CHAPITRE II

Corps Composés non acides , résultant de la combinaison des corps simples non métalliques entre eux.

Nous diviserons ces corps composés en deux classes : dans la première nous placerons les oxides non métalliques , et dans la seconde , les corps composés non oxigénc's.

Oxides non Métalliques.

Les oxides non métalliques sont au nombre de dix ; savoir :

L'Eau ou le Protoxidc d'hydrogène.

Le Deutoxide d'hydrogène.

Le Protoxidc d’azote.

Le Dcntoxide d'azote.

Le Protoxidc de chlore.

De tous ces corps il n'en est former des sels en se combinant ;

Le Deutoxide de chlore.

Le Protoxidc de phosphore.

JLc Deutoxide de phosphore.

L'Oxide de sélénium.

L'Oxide de carbone.

cun qui jouisse de la propriété de

:c les acides.

A. Eau ou Protoxide d'hydrogène.

68. Propriétés Pftysù/ucs. L’eau est liquide à la température ordinaire, sans couleur , sans odeur et sans saveur. L'eau ayant été prise pour terme de comparaison dans la détermination des pesanteurs spécifiques des corps solides et liquides , sa pesanteur spécifique est représentée par i.

L’eau réfracte fortement la lumière : cette circonstance fit deviner à Newton que l'eau renfermait un principe combustible. L'eau est décomposée par un courant galvanique , mais la décomposition ne s’effectue rapidement , qu'autant qu'elle renferme un sel ou un acide , parce que l’eau pure est un mauvais conducteur du fluide galvanique.

Soumise à l’action de la chaleur , l’eau s'échauffe , se dilate et bout à la température de 100* lorsqu’elle est pure et que la pression atmosphérique est de 0,76 ; des substances étrangères , en dissolution dans l’eau , ou une plus grande pression , retardent l'instant de son ébullition ; et une diminution de pression fait naître l’ébullition à une plus basse température. Les vapeurs qui se produisent par l’ébullition , ne different de celles qui se forment à toutes les températures , que par leur force élastique , qui est égale 5 celle de l’air atmosphérique. L’eau réduite en vapeurs à 100" et sous la pression de 0,76 , occupe un volume 1700 fois plus grand qu’à l’état liquide. A la température de zéro , l’eau se congèle en augmentant de volume ; cette dilatation est de */, „ du volume de l'eau à zéro ; elle commence déjà à se manifester à 4* avant le terme de la congélation ; c’est , par conséquent , à cette température que l’eau se trouve à son maximum de densité. La température de la congélation n'est pas toujours exactement la même; elle est plus basse pour l’eau qui tient en dissolution des substances étrangères , et lorsque l’eau est pure , si la diminution de chaleur se fait lentement et que l’eau ne soit point agitée , l’eau peut être amenée à plusieurs degrés au-dessous de zéro; mais alors l’immersion d'un petit morceau de glace ou un mouvement qui agite les parties de la masse , déterminent à l’instant la congélation. La force avec laquelle l’eau tend à sc dilater, ou en conservant son état, ou en passant à l’état solide, ou à l’état de vapeurs, est très-considérable.

69. État Naturel. L'eau existe à l’état solide , à l’état liquide , et enfin à l’état gazeux.

L’eau à l’état de glace existe en grande quantité à la surface du globe ; dans chaque climat , à une hauteur plus ou moins considérable , la glace y est permanente. La limite inférieure des glaces perpétuelles forme - une surface concentrique à la terre , mais beaucoup plus aplatie vers les pôles ; cette surface est élevée sous l’cquateur de 4800 mètres : elle s’abaisse continuellement en s'éloignant , et coupe la surface de la terre sous le 75° de latitude boréale. On conçoit facilement que la disposition irrégulière des contincns et une .foule de circonstances locales doivent introduire beaucoup d’irrégularité dans la forme de cette surface.

L’eau à lYlat liquide se précipite souvent de l’atmosphère , circule à la surface des contincns , et enfin existe dans d'immenses bassins qui forment la plus grande partie de la surface du globe. Toutes les eaux qui tombent de l’atmosphère sont sensiblement pures ; toutes celles qui ont séjourné sur la terre renferment des substances étrangères. Les eaux qui tombent de l’atmosphère sont pures, parce qu’elles y ont été amenées par une évaporation lente qui a lieu continuellement à la surface du globe , et qui sépare les substances volatiles de celles qui ne le sont pas. Les eaux qui ont séjourné h la surface du globe , dissolvent les sels solubles qu’elles rencontrent dans leur course , et vont les déposer dans de grands bassins dont la salure doit aller en croissant par cette lixiviation continuelle des contincns. Les eaux des sources , des puits et des rivières, qu'on désigne ordinairement sous le nom d’eaux douces, renferment de l’air atmosphérique , du sous-carbonate et du sulfate de chaux : c'est à cause de la présence de ces sels calcaires que certaines eaux ne peuvent pas être employées pour la dissolution du savon. Les eaux qu’on désigne sous le nom d’eaux salées renferment principalement du sel marin et du sulfate de magnésie. Enfin, les eaux qu’on appelle eaux minérales tiennent en dissolution des sels ferrugineux , de l'acide carbonique , d’autres fois de l'hydrogène sulfuré.

L’eau se transformant en vapeurs à toutes les températures , l’air atmosphérique en contient toujours, mais en quantités très-variables.

•jo. Préparation. Pour obtenir de l’eau pure telle qu’on doit l’employer dans les laboratoires, il faut recueillir dans des vases de verre ou de grès celle qui tombe immédiatement de l’atmosphère , ou bien il faut distiller les eaux qui ne renferment que très-peu de substances étrangères.

La distillation consiste à réduire une substance en vapeurs , et à condenser ensuite ces vapeurs -, elle a pour effet immédiat de séparer les substances volatiles de toutes les substances étrangères fixes qu’elles peuvent renfermer. Or , comme dans les eaux douces toutes les matières étrangères sont fixes , par la distillation on obtiendra de l’eau parfaitement pure. On peut exécuter cette opération au moyeu de divers appareils ,

/. ii

que nous allons décrire. Le plus simple ( fig. 4g ) consiste dans une cornue dont le col s'engage librement dans celui d'un ballon ; l'eau placée dans la cornue se réduit en «peurs , qui vont se condenser dans le ballon , maintenu à une basse température par un linge humide. L'appareil ( fig . 5o ) ne diffère du précédent que par le condensateur ; il est composé de plusieurs ballons qui s'engagent les uns dans les autres : dans cet appareil, c'est l’air qui sert de réfrigérant. L'appareil représenté (fig- 5i ) porte le nom d’alambic; la partie inférieure A R C D , est nommée cucurbilc ; la partie supérieure EFG, chapiteau : le chapiteau est quelquefois soudé à la rururbitc ; alors , il est garni à sa partie supérieure d'une tubulure G : plus souvent il forme une pièce séparée ; dans tous les cas , il est muni d'un tuyau incliné F H destiné à conduire les vapeurs condensées ; l'eau placée dans la eucurbite est réduite en vapeurs par l'action de. la chaleur , ces vapeurs frappent le chapiteau , se condensent en gouttes qui ruissèlent contre scs parois intérieures , tombent dans la gouttière circulaire U F, et, de là , s’écoulent par le tuyau F II. Lorsqu'on veut obtenir une grande quantité d'eau distillée , on doit $c servir d'un alatnbic de cuivre dont les dimensions peuvent être beaucoup plus considérables que celles des appareils que nous venons de décrire. Ces alambics sont composés d’une eucurbite A B C T) {fi g. 5a ) dont le rebord cylindrique et rétréci peut recevoir à frottement la partie inférieure du chapiteau E F G TI. Le chapiteau est garni d'une tubulure supérieure T , et d'un tuyau latéral incliné M NPQ destiné à conduire les vapeurs dans un serpentin S placé dans un vase cylindrique T U A Y plein d’eau froide. Dans cet appareil , la condensation des vapeurs a lieu seulement dans le serpentin; du moins, lorsque l'opération a duré un temps suffisant pour échauffer le chapiteau. Au moyen de cet appareil on obtient , avec la même dépense de combustibles, infiniment plus de produit que dans les appareils précédons, dans lesquels une partie des vapeurs échappent à la condensation. Mais il faut renouveler l'eau qui environne le serpentin à mesure qu’elle s’échauffe , cl .toujours en commençant par la partie supérieure.

Les eaux douces , pour servir aux usages ordinaires , ont aussi besoin

quelquefois d’être purifiées , ou parce qu’elles tiennent en suspension des substances terreuses, ou parce que, ayant été en contact avec des substances organiques , elles se sont chargées des gaz fétides qui proviennent de leur décomposition. Dans le premier cas , on sépare l’eau des substances étrangères en la filtrant. Les filtres, de quelque nature qu’ils soient, peuvent êtres considérés comme des tamis dont les ouvertures extrêmement capillaires laissent passer les matières liquides, et retiennent les substances solides. On peut se servir pour filtre , d une couche de sable , d'une pierre poreuse, de vases en terre cuite non vernissés, de papier sans colle (1) , d'amiante (a) , etc. Mais lorsque les eaux ont une odeur putride , il faut les filtrer sur du charbon ; et comme ce corps absorbe en même temps que les gaz putrides , l'air atmosphérique que l'eau doit nécessairement renfermer pour être potable , il faut , après la filtration , la saturer d’air en l’agitant. La fig. 55 représente une fontaine à filtre ; le vase extérieur est en bois , en grès ou en métal ; l'intérieur est séparé eu trois capacités M, N, P, par deux cloisons fixes A B, C D ; la première est garnie à son centre d'une tête d'arrosoir m n percée d’un grand nombre de trous , elle est environnée d’une éponge qui est destinée à retenir les parties les plus grossières des matières suspendues dans l'eau ; la seconde est percée d'un grand nombre de petits trous cylindriques. La première capacité reçoit l'eau impure ; la seconde, deux couches de sable n, c , séparées par une couche de charbon h ; la troisième , l’eau épurée qu'on fait écouler par le robinet K ; contre les parois du vase sont placés deux petits tubes E F, G H, destinés à faire dégager l’air renfermé dans les espaces N, P, à mesure que l’eau y pénètre.

Les eaux distillées , ou seulement épurées par le charbon , peuvent se conserver indéfiniment dans des vases métalliques fermés , ou dans des tonneaux charbonnés intérieurement.

L’eau de mer par la distillation perd complètement sa salure et son

(1) Pour filtrer i travers «lu papier , on le plie comme rintliqut la fig. 33 r et on le place dans un entonnoir de verre ; fig. 5{.

(a) Pour filtrer à travers de l'amiante ou du sable , on en place une couçhe plus ou moins cpaisse au bas de l’entonnoir, en mettant les fragmens les plus grossiers à la partie inferieure.

amertume : les expériences faites en 1817 et en 1818, à Brest , à Toulon et à Rochcfort, pendant plusieurs mois, sur des forçats, ont prouvé qu'elles n'étaient point nuisibles à l'économie animale. Cependant les premières portions ont une odeur marécageuse qu’elles paraissent devoir à la présence d'une certaine quantité d'ammoniaque. Cette odeur disparaît d’ellemême par l’exposition à l’air pendant i5à 20 jours; mais elle disparaît immédiatement par la filtration à travers le charbon : l’agitation achève de rendre ces eaux potables.

71. Propriétés Chimiques. L’eau , agitée dans l'oxigène, dissout une partie de ce gaz d ’autant plus considérable qnc la pression est plus grande et la température plus basse; à la température de 100*, l’eau laisse dégager l’oxigène qu’elle avait absorbé à une plus basse température. L’eau agit de la même manière sur l’air atmosphérique , mais elle absorbe beaucoup plus d’oxigene que d'azote ; l’air contenu dans l'eau renferme o,3a d’oxigène , tandis que l'air atmosphérique n'en renferme que 0,21. Pour recueillir l’air renfermé dans l’eau , on remplit exactement de ce liquide une cornue A B CD ( Jig. 4 1 ) dont le col s'engage sous des cloches pleines d’eau : par l’ébullition , l'air se dégage , et la vapeur d’eau le force à passer dans les cloches. Le gaz qui se dégage renferme d’autant plus d’oxigène qu’il est recueilli plus tard ; c’est une conséquence naturelle de ce que l'affinité de l’eau est plus grande pour l’oxigène que pour l'azote. A la température de io*, et sous la pression de 0,76, l’eau renferme une quantité d’air égale à de son volume. Cet air, qui existe en dissolution dans l’eau, est nécessaire pour qu’elle soit potable, lorsqu’elle en est privée , elle devient fade et nauséabonde : telles sont les eaux qui ont séjourné dans le vide ou qui ont été soumises à l'ébullition.

L’eau se combine encore avec une plus grande proportion d’oxigène, et donne naissance au dcutoxidc d’hydrogène , que nous examinerons plus tard.

Parmi les corps que nous avons déjà examinés , il en est deux qui sont solubles dans l'eau ; savoir ; le chlore et l’iode. Quatre d'entre eux peuvent la décomposer à une température plus ou moins élevée : ce

sont le chlore , l'iode. Je bore et le carbone. Le chlore décompose l'eau

à la température ordinaire , mais par l’action des rayons solaires ; les produits de cette décomposition sont de l’oxigène , de l’acide hydrochlorique , et de l'acide chloriquc. La décomposition de l’eau par l'iode en dissolution à lieu à la température de l'ébullition , il se forme de l'acide iodique et de l’acide, hydriodique ; mais comme ces deux acides parvenus à un certain point de concentration, ont la propriété de se décomposer mutuellement , la décomposition de l’eau s’arrête bientôt. Le bore et le carbone ne décomposent l’eau qu’à la chaleur rouge ; on décompose l'eau par le bore et le carbone , comme parle fer (17) ( fig . 27 ). Les produits sont , pour le bore , de l'hydrogène et de l’acide borique ; pour le carbone , de l'hydrogène carboné et de l’acide carbonique. On peut encore décomposer l’eau par le charbon d une manière plus simple , en plongeant subitement dans l’eau des charbons incandescens : les bulles nombreuses qui se dégagent peuvent se recueillir sous une cloche pleine d’eau , où l’on peut facilement reconnaître leur nature. L'hydrogène carboné qui résulte de la décomposition de l’eau par le charbon , étant très-combustible , on voit combien il serait dangereux de jeter une petite quantité d'eau sur un grand foyer; car, si la quantité d’eau n'était pas suffisante pour diminuer sensiblement la température par la chaleur qu'elle absorbe en se réduisant en vapeurs , elle serait en partie décomposée , et augmenterait la flamme. C'est sur cette propriété qu’est fonde l’usage de mouiller le charbon de terre dont se servent les forgerons.

72. Analyse. On peut facilement analyser l’eau en la décomposant par le fer incandescent ; pour cela on introduit du fer décapé dans un tube de porcelaine placé dans un fourneau ; à l’une des extrémités on place une petite cornue- en partie pleine d’eau , à l'autre extrémité , un serpentin destiné à condenser la vapeur d’eau qui échappe à la décomposition ; l'extrémité du serpentin communique avec un flacon à deux tubulures , destiné à recevoir l’eau condensée ; à l'antre tubulure est adapté un tube destiné à conduire l’hydrogène sous des cloches pleines d’eau : la différence du poids de la cornue avant et après l’opération donne celui de l'eau qui a été réduite en vapeurs. Ce poids, diminué de celui de l'eau condensée dans le flacon , donne le poids de l’eau réellement décomposée ;

7o COURS

on obtient le poids de l’oxigène produit dans cette décomposition par l'auglucnlation de poids du fer placé dans le tube de porcelaine ; enfin , le poids du volume de l’hydrogène recueilli , ramené à la pression de o”, 76 , et à la température de zéro , peut être facilement apprécié , car on sait qu'un décimètre cube ou un litre d'hydrogène , dans les circonstances que nous venons d’énoncer, pèse o*,o835. On trouve alors que le poids de l’hydrogcnc , ajouté à celui de l’oxigènc combiné avec le fer , représente exactement le poids de l'eau décomposée, et que 100 parties de ce liquide sont composées de 88,90 d’oxigène et de 11,10 d’hydrogène, ou de 2 volumes d'hydrogène, et d’un volume d'oxigène.

On peut encore faire l’analyse de l’eau en la décomposant par un courant galvanique. On se sert pour cela d’un entonnoir A B C II (fi g. 56 ) fermé en bas par une couche de mastic à travers laquelle passent deux fils de platine abc, et a' b' c; on remplit l’entonnoir et les cloches M et N d'eau acidulée, ensuite on met les extrémités c et c' des deux fils de platine , en communication avec les pôles d’une pi'c galvanique , l'eau est décomposée , l'hydrogène se dégage à l’extrémité du fil qui communique avec le pôle négatif de la pile , c'est-à-dire avec la dernière plaque de cuivre ; et l’oxigènc se dégage à l’extrémité de l’autre fil qui communique avec le pôle positif , c'est-à-dire avec la première plaque de zinc ; on reconnaît facilement alors la nature des gaz , le rapport de leur volume , et , par conséquent , celui de leur poids. ( Voyez, pour plus de détails , le Cours de Physique , II* partie , ch. IV. )

On peut encore démontrer que l’eau est composée ainsi que nous l'avons dit , en la réformant de toutes pièces ; on démontre que la combustion 4e 1 hydrogène produit de l’eau , en faisant dégager et briller le gaz à l’extrémité d’un tube de verre A B (fig. 5 7 ) introduit dans un ballon de verre: la vapeur d’eau se condense contre les parois du, ballon , et on peut dans un petit nombre d’heures recueillir assez de liquide pour en reconnaître la nature ; on démontre , en faisant détonner dans l’eudiomètre un mélange d’hydrogène et d'oxigène, que l’hydrogène absorbe en se brûlant la moitié de son volume d'oxigène. Lorsqu’on veut en même temps recueillir les produits de la combustion et mesurer les volumes des gaz

employés , on se sert d'un ballon de verre d’une grande capacité plein d’oxigène , et dans lequel on fait arriver un courant d'hydrogène cl d’oxigène: l'hydrogène se dégage à l’extrémité d’un tube très-capillaire , il est enflammé par une étincelle électrique : les gaz sont fournis par des gazomètres , soumis pendant l’expérience à une pression uniforme. ( Voyez, pour les détails de cette expérience , Annales de Chimie, tom. VIII et IX. )

73. Histoire. L'eau a été regardée pendant long-temps comme un corpssimple ; en 1781 Cavendish et Monge découvrirent presque en même temps que la combustion de l’hydrogène produisait de l’eau ; mais ce ne fut qu’après les expériences faites par Lavoisier et Meunier, en 178a, sur la combustion de l’hydrogène en vase clos, -que la nature de l'eau fut parfaitement connue. Ces expériences furent ensuite répétées plus en grand par Lefèbrc-Ginau et par Fourcroy , Vauquclin et Seguin, qui obtinrent les mêmes résultats.

74. Usages. L'eau joue un rôle très-important dans tous les phénomènes de la nature , et dans tous les arts. Dans le voisinage des pôles , et dans les hautes régions des autres climats, elle existe à l'état solide d'une manière permanente ; mais partout ailleurs elle change périodiquement d’état et de lieu; ses vapeurs, qui naissent continuellement, produisent les nuages, qui, poussés par les vents, parcourent toutes les régions de l’atmosphère , se condensent par des variations de température , et retombent sur la terre , sous la forme de pluie , de neige , ou de grêle. Ces eaux , provenant de la condensation des vapeurs , s'écoulent sur les pentes des conlinens , en entraînant avec elles les substances solubles qu’elles rencontrent , et vont se rendre dans les réservoirs qui occupent la partie la plus basse du globe , où de nouvelles vapeurs se forment encore , et reproduisent les mêmes phénomènes.

L’eau sans cesse absorbée , ou à l’état liquide , ou à l'état gazeux , par les êtres vivans , sert de véhicule aux substances qui circulent dans leurs vaisseaux.

Dans les arts on en fait un usage perpétuel; solide, on l’emploie pour produire les froids artificiels , pour graduer les thermomètres , pour déterminer la chaleur spécifique des corps , et en médecine comme tonique ;

liquide , on l'emploie comme force motrice , comme moyen de transmettre les forces, comme dissolvant pour faciliter la réaction des corps , pour déterminer leur pesanteur spécifique ; pour séparer les corps dont les densités sont très-diflércntes , etc. ; enfin , à l’état de vapeurs , on l’emploie principalement comme force motrice , et pour communiquer la chaleur.

* L’eau étant composée de a volumes d’hydrogène et de ■ volume d'oxigène , et les gaz, d’apres l’hypothèse admise, renfermaut sous le même volume, à la même température et sous la même pression , le même nombre de molécules , il en résulte qu’une moléçulc d'eau est composée de a molécules d’hydrogène et de i molécule d’oxigène, et, par conséquent , que son poids est égal à celui de ces 3 molécules , c’est-à-dire, de i,ia4a.

B. Dent o, ride d hydrogène ou Eau oxigènée.

75. Propriétés Physiques. Liquide, incolore, inodore; sa sapeur est analogue à celle de certaines dissolutions métalliques', il détruit les couleurs végétales; il blanchit l'épiderme , et le détruit si son contact est prolongé. Sa pesanteur spécifique est de i,45a.

A la température de ao", il commence à se décomposer en abandonnant une portion de son oxigène ; mais la décomposition ne s’effectue qu’à une température d'autant plus élevée que la quantité d’oxigène combinée avec l'eau est plus petite. Ce corps .ne se solidiGe point par un froid de 3o*.

Un courant galvanique le décompose en oxigène et en hydrogène. Soumis à l'action de la lumière solaire,' de la lumière diffuse , ou conservé dans l'obscurité, il se décompose complètement en peu de mois.

76. Préparation. Dans un vase de verre environné de glace et renfermant de l'eau chargée d'acide hydro-cldorique , on verse du dcutoxidc de barium, qui , après avoir été humecté , a été réduit en pâte dans un mortier de verre uu de porcelaine. Le deutoxidc de barium est décomposé; le protoxide se combine avec l'acide, et l'oxigène se combine agee l’eau; on précipite la barite en versant de l'acide sulfurique, goutte à goutte , jusqu'à ce qu'il y en ait un léger excès ; on filtre la liqueur pour séparer le sulfate de barite ; on dissout dans l’acide bydro-chlorique , devenu libre , une nouvelle quantité de deutoxide de barium , on précipite encore le protoxide par l’acide sulfurique, et on répète cette opération jusqu'à ce que la liqueur soit assez chargée d’oxigène. En employant a décilitres d'eau mêlée avec une quantité d’acide capable de dissoudre i5 grammes de dcutoxidc de barium , après avoir opéré