UVUK 1, CM A P. III. CA U

Lavoisier. Cavendish admettait en effet, d’après l’opinion reçue à cette époque, que l’eau était un élément; l’oxygène était alors de l’eau privée de

pblogistique (47), l’hydrogène, de l’eau sursaturée de ce fluide; l’union des deux corps reformait l’eau dans son état ordinaire. Lavoisier tira des expériences de Cavendish et de celles qu’il fit lui-même sur ce sujet une 'conclusion bien différente : l’eau est un corps composé, formé de deux corps simples; le poids de l’eau provenant de l’union de ces deux corps est la somme des poids de ces corps. Cette découverte tire donc toute son importance de ce qu’elle conduisit Lavoisier à formuler sa théorie antiphlogistique de la combustion; et il se passa encore bien des années avant que Cavendish pût se convaincre de la justesse de la théorie nouvelle.

80. Analyse fie Peau par le fer. — L’appareil de Lavoisier est à peu de chose près celui qui nous a servi à préparer l’hydrogène, au moyen du fer et de la vapeur d’eau (70). Seulement, comme une partie de la vapeur échappe à la décomposition, on fait passer les gaz qui sortent du luhe dans un serpentin refroidi, l’eau se condense alors dans un flacon, on débouche l’extrémité du serpentin, et le gaz se rend dans une cuve à eau où on le recueille L Si l’on a pesé l’eau de la cornue au commencement et à la fin de l’expérience, la différence du poids, diminuée du poids de l’eau condensée dans le serpentin, donnera la quantité d’eau décomposée. En retranchant de cette dernière le poids de l’hydrogène recueilli, on aura le poids de l’oxygène qui était combiné avec cet hydrogène.

80. Expérience s;yiithétif]ue de liavoisier et Sleusiiier. — Lavoisici’ et

^ On sait que, dans celte expérience, le fer se transforme en un produit identique à celui qui résulte de la combustion du fer dans l’oxygène (08). L’eau est donc nécessairement formée de ce gaz, lixé par le fer, et d’hydrogène qui se dégage.

CHIMIE INOHGAiMQÜE.

Meusiiier tentèrent de lever tous les doutes qui restaient encore dans l’esprit des chimistes, en formant de l’eau avec de l’hydrogène et de l’oxygène, et en montrant que son poids est égal à la somme du poids de ces éléments. Sans donner ici la description de l’appareil assez compliqué qu’ils employèrent et qui n’a plus aujourd’hui qu’un intérêt historique, nous dirons seulement qu’ils faisaient arriver de 1 hydrogène et de l’oxygène dans un grand ballon de verre, au moyen d appareils qui permettaient d’en régler l’écoulement; le ballon étant préalablement rempli d’oxygène, l’hydrogène était enflamme à la sortie même du tube qui l’amenait dans le ballon au moyen d’un excitateur électrique donnant une étincelle à volonté. Pendant la combustion, l’eau ruissela continuel-lement sur les parois du ballon et vint se condenser au fond. Ils obtinrent ainsi 160 grammes d’eau environ. Cette expérience fut répétée parFour-

croy, Vanquelin et Séguin, et leur permit d’obtenir jusqu’à 400 grammes* d’eau pure. Tous constatèrent que le volume de l’hydrogène employé était sensiblement double de celui de l’oxygène ^ et que le poids de l’eau, était égal à la somme des poids des gaz employés.

87. Résultats. — Mais ces expériences ne conduisirent pas toutefois' à la composition exacte de l’eau en poids. Il était difficile de mesuren très-exactement le volume des gaz employés, de plus, on ne savait pas leS' dessécher à cette époque; or, l’hydrogène humide a une densité bien pluS' considérable que lorsqu’il est sec, l’oxygène humide a, au contraire,, une densité plus faible; par conséquent, le poids de l’hydrogène calculé était beaucoup trop fort et celui de l’oxygène était un peu trop faible.. Il ne faut donc pas s’étonner que ces expériences aient conduit à admettre que l’eau était formée en poids de 6 parties d’oxygène pour 1 d hydrogène. Il n’en est pas de môme de la composition en volumes, car,, si on suppose les deux gaz également humides à la môme température, Ici rapport de leurs volumes est le meme que lorsqu’ils sont secs.

88. Analyse «le l’eau par la pile. Fn 1800, CfUljsle Ct ]Nicbolson

1 La condusion de ces diverses expériences fut que l’eau contenait de 19*2 à 205 d hydrogène pour 100 d’oxygène. « Malgré l’approximation de ce résultat, la pensée d admettrt! un rapport simple ne se présenta pas à l’esprit de ces chimistes. »

« Enfin, en i806, de Humboldt voulant rectifier quelques erreurs qu’il craignait d’avoia « commises dans ses précédentes recherches d’eudiomélrie, exécuta avec Gay-Lussac leu., « travail si connu sur l’analyse de l’air; la détermination du rappoit exact des élémentl « de l’eau dont la connaissance était indispensable pour leurs recherches eudiométriques* « les occupa d’abord. Ils constatèrent que 100 volumes d’oxygène en exigeaient exacte (( ment 200 d’hydrogène pour leur conversion en eau... Ce n’est que trois années plu (( tard cependant, et après que Halton, dans l’intervalle, eut publié son nouveau système « que Gay-Lussac étendit à tous les gaz l’observation faite d’abord sur l’oxygène. Il établi. <( alors la composition exacte des sels ammoniacaux, des oxydes d’azote, de l’ammoniaque U des acides du soufre, de l’acide carbonique ct de l’oxyde de carbone. »

Dumas, Levons sur la philosophie chimique^ p. 259.

\A\WE 1, CliAP. 1 II. liAlJ. 77

décomposèrenl l’eau sous rinlliience du cüuranL voltaïque, et lui tiouvèreul la coniposiliou eu volumes qui lui avait été précédemment assignée. Pour taire l’expérience, on se sert {fig. 3(J) d’un verre dontle tond, recouvert d’une matière isolante, est traversé par deux lames deplaline.On remplit le verre d’eau légèrement acidulée, afin de la rendre plus conductrice, et l’on recouvre les lames de deux éprouvettes graduées. Si l’on met les fils de platinequi terminentleslamesen communication avec les pôles d’une pile, on voit alors des bulles de gaz se dégager autour de chacune d’elles et gagner le haut des éprouvettes. Celle qui est au-dessus du pôle négatif contient un volume de gaz double du volume du gaz contenu dans l’éprouvette qui entoure le pôle positif.

Le gaz le plus abondant est de l’hydrogène, on le reconnaît à sa combustibilité ; l’autre est de l’oxygène, il rallume, en effet, les corps qui ne présentent plus que quelques points enignition.

89. Analyse eudiométrique. — Gay-Lussac et de Humholdt déterminèrent exactement la composition de l’eau en volumes par la méthode eudiométrique dont nous avons déjà parlé à propos de l’analyse de l’air. On peut répéter leur expérience au moyen de l’eudiomètre de Gay- Lussac (58), il suffit d’y introduire I volume d’oxygène et 2 volumes d’hydrogène au moyen de la jauge et de faire passer l’étincelle dans le mélange; on constate alors, à l’aide du mesureur, la présence d’un petit résidu provenant de l’air échappé de l’eau au moment où le vide s’est fait dans l’eudiomètre. On ne peut songer à remplacer l’eau ordinaire par de l’eau récemment bouillie qui ne contient plus d’air, parce qu’alors elle dissoudrait une notable proportion d’oxygène et changerait ainsi le rapport des volumes. Il vaut mieux opérer avec l’eudiomètre à mercure perfectionné par Gay-Lussac 31). 11 se compose d’un tube épais, ou éprouvette en cristal, traversé à sa partie supérieure par une hge de métal et muni à sa partie inférieure d’une garniture en ter que l’on peut fermer par un bouchon à vis du même métal, supportant un fil qui se termine en boule à une petite distance de la tige supérieure. Ou introduite volumes d’hydrogène et 1 volume d’oxygène en opérant sur la cuve à mercui'e, et l’on ferme l’éprouvette. Si l’on lait passer l’étincelle à travers le mélange, la combinaison a lieu sans que rien puisse sortir de l’eudiomèlre ; l’eau se condense, le

Fig. 31,

CHIMIE INORGANIQUE

mercure remplit iolalement l’éprouvetle quand on dévisse le bouchon qui fermait Ueudiomètre.

90. Résultat. — Il résulte des expériences précédentes que l’eau contient 2 volumes d’hydrogène etl volume d’oxygène, mais rien ne nous indique le volume de vapeur d’eau qui en résulte. D’après les expériences de Gay-Lussac, confirmées depuis par M. Régnault, la densité de la vapeur d’eau est représentée par le nombre 0,622 ; si donc nous appelons x le volume de vapeur résultant de l’union de 2 volumes d’hydrogène et de 1 volume d’oxygène, nous aurons nécessairement, d’après ce qui a été dit plus haut (23) sur la relation nécessaire existant entre la densité d’un corps à l’état de vapeur ou de gaz et celle de ses composants, l’égalité

X X 0,022 = 2 X 0,00920 -j- 1 ,1056 , d’où x

égalité dans laquelle 0,622, 0,06926 et 1,1036 représentent les densités de la vapeur d’eau, de l’hydrogène et de l’oxygène.

On voit par cet exemple tout le parti que l’on peut tirer de ces considérations. C’est justement pour établir la composition de l’eau que Gay- Lussac les a fait ressortir pour la première fois.

91. Composition de Peau en poids. — On peut déduire la composition de l’eau en poids de la composition en volumes, en se servant des densités de l’hydrogène et de l’oxygène. Les poids de volumes égaux de deux gaz sont, à une même température el à une même pression, dans le rapport des densités de ces gaz, le poids de 2 volumes d’hydrogène et de 1 volume d’oxygène seront donc dans le rapport du

double de la densité de l’hydrogène à celle de 1 oxygéné ou — — ; on

voit facilement que ce rapport est très-sensiblement égal à 1/8. L’eau est donc composée en poids de 8 parties d’oxygène environ et 1 partie d’hydrogène. Il résulte tout naturellement de ce fait, que la densité de l’oxygène est seize fois plus forte que celle de l’hydrogène.

92. .Synthèse de l’eau en poids. — La moindre erreur sur la densité de l’hydrogène et de l’oxygène peut altérer notablement le rapport de leurs poids ; il est donc important de déterminer directement combien un poids connu d’eau renferme d’hydrogène et d’oxygène.

Métiiode de Derzelins et Riiioii^. — Celte metliode Consiste a laire arriver un courant d’hydrogène sec dans un tube de verre où l’on chaufie de l’oxyde de cuivre. Cet oxyde se réduit; il se forme de l’eau qu’on recueille et que l’onpèse ; la perte de poids éprouvée par le cuivre donne la quantité d’oxygène qui entre dans cette eau ; la difierence entre le j)oids de l’eau et celui de l’oxygène sera le poids de l’hydrogène. C’est celle même méthode qui a été applifjuée sur une plus grandi' échelle par

LIVKK I, CHAP. 111. l£Aü.

M. Dumas, avec un ensemble de précautions qui éliminent les moindres causes d’erreur et rendent, par conséquent, ses résultats définitifs.

93. Appareil de M. Dumas. — Cet appareil se compose de deux parties bien distinctes : l’une destinée à la production d’hydrogène pur et sec ; l’autre, réunie à la première, contient l’oxyde de cuivre et les tubes destinés à retenir toute l’eau formée {fig. 2, pl. I).

L’hydrogène préparé avec le zinc du commerce contient toujours des impuretés qui lui communiquent son odeur désagréable; ces impuretés sont de l’acide sulfhydrique, de l’arséniure d’hydrogène, du siliciure d’hydrogène et un carbure d’hydrogène dont la nature est encore mal connue. On pourrait croire que l’emploi de zinc, d’eau et d’acide sulfurique purs permette facilement d’obtenir de l’hydrogène exempt de matières étrangères ; mais la lenteur avec laquelle le zinc purifié s’attaque dans ces circonstances fait rejeter complètement ce moyen. Il est donc nécessaire de purifier l’hydrogène ordinaire. On y arrive en faisant passer ce gaz à travers une série de tubes en U, contenant de la ponce imbibée de dissolutions d’azotate de plomb, du sulfate d’argent et de la potasse. L’acide sulfhydrique est absorbé par les sels de plomb; le sulfate d’argent arrête l’hydrogène arsénié, et la potasse l’hydrogène silicié etl’hydrogène carboné

Deux autres tubes, plongés dans de la glace, contiennent de l’acide phosphorique anhydre destiné à arrêter toute l’humidité des gaz ; pour s’en assurer, on en met un troisième plus petit, dont le poids doit rester invariable pendant toute la durée de l’expérience : ce tube est, pour cette raison, appelé tube témoin.

La partie de l’appareil où s’exécute la synthèse de l’eau se compose d’un ballon en verre dur pouvant résister, sans se déformer, à la température du rouge sombre. 11 contient de l’oxyde de cuivre bien sec et se trouve réuni à un deuxième ballon destiné à recueillir la majeure partie de l’eau formée dans l’expérience. Ce ballon est suivi d’une série de tubes en U contenant de l’acide phosphorique, destinés à dessécher complètement l’hydrogène en excès qui doit sortir de l’appareil; l’un de ces tubes est plongé dans de la glace pour mieux arrêter la vapeur d’eau. Un tube témoin qui le termine permet de s’assurer c|ue cette condition a été remplie.

Comme l’oxyde de cuivre est très-hygrométrique, on le chauflè en même temps qu’on fait le vide dans le ballon qui le contient. On pèse le ballon à cet état quand il est refroidi ; les autres parties de l’appareil sont pesées remplies d’air. Cela fait, on ajuste les diverses pièces et l’on fait passer un courant d’hydrogène, jusqu’à ce que tout l’air soit chassé. On

’ L hydrogène, ain.si purifié, est ahsoluineiit dépouille d’odeur, et il brûle avec une flamme presque invisible.

CHIMIK INOKCAMUUb:.

chaufre alors l’oxyde de cuivre avec une foiie lampe à alcool, et l’on con-tinue assez longtemps l’opération pour recueillir plusieurs centaines de grammes d’eau. On laisse alors refroidir le ballon en continuant à faire passer le courant d’hydrogène. On démonte alors l’appareil pour procé-der aux pesées. Le ballon contenant l’oxyde partiellement réduit est de" nouveau pesé vide; le ballon et les tubes ou l’eau s’est condensée sont! pesés après qu’on en a chassé l’hydrogène au moyen d un courant d aii r sec; leur augmentation de poids donne la quantité d’eau formée ; la diminution de poids du ballon à oxyde de cuivre donne la quantité d’oxygène employé. On a donc tous les éléments de la composition de 1 eau.. M. Dumas a trouvé ainsi l’eau formée de

Hydrogène.... Il, H 2 Hydrogène.... 1

Oxygène 88,888 on très-sensiblement. Oxygène 8

94. De l’eau à la surface €le la terre. — L eau que llOUS trouvons à la: surface de la terre n’est jamais pure; nous ne l’obtenons à cet état que< par la distillation. La pluie elle-même, formée par la condensation delai vapeur d’eau contenue dans l’atmosphère, n’arrive à la terre que chargéo des gaz (oxygène, azote, acide carbonique) contenus dans 1 air. Elle peut! môme contenir parfois des traces d’acide azotique et d’azotate d’ammo-'niaque ; telles sont les eaux recueillies dans les pluies d’orage.

L’eau des fleuves, des rivières, des sources ou des puits, est nécessanrement moins pure que l’eau de pluie. Elle renferme tous les principes'

qu’elle a pu dissoudre dans sOm contact plus oui moins prolongée avec le sol ; saa composition estl donc variable aveci la nature des terrains qu’elle a traversés.

95. Gaz«lis8ou»(i dans l'eau ordi-inaire. — On rem pl it d’une eau quel 1conque un balloiu de 1 à 2 litres dte

capacité {fxj. 3^2), fermé par un bouchon traversé par un tube qui doi i être également rempli d’eau. On engage l’extrémité du tube sous mm