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Submitted on 1 Jan 1924
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Conductibilité des vapeurs de sel dans la flamme chlorhydrique
S. Kalandyk
To cite this version:
S. Kalandyk. Conductibilité des vapeurs de sel dans la flamme chlorhydrique. J. Phys. Radium, 1924,
5 (11), pp.345-352. �10.1051/jphysrad:01924005011034500�. �jpa-00205167�
CONDUCTIBILITÉ DES VAPEURS DE SEL DANS LA FLAMME CHLORHYDRIQUE
par M. S. KALANDYK.
Université de Poznan.
Sommaire. 2014 Le présent travail contient la description et les résultats de mesures sui- vants :
1. Description d’une méthode permettant d’introduire les sels dans une flamme ainsi que de régler leur concentration sans avoir recours à la dissolution dans l’eau.
2. La conductibilité des vapeurs de sel passe par un maximum quand la concentration
en sel dans la flamme croit.
3. La conductibilité des sels dans la flamme oxhydrique dépend essentiellement de la
température de la cathode.
4. Le platine incandescent dans une atmosphère de chlore émet une plus grande quan- tité d’ions négatifs que d’ions positifs.
1. Introduction. - La conductibilité électrique des vapeurs de sel dans la flamme
chlorhydrique a été le sujet de peu de recherches. Les expériences de Fredenhagen (’) ont prouvé qu’un grain de sel placé dans une flamme chlorhydrique provoque la même augmen- tation de conductibilité dans la flamme chlorhydrique que dans la flamme du gaz d’éclai- rage ou bien de l’oxyde de carbone. Ce résultat ne constitue qu’une première approximation
parce que l’auteur n’a pris en considération ni la concentration de la vapeur en sel, ni le fait de l’échauffement des électrodes. Franck et Pringsheim (2) ont démontré que la conductibilité de la flamme de HCI est caractérisée par une plus grande mobilité des ions positifs et non des ions négatifs, comme cela a lieu dans toutes les autres flammes. On peut
citer aussi à ce propos les expériences de Smithells, Dawson, Wilson (3) et qui ont
introduit le chlore dans la flamme par décomposition du chloroforme. Les résultats de ces
expériences sont discordants. Tufts a observé une diminution de la conductibilité par suite de l’introduction du chlore. Cet effet se produisait en même temps que la diminution de l’intensité de la flamme, tandis que dans les expériences de Smithells l’effet du chlore n’était pas précisé. Le but des présentes recherches est d’étudier la conductibilité des vapeurs de sels de métaux alcalins dans la flamme chlorhydrique en fonction de la concen-
tration de ce sel ainsi que d’étudier l’effet que produisent les électrodes sur cette conductibilité.
~. Description ~de la méthode. - D’habitude, on étudie la conductibilité de la flamme en y introduisant des gouttes de la solution du sel. L’acide chlorique qui se forme
dans la flamme absorbe énergiquement l’eau. Pour éviter cet effet, dans le présent travail on
s’est servi d’une méthode décrite par l’auteur dans un travail antérieur (l), méthode qui permet d’introduire le sel dans la flamme à une concentration voulue sans l’intermédiaire de l’eau. Le schéma de l’expérience est représenté par la figure 1. Le sel, mélangé avec du sable,
est contenu dans le récipient K. Par l’orifice 0, les grains de sel sont entraînés dans le bec par
un courant d’hydrogène traversant le tube S. Le bec se compose de deux tubes concentri- ques en verre. L’hydrogène entraînant la poussière du sel passe par le tube intérieur et le chlore par le tube extérieur. Le bord du tube extérieur est au-dessous du tube intérieur afin
(1) C. FREDENHAGEN. Annalen der Physik, t. 20 (9~J06), p. 133.
(2) J. FRANCK et P. PRTSGSHEIM. Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellscha{t, t. 13 (1911), p. 328.
(3) A. SMiTHELLs, H. DAwsoN et H. WiLsoN. Zeilscfirift (Úr Physikaliscfie Chenlie, t. 32 (1900), p. 303.
(i) F. TUFTS. Pltysikalische Teitschri ft, t. 5 (>1904), p. î6.
(5) S. EALANDYK. Propriétés électriques des vapeurs et gaz échauffés, Cniversttetskija liiem, (1918), p. 52 (en russe).
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01924005011034500
346
d’éviter la vaporisation du verre. On emploie l’hydrogène et le chlore commerciaux contenus dans les réservoirs usuels. L’hydrogène est desséché par passage sur de l’oxyde de phosphore. La régularité du courant d’hydrogène
est maintenue avec l’aide d’un manomètre rempli
d’huile de paraffine. Le chlore introduit dans la flamme yient directement du réservoir, et le débit est réglé avec l’aide des observations des hauteurs de la flamme. Le mélange du sel et du sable est fait de la manière suiyante : le sel très chaud est pul-
vérisé dans un mortier de porcelaine et ensuite mé-
langé par secousses prolongées dans un ballon avec-
une cluantité donnée de sable de mer. Par analogie
avec les solutions aqueuses, la quantité du sel conte-
nue dans le sable a été déterminée en inolécules- grammes dans 1 kilogramme de sable. Comme unités
de concentration, nous avons pris la concentration normale, c’est-à-dire une molécule-gramme de sel
dans 1 kg de sable. Le sable encore chaud est in- troduit dans le récipient K contenant environ 0,5 kg
de sable. Après l’introduction du sable, le récipient
est fermé et cacheté à la cire. Pendant les expé- riences, on a utilisé environ du sel contenu dans le récipient. Une partie de cc sel est entraînée par le courant d’hydrogène, le reste tombe dans le bas du tube S. En conséquence, il a été possible de ne
pas laver le sable après chaque changement de con- epntl’atioIlr mais seulement ct’ajouter une quantité mesurée de sel au sable utilisé préala-
bl,,,tnent. Le sable a été lavé seulement après avoir servi à amener d’autres sels dans.
la flammes. La température de la flamme chlorhydrique
’a été supérieure à celle de la flamme oxhydrique. La valeur
absolue de la température de la flamme n’a pas été mesurée.
On a vérifié seulement l’invariabilité de cette température
par la mesure de la température de l’électrode de platine
dans la flamme au moyen d’un pyromètre thermo-élec-
trique. Le courant électrique dans la flamme est amené par deux électrodes de platine représentées dans la figure 2.
L’une de ces électrodes était une lame de platine de
X 2,5 innl2 , l’autre électrode était un morceau de lai- ton terminé par une surface de mêmes dimensions que Ia
surface de platine. La distance entre les électrodes était de 11 mm. La basse température de l’électrode en laiton enipè-
chait les phénomènes thermioniques de s’y produire. Avec
l’aicle d’un commutateur, on a pu inverser la communication, entre une batterie d’accumulateurs et les électrodes. L’autre électrode communiquait avec le sol. Dans le circuit de la batterie d’accumulateurs, on a introduit un galvanomètre
d’ Arson y al.
3 Conductibilité de vapeurs de sel en fonction de la concentration et de la direction du courant. - ( )n a commencé les expériences par la mesure de la conduc-
tibilité de la flamme oxhydrique et de la flamme chlorhydrique pour le même débit d’hydro- gène et sans introduction de sel dans la flamme. L’électrode chaude était mise en communi- cation avec l’un ou l’autre des pôles de la batterie, et cela afin d’étudier l’effet qui se produi-
sait sur l’anode et sur la cathode. Les tableaux 1 et II contiennent des mesures exécutées à
347 2 volts et à 80 volts. Comme unité cl"intensité du courant, on a pris 1,5 X tü-a A. « Anodes
chaudes
»et « cathodes chaudes o indiquent la direction du courant. La conductibilité de la flamme contenant du chlorure de rubidium a été mesurée à des concentrations de 4, 16, 48, 9(), 192 millièmes de molécule-gramme de RbCI sur 1 kg de sable. Les mesures de l’intensité du courant dans cette flamme diminuées de l’intensité dans une flamme sans sel sont réunies dans le tableau 1 et représentées sur la figure 3.
TABLEAU L
’
Les mesures de la conductibilité de la flamme contenant du chlorure de potassium ont
été effectuées avec des concentrations de ce dernier de 4, 16, 48, 96, 288, 596 millièmes.
Les résultats des mesures sont réunis dans le tableau Il et représentés graphiquement sur la figure 1.
TABLEAU II.
Les flammes contenant du chlorure de sodium ont été expérimentées dans la flamme
chlorhydrique seulement et avec une différence de potentiel de 80 volts. Les concentrations
du sel étaient de 16, 9G et i76 millièmes. Le tableau III contient les résultats de ces
mesures.
348
Fig. 3 a.
-Flamme oxhydrique (2 volts).
Fig. 3 b.
-Flamme oxhydrique (80 volts).
TABLEAU III
349
Fig. 3 c.
-Flamme chlorhydrique (2 ;olts).
Fig. :e d.
-Flamme chlorhydrique (80 yolLs.)
L’iodure de potassium a été étudié avec 80 volts seulement, pour des concentrations de 10, 50, 150, 300, 600, 1200 millièmes. Les résultats des mesures sont donnés dans le tableau IV.
4. Discussion des résultats. - Il résulte des mesures de la conductibilité dans les
flammes chlorhydrique et oxhydrique que ces conductibilités possèdent quelques carac-
350
T1BI,F_1l’ IV.
Fi g. cc.
-Flainme oxhydrique.
351 tères semblables, en particulier les effets de la concentration. Nous pouvons déduire tle toutes nos expériences que pour une différence de potentiel donnée, l’intensité du courant 2 n’augmente pas indcHunnent avec la quantité de sel introduit dans la flairtiii(,; 1 (.1-oil
d’abord avec la concentration du sel, puis passe par un maximum ou bien tend vers une
limite. La température de la flamme a été constante dans nos expériences. Par conséquent,
on peut supposer que l’effet ci-dessus est du à la diminution de la mobilité des ions à mesure
,que la concentration augmente, à l’exception de l’iodure de potassium dans la flamme
d’hydrogène, quoique, dans ce dernier cas, il se peut que le maximum de la conductibi- lité n’ait pas été atteint dans nos expériences. Les effets observés sont analogues aux effets qu’on observe avec les électrolytes ordinaires. La cause de ces deux effets n’est pas cepen- dant la même. La méthode de mesure décrite dans le paragraphe 2 donne des résultats incertains à de faibles concentrations en sels. Néanmoins, les mesures obtenues avec KC1 et NaCl permettent de supposer qu’à de faibles concentrations de ces sels les intensités des
’courants dans la flamme croissent proportiollnellement aux concentrations des sels. La con-
ductibilité des sels dans les deux flammes expérimentées possède le caractère unipolaire.
Dans la flamme oxhydrique, elle correspond à une plus grande mobilité des ions négatifs,
tandis que dans la flamme chlorhydrique elle correspond à une plus grande mobilité des ions positifs. Il y a cependant une grande différence entre les caractères de ces deux flamlnes : dans la flamme chlorhydrique, le rapport entre les intensités des courants à l’anode chaude et à la cathode chaude est dans tous les cas presque le même (environ 1,1);
dans la flamme oxhydrique, ce rapport diminue rapidement à mesure que la concentration
,en sels croît. Par exemple, dans le cas de RbCl à 80 volts, nous avons pour ce rapport les
nombres : 0,6, 0,16, 0,0Ô, (),02, 0,03, qui correspondent à des concentrations de : ~, 16, 48, 96, 192 millièmes de la concentration « normale ». Ces effets semblent indiquer la pré-
sence de fortes sources d’ionisation sur la surface des cathodes, ce qui a été observé d’une autre manière par -,-Bndrade (1). Cet effet est faible pour une différence de potentiel
,de 2 volts entre les électrodes. Il est cependant très marqué pour la différence de potentiel
Fig. 4 b.
-Fitimiiie chlorhydrique.
,~1) E. N. ANDRADE. Dissertation Iluidelberg (1911).
352
de 80 voltes. Cela permet de supposer que l’effet observé est d’origine thermionique sur
le métal chaud.
tJ. Ionisation produite par le platine incandescent dans une atmosphère de
chlore.
-La flamme chlorhydrique est plus
conductrice lorsque l’anode est chaude, ce qu’on peut expliquer par la plus grande mobilité des
"
