prouve encore plus positivement qu’il n’y existe plus d’acide muriatique oxigéné, c’est que si on agite la liqueur dans de l’eau colorée de la nuance la plus foible de dissolution d’indigo, la couleur n’est point altérée.
La densité de ce liquide l’empêche de se mêler à l’eau ; et si l’on en verse quelques gouttes dans une quantité d’eau beaucoup plus considérable elles se réunissent au fond du vase en y subissant la décomposition observée par M. Thomson. On voit alors à la surface de ces globules, qui d’abord ont conservé leur couleur, se former des stries blanches qui se mêlent à l’eau ; bientôt ils sont enveloppés d’une pellicule de soufre, et ce n’est qu’après quelque tems qu’ils se trouvent entièrement convertis en flocons de soufre. Mais si l’on ne mêle que des volumes à-peu-près égaux de ces deux liquides, et si l’on augmente les contacts par l’agitation, il se dégage en peu de tems une chaleur vive, le mélange entre en ébullition, et la décomposition est presqu’instantanément opérée ; l’eau contient de l’acide muriatique, de l’acide sulfureux et une petite quantité d’acide sulfurique. Le soufre qui s’est séparé, dépouillé par des lavages suffisans des acides qui le baignent, n’offre aucun caractère qui puisse le faire distinguer du soufre ordinaire, et particulièrement on ne lui trouve ni la saveur, ni la couleur, ni la consistance qu’on a attribuées à l’oxide de soufre. Il est friable, du jaune qui lui est propre ; il peut être chauffé dans un appareil fermé sans donner aucun gaz ni acidifier l’eau qui est en communication avec l’appareil au moyen d’un tube ; il cristallise par refroidissement ; enfin il se comporte comme du soufre qui n’a subi aucune altération.
On voit déja que l’acide muriatique oxigéné qui est entré dans la combinaison n’y jouit plus de ses propriétés, et que cependant le soufre qu’on en sépare ne retient pas d’oxigène. Mes résultats diffèrent en ce dernier point de ceux de M. Thomson.
Les effets produits sur ce liquide par l’éther et l’alcool sont les mêmes et s’exécutent seulement avec plus d’énergie à cause de la volatilité de ces agens. La chaleur qui se développe lorsqu’on laisse tomber des gouttes de cette liqueur dans l’alcool très-rectifié produit une évaporation si rapide qu’à chaque goutte on entend une petite détonation.
L’ammoniaque concentrée excite une violente ébullition dans cette liqueur. Elle la sature et en précipite du soufre qui prend une couleur rouge en retenant de l’alcali, lorsqu’on en emploie un excès. Il perd l’un et l’autre par l’exposition à l’air ou par le lavage, à l’eau tiède ; la couleur rouge violacée dont se teignent les épais tourbillons qui se reproduisent en versant la liqueur dans l’ammoniaque est également due à du soufre emporté en vapeurs avec de l’ammoniaque. La liqueur neutre qui surnage le soufre contient du sulfite, du sulfate et du muriate d’ammoniaque.
Les autres alcalis, caustiques ou carbonatés, présentent des phénomènes semblables, et donnent lieu à la formation de sels du même genre.
Il résulte de ces diverses épreuves que toute substance qui agit sur l’acide muriatique en le saturant, ou simplement en le dissolvant, désunit les élémens de cette combinaison. On a pu remarquer aussi que l’acide sulfureux se trouve constamment dans leurs produits, et il sembleroit naturel de conclure que cet acide fait partie intégrante de la liqueur. Cependant, pour que cette conséquence fût rigoureuse, il faudroit que l’acide sulfureux fût indiqué avant que la liqueur ait donné aucun signe de décomposition ; car, jusque-là, on seroit fondé à en regarder le développement comme un des effets de la décomposition elle-même. Les faits suivans me paroissent prouver que, c’est cette dernière opinion qui est la plus juste.
La nécessité de ne se servir d’aucun réactif qui puisse décomposer la liqueur exclut tous ceux qui contiennent de l’eau. Pour remplir cette condition, j’ai d’abord employé le soufre hydrogéné. Ces deux liqueurs diffèrent peu par leurs densités et se mêlent sut-le-champ. On n’observe d’ailleurs d’autre changement qu’un affoiblissement dans l’intensité de la couleur propre à la combinaison triple ; effet qui seroit produit par le mélange de tout liquide blanc.
Mais cette expérience pouvoit ne point paroître assez concluant ; j’ai donc cherché des indices moins équivoque dans l’action de l’hydrogène sulfuré. Un courant modéré de ce gaz dirigé à travers la liqueur contenue dans un tube d’au moins 5 centimètres de diamètre n’est point absorbé, et, en prolongeant cette expérience même pendant plusieurs heures, la liqueur n’éprouve d’autre effet qu’une diminution dans son volume, due à l’évaporation qu’auroit également occasionné un courant de tout autre gaz ; or, quelque action qu’on suppose entre les trois élémens de cette substance, celle qu’exerteroient le soufre et l’acide muriatique sur l’acide sulfureux, s’il y existoit, ne pourroit en aucune manière se comparer à celle d’un alcali sur ce même acide. Cependant il a été prouvé par M. Vauquelin[1] que dans cette combinaison, assez énergique pour rendre latens les caractères propres à chacune des substances, l’acide peut encore être décomposé par l’hydrogène sulfuré ; tant l’affinité de l’hydrogène pour l’oxigène est supérieure à celle qu’a le soufre pour ce dernier. Je crois pouvoir inférer de là qu’il n’y a point d’acide sulfureux dans la liqueur. Mais il devient bien plus évident que cet acide n’est point encore formé, si l’on considère que, par suite de l’évaporation produite, par l’hydrogène sulfuré, les divers élémens de cette liqueur se trouvent mêlés avec lui à l’état gazeux, sans cependant qu’il y ait dépôt de soufre ; ce qui auroit lieu infailliblement si dans ce mélange gazeux il se trouvoit de l’acide sulfureux. Lorsque l’on a ajusté au vase qui contient la liqueur un tube pour donner issue au gaz qui l’a traversé, sa surface intérieure n’est ternie par aucun précipité. Si l’on présente à son extrémité un papier teint avec du tournesol, sa couleur est rougie sur-le-champ. L’odeur qui domine dans ce mélange gazeux est celle de la liqueur. En le recevant dans de l’eau, il se passe de nouveaux phénomènes ; la liqueur vaporisée se décompose par l’action de l’eau ; l’acide sulfureux se développe et est aussitôt détruit avec une portion correspondante d’hydrogène sulfuré. Aussi voit-on à l’extrémité du tube par où sort le gaz, se former des stries blanches plus pesantes que l’eau ; des nuages de soufre se dispersent dans le liquide, et le mélange gazeux est tellement décomposé qu’il n’arrive à la surface de l’eau qu’un petit nombre de bulles d’hydrogène sulfuré, trop abondant pour qu’il puisse être totalement détruit. L’eau, séparée du soufre qui s’y est accumulé, est fortement acide et conserve l’odeur de l’hydrogène sulfuré. Elle n’en donne cependant que de foibles indices avec les dissolutions métalliques. Le nitrate d’argent la précipite abondamment. La barite n’y produit pas de précipité ; elle la neutralise et donne par évaporation des cristaux de muriate de barite. On retrouve donc dans cette eau de l’acide muriatique qui provient de la liqueur, et du soufre dû tant à cette liqueur qu’à l’hydrogène sulfuré, qui a été décomposé au contact de l’eau. Mais, puisque cette décomposition n’a pu s’effectuer à l’état de gaz, et puisqu’elle n’a eu lieu qu’au moment où le mélange gazeux a touché l’eau, je conclus que c’est à ce moment-là seulement que l’acide sulfureux s’est formé, et qu’il n’existoit pas dans la liqueur.
Quoique ces faits me paroissent de nature à ne plus laisser de doute, je rapporterai encore une expérience qui ne peut que donner un nouveau degré de certitude à la conséquence que j’ai tirée des précédentes.
J’ai versé sur du mercure pur et bien sec de la liqueur de soufre, aussitôt la surface du métal s’est ternie ; en l’agitant, il s’est divisé en petits globules ; et à la faveur de cette augmentation de surface, il s’est manifesté dans le mélange une action très-vive, accompagnée de chaleur. En continuant à agiter, il n’est bientôt plus resté ni liqueur ni mercure à l’état métallique ; le tout était transformé en une masse grise pulvérulente. L’eau en a dissous la plus grande partie. Elle rougissoit le tournesol ; les nitrates de barite et d’argent y produisoient d’abondans précipités qu’un fort excès d’acide ne redissolvoit pas. Les alcalis précipitoient de cette dissolution de l’oxide rouge de mercure : elle contenoit donc du sulfate et du muriate de mercure très-oxidé. J’ai, en effet, séparé le premier par une cristallisation ménage, et l’eau mère décantée m’a donné par une seconde évaporation des pellicules cristallines de sulfate de mercure très-oxidé, qui, desséchées, ont formé, par l’action de l’eau distillée, du turbith minéral. En sublimant la petite portion de poudre grise que l’eau n’avoit pu dissoudre, on y reconnoit un mélange d’un peu de muriate doux et de sulfure de mercure.
Ainsi le mercure s’est combiné, 1°. avec une portion de soufre ; 2°. avec une partie de l’oxigène qui sont contenus dans la liqueur. La chaleur produite par ces deux combinaisons a sans doute déterminé la condensation de l’autre partie de l’oxigène sur le reste du soufre. De tous ces changemens, aucun n’appartient aux propriétés connues de l’acide sulfureux ; il n’y a donc ni acide sulfureux ni acide muriatique oxigéné dans cette liqueur : elle réunit les principes nécessaires pour constituer l’un ou l’autre ; mais chacune de ces substances est soumise à la force exercée par les deux autres. Qu’une d’elles éprouve l’influence d’une nouvelle force, l’équilibre qui maintenoit la combinaison est rompu, et les deux autres principes obéissent à leur affinité.
C’est ainsi que, lorsqu’une substance qui a de l’affinité pour l’acide muriatique, quelque foible qu’elle soit, l’eau, par exemple, est mêlée à cette liqueur, et lui a enlevé un peu d’acide muriatique, l’action mutuelle du soufre et de l’oxigène n’étant plus limitée par celle que cet acide avoit sur chacun d’eux, donne naissance aux acides sulfureux et sulfurique. L’oxigène ainsi condensé sur une partie du soufre, celle qui étoit maintenue dans la combinaison par l’acide muriatique se sépare. Lorsqu’on emploie une grande quantité d’eau, l’effet est lent ; mais si l’eau est peu abondante, la chaleur développée par sa combinaison avec l’acide muriatique élève la température du mélange, et donne lieu à la décomposition rapide que j’ai décrite.
Le mercure se combine à-la-fois avec le soufre et l’oxigène, puis avec l’acide muriatique et l’acide sulfurique dont il a déterminé la formation. Il désunit cette combinaison et se combine avec ses élémens.
Cette désunion, si facilement opérée, semble contradictoire avec la résistance que la liqueur oppose à l’hydrogène sulfuré, assez puissant d’ailleurs pour enlever l’oxigène à des combinaisons, en apparence plus énergiques. Cependant ces faits se concilient parfaitement, en faisant attention à l’influence que doit avoir dans cette combinaison la quantité de chacune des substances.
En effet, d’après l’augmentation du poids que reçoit le soufre en se transformant en liqueur, 100 parties deviennent 315, c’est-à-dire en supposant que le gaz arrive sec, que 100 parties de soufre se combinent à 215 d’acide muriatique oxigéné, qui contiendroient 34 d’oxigène, si l’on adopte les proportions déterminées par M. Chenevix[2], lesquelles ne peuvent qu’indiquer une trop forte dose de cette substance[3]. Or, 100 de soufre exigeant pour passer à l’état d’acide sulfurique 85,7 d’oxigène[4], la quantité qui s’en trouve dans la liqueur est de beaucoup inférieure à celle qu’on peut supposer nécessaire pour constituer l’acide sulfureux. Le soufre agit donc ici par une plus grande masse, et doit retenir l’oxigène avec une plus grande force que dans l’acide sulfureux, tandis qu’au contraire il doit être séparé plus facilement de cette combinaison. Mais ce n’est point à l’action du soufre que se borne celle qui maintient l’oxigène dans cette liqueur, on doit y joindre encore celle de l’acide muriatique, auquel s’applique aussi le raisonnement qu’on vient de faire pour le soufre. Il est donc manifeste que l’oxigène doit être fortement défendu contre toute nouvelle force qui n’agit que sur lui, et que les deux autres principes de cette combinaison peuvent se partager par l’influence de foibles affinités.
L’opinion que j’émets sur l’action réciproque des trois substances qui concourent à cette combinaison me paroît encore étayée par l’observation suivante, tirée de la formation même de cette liqueur.
L’affinité mutuelle du soufre et de l’oxigène n’est point assez puissante pour surmonter les obstacles qu’elle rencontre tant dans la cohésion du premier que dans l’élasticité naturelle au second ; et l’on avoit remarqué qu’elle ne pouvoit s’exercer que quand l’un ou l’autre de ces corps avoit été amené à un état plus favorable à l’action chimique, soit par un changement de température, soit par l’effet d’une combinaison antérieure. Dans la liqueur découverte par M. Thomson, la cohésion du soufre cède à l’action simultanée de l’acide muriatique, et de l’oxigène ; ce n’est plus, dans ce cas, à un changement dans leur constitution qu’est due l’union du soufre à ce gaz, mais au concours d’un troisième agent qui a de l’affinité pour les deux premiers.
L’affinité que développe ici l’acide muriatique offre encore le premier exemple de celle d’un acide pour le soufre, si on excepte l’expérience dans laquelle Priestley[5] a observé que le soufre absorboit lentement du gaz muriatique, et en exhalant de l’hydrogène.
Mais, si je ne me suis point égaré dans les considérations que je viens de développer, on seroit également peu fondé à rapprocher cette combinaison des sels ou des sulfures, qui, par le nombre et la nature de leurs élémens, semblent, au premier aspect, avoir de l’analogie avec elle. Ceux de la liqueur que j’examine n’ont point éprouvé la saturation qui pourroit autoriser ces rapprochemens. Les caractères qui dominent fortement en elle sont, comme je l’ai remarqué, ceux de l’acidité ; et si l'on jugeoit nécessaire d’indiquer par un nom conforme à la nomenclature chimique la nature de cette liqueur, je crois que le plus convenable seroit celui d’acide muriatique-oxi-sulphuré.
Je viens de présenter les expériences dont la réunion m’a paru la plus propre à indiquer clairement l’influence qu’a chacun des trois élémens dans ce nouveau composé ; elles recevront une nouvelle confirmation de celles que je destine à former la seconde partie de mon travail, dont l’objet sera spécialement, ainsi que je l’ai déja annoncé, d’examiner les diverses combinaisons triples de soufre, d’oxigène et d’acide muriatique, et de faire connoître leurs principales propriétés.
- ↑ Annales de chimie, tom. 32, p. 304.
- ↑ Trans. phli. 1802. Observ. and experim. upon oxygenized and hyperoxyg. muriatic acid, etc.
- ↑ Statiq. chimique, tom. 2, pag. 194 et suiv.
- ↑ M. Thénard, et 3e. suite aux recherches sur les lois de l’affinité. Mém. de l’Inst. 1806
- ↑ Expér. et observ. sur diff. esp. d’air. Trad. franç. tom. 1, pag. 199.