EAU. H

des gaz; le mélange gazeux ne doit remplir Teudiomètre qu'à moitié, autrement une partie du gaz serait infailliblement projetée hors du tube. On évite plus facilement cette perte, en bouchant Touverture de Teudiomètre au moyen d'un bouchon à soupape A. Au moment de l'explosion, il y a augmentation de force élastique dans l'appareil et le disque i se trouve fortement appliqué sur la surface du bouchon, de sorte que rien ne peut sortir. Aussitôt que la chaleur s'est dissipée, ce qui arrive au bout d'un instant très-court, l'eau formée se condense en gouttelettes liquides sur les parois de Teudiomètre, et occupe alors un volume 2000 fois plus petit que celui des gaz qui lui ont donné naissance. La tension devient dtnc plus faible dans l'appareil, la soupape i se soulève et le mercure extérieur entre dans l'eudiomètre.

Si le volume gazeux disparait entièrement, cela indique que les gaz introduits se trouvaient précisément dans les proportions convenables pour former de l'eau ; c'est ce qui arrivera si Ton a introduit exactement 1 volume de gaz oxygène et 2 volumes de gaz hydrogène. Mais, en général, l'un des deux gaz aura été mis en excès ; on fait alors passer le résidu gazeux dans la même cloche graduée, on en mesure exactement le volume, et l'on détermine ensuite sa nature en approchant du gaz une allumette; si le gaz s'enflamme, le résidu est du gaz hydr(^ène.

Supposons que l'on ait introduit dans l'eudiomètre

100 mesures de gaz hydrogène, 75 » oxygène ;

on trouvera qu'après la combustion, il reste 25 d'oxygène. Donc, it)0 d'hydrogène se sont combinés avec 50 d'oxygène, ou 2 volumes d'hydrogène avec 1 volume d'oxygène.

La même expérience peut être faite sur la cuve à eau, mais on ne peut jdus alors reconnaître la nature du produit qui s'est formé dans la combustion. Lorsque l'eudiomètre doit servir sur la cuve à eau, les montures métalliques sunt en laiton. On emploie dans les cours de chimie un eudiomètre à eau (fig. 158) dont l'usage est très-facile. n se compose d'un cylindre AB en verre, à parois épaisses, destiné à renfermer le mélange; ce cylindre est adapté par sa base inférieure dans une monture en laiton BC à robinet S. Un entonnoir C permet d'introduire facilement le gaz. Le cylindre en verre communique en haut avec un second entonnoir D, dans lequel on peut mettre de l'eau. Un robinet R établit ou intercepte la communication. Un tube de verre gradué EF se visse au fond de la cuvette D. Enfin, en v, la monture métallique A est percée d'un trou dans lequel on a masti-

que un tube de verre, traversé par la tige de métal t qui se trouve ainsi isolée de la monture métallique .et s'en approche à une petite distance dans Tintérieur.

Le jeu de l'appareil est facile à comprendre : les robinets R et S étant ouverts, on plonge entièrement Teudiomètre dans la cuve à eau jusqu'au-dessus de la cuvette D ; il se remplit ainsi complètement d'eau ; on ferme le robinet R, et on soulève Teudiomètre. On mesure dans le tube gradué EF les gaz hydrogène et oxygène, et Ton introduit le mélange dans Teudiomètre par Tentonnoir C. Pour enflammer le mélange, il suffit d'approcher du bouton t le plateau chargé de IVlectrophore, la communication de la monture métallique A avec le sol ayant lieu par la bande de métal p. Pour éviter la perle du gaz, au moment de la délonation, on ferme le robinet S.

il s'agit maintenant de mesurer le gaz résidu ; cela se fait facilement dans le tube gradué EF. A cet effet, on remplit ce tube d'eau, on en bouche l'ouverture avec le doigt et on le retourne dans h cuvelte D, entièrement remplie d'eau, où on le visse. 11 suffit alors d'ouvrir le robinet R pour faire passer le gaz dans le tube gradué EF. Pour le mesurer, on dévisse de nouveau le tube et on le transporte sur la cuve à eau, dans laquelle on l'enfonce assez pour établir la coïncidence des niveaux à rintérieur et à l'extérieur.

La plus grande difficulté des analyses eudiométriques exécutées sur le mercure tient nu transvasement des gaz; mais on peut l'éviter entièrement en employant des eudiomètres divisés en capacités égales. Pour conh ef struire ces eudiomètres , on fait choix d'un tube en cristal fermé par un bout, de 10 à 15 millimètres de diamètre intérieur, et de 1 à 2 millimètres environ d'épaisseur de verre. On fore, dans ce tube, deux petits trous circulaires a et 6 (fig. 159) au moyen d'un petit quartelet en acier monté sur le tour, auquel on présente la cloche, en maintenant la place mouillée avec de la térébenthine. On parvient ainsi à percer le tube de part en part sans risquer de le casser. Fig. it;9. On mastique dans ces deux trous des bouts de fil de platine que l'on amène dans l'intérieur de la cloche à une petite distance l'un de l'autre.

Fig. 158.

On peut aussi souder les fils de platine dans le verre au moyen de la lampe d'émaiileur.

Ce procédé est préférable quand les parois de la cloche sont peu épaisses.

On divise ensuite le tube en capacités égales. Les parois de cet eudiomètre étant en général moins épaisses que celles de Teudiomètre ordinaire, il est prudent de ne pas le tenir dans la main au moment de l'explosion et de le fixei^ dans un support (fig. 160).

On peut employer aussi une autre disposition qui a l'avantage de n'exiger qu'une très-petite quantité de mercure. L'eudiomètre a alors la forme d'un tube courbé en U. Pour le remplir de mercure, on le

met dans la position de la figure 161 ; on le redresse ensuite (fîg. 162), et la branche fermée A reste pleine de mercure. On fait arriver les deux gaz, en plongeant dans la branche B ouverte les tubes abducteurs des appareils qui les produisent, et on les fait monter bulle à bulle dans la branche A. Les volumes des gaz introduits, et du résidu après la combustion, sont mesurés dans Teudiomètre même, en ayant soin d'amener, à chaque mesure, le mercure au même niveau dans les deux bran- ^^^- ^^^- ^^^' *^^' ches, ce qui se fait facilement en ajoutant ou retirant du mercure avec une pipette.

Nous décrirons plus tard, dans un chapitre particulier où nous nous occuperons d'une manière spéciale de l'analyse des mélanges gazeux, un appareil eudiométrique plus parfait que ceux que nous Veinons de décrire et qui permet d'atteindre à une très-grande exactitude.

§ 84. L'eau résulte donc de la combinaison de 2 volumes d'hydrogène et de 1 volume d'oxygène; il est facile d'en déduire la com-

position de Teau en poids, puisque nous connaissons les densités de ces deux gaz. En effet, un volume d'air pesant 1,0000

1 vol. d'oxygène pèse i,i056

2 » d'hydrogène » 2 x 0,0692=04584

L'eau produite pèse 1,2440

Pour avoir les quantités d'hydrogène et d'oxygène qui forment 100 grammes d'eau, on posera les proportions

d'où a.' = 88,87; 1,2440: 0,1384:: 100: y,

d'oùt/=ll,13;

donc 100 parties d'eau renferment 11,13 hydrogène

88,87 oxygène 100,00.

Lorsque 2 volumes d'hydrogène se combinent avec 1 volume d'oxygène, quel est le volume de la vapeur d'eau résultant de la combinaison? Si les 2 volumes d'hydrogène, en se combinant avec

1 volume d'oxygène, ne formaient qu'un seul volume de vapeur d'eau, la densité de cette vapeur serait 1,244. Mais l'expérience directe a donné, pour cette densité, une valeur moitié moindre, c'est-à-dire 0,622; donc, 2 volumes d'hydrogène en se combinant avec 1 volume d'oxygène, ont produit, non pas 1 volume, mais

2 volumes de vapeur d'eau.

§ 85. Il convient d'appeler l'attention sur la simplicité des rapports que nous présentent les volumes des deux gaz qui se combinent, et celui de la vapeur d'eau qui résulte de leur cx)mbinaison, au lieu des rapports compliqués et variables à l'infini qui auraient pu se présenter. Ce n'est pas une circonstance fortuite et particulière au cas qui nous occupe. Nous reconnaîtrons également des rapports très-simples dans les combinaisons des autres gaz élémentaires. L'étude de ces combinaisons a fait découvrir cette loi * de la nature : Lorsque deux gaz élémentaires se combinent, leurs volumes ont entre eux des rapports numériques très-simples, et le volume du composé qui en résulte, considéré à l'état de gaz, présente aussi un rapport très-simple avec la somme des volumes des gaz qui sont entrés dans la combinaison.

* Cette loi a été découverte par Gay-Lussac.

§ 86. On a employé, pour déterminer directement les poids dliydrogène et d'oxygène qui se combinent pour former Teau, une autre méthode qui est susceptible d'une plus grande précision que celle par Feudiomètro. Plusieurs oxydes métalliques, chauffés dans un courant de gaz hydrogène, abandonnent leur oxygène, et sont réduits à l'état métallique. Cet oxygène, en se combinant avec Thydrogène, forme de leau que Ton peut recueillir et peser. La perte de poids que subit l'oxyde métalhque donne le poids de l'oxygène qui est entré dans la composition de cette eau. La différence entre les deux poids donne le poids de l'hydrogène.

11 est nécessaire pour cette expérience d'employer du gaz hydrogène pur et parfaitement desséché ; on le prépare à l'aide de l'appareil décrit (§ 73), et qui est représenté en A, B, C, D, E (fig. 163).

L'oxyde de cuivre est placé dans un ballon à deuxjtubulures F en verre peu fusible. Ce ballon communique avec un ballon récipient G destiné à recueilhr la plus grande partie de l'eau formée dans l'expérience; il est suivi d'un tube H, rempli de pierre ponce imbibée d'acide sulfurique concentré, et qui retient les dernières portions d'eau.

On pèse avec le plus grand soin, avant l'expérience, d'abord le ballon F vide et bien sec, ensuite le même ballon avec l'oxyde de cuivre parfaitement desséché. La différence entre les deux poids donne le poids de l'oxyde contenu. On pèse de même le ballon

récipient G et le tube H. L'appareil étant disposé, on fait dégager lentement le gaz hydrogène, et on continue le dégagement fort longtemps, afin de chasser d'une manière bien complète Tair de Tappareil. Quand celui-ci est entièrement plein de gaz hydrogène, on chauffe le ballon F au moyen d'une lampe à alcool. Bientôt, la combustion du gaz hydrogène par Toxygène de l'oxyde de cuivre commence, et Teau ruisselle sur les parois du ballon G; les dernières parties de Teau formée se condensent dans le tube H, que le gaz hydrogène en excès est obligé de traverser avant de se dégager dans Tair. On continue Texpérien ce jusqu'à ce que Toxyde de cuivre soit enlièrement ramené à Tétat de cuivre métallique. On laisse alors refroidir le ballon G au milieu du courant de gaz hydrogène, puis on détache la partie de Tappareil qui est à gauche du caoutchouc a. Les ballons G, F et le tube H étant alors remplis de gaz hydrogène, si on les pesait dans cet élat, la différence qu'on trouverait entre leurs poids avant et après l'expérience dépendrait, non-seulement des matières qu'ils ont condensées pendant la réac- » tion, mais encore de l'excès de poids de l'air, qui remplissait primitivement l'appareil, sur l'hydrogène qui l'a remplacé. Il faut donc ramener l'appareil à ses premières conditions et le remplir de

nouveau d'air atmosphérique. A cet effet, on adapte, au moyen d'un caoutchouc, l'extrémité f du tube H (tig. i63), au tube s de la figure 164.

Ce tube communique avec la partie supérieure d'un flacon aspirateur V plein d'eau. En I se trouve un tube rempli de ponce sulfurique qui empèclie la vapeur d'eau du flacon de pénétrer dans le tube H, dont elle augmenterait le poids. On ouvre le robinet r, l'eau s'écoule, elle est remplacée par de l'air qui entre en a (fig. 163), se dépouille d'humidité dans le tube E rempli de ponce sulfurique, traverse l'appareil F, 6, H, et en chasse entièrement le gaz hydrogène. Si l'on tient à avoir un courant d'air à peu près régulier, il suffit de faire descendre le tube dans l'eau jusqu'à une certaine distance, au-dessus du niveau où l'eau s'écoule; le flacon aspirateur fonctionne alors comme im flacon de Mariotte, et l'écoulement est à peu près régulier tant que le niveau de l'eau n'a pas atteint l'extrémité du tube. On pèse sépa-

EAU. m

rément, d'abord le ballon F, puis le récipient G ave3 le tube H, La différence entre le poids du hâllon F renfermant Toxyde de cuivre avant l'expérience, et le poids du même ballon contenant le cuivre réduit, donne le poids de Toxygène qui est entré dans la composition de Teau. L'augmentation de poids du récipient G et du tube H donne le poids de Teau formée.

Les expériences les plus précises, faites par cette méthode, ont montré que 100 parties d'eau renferment

Hydrogêne 11,11

Oxygène 88,89

§ 87. Dans rexpérience que nous venons de décrire, de même que dans celle qui a été faite dans l'eudiomètre, nous déterminons la composition de Teau en cherchant quels sont les volumes ou les poids des éléments séparés qui entrent dans sa constitution; nous faisons ainsi ce qu'on appelle h synthèse de Teau. Mais on détermine aussi très-souvent la composition des corps composés par une méthode inverse. On prend ces corps tout formés et on les décompose, de manière à déterminer Jes poids de leurs éléments, soit en isolant réellement ces éléments, soit en les engageant dans des combinaisons dont la composition est connue. On fait alors V analyse de la substance composée.

Nous avons décrit (§ 68) une expérience dans laquelle on décompose Teau, en faisant passer sa vapeur dans un tube de porcelaine chauffé au rouge, et renfermant du fer métallique. Si, dans celte expérience, on mesure le volume de gaz hydrogène qui se dégage et que, de cette mesure on déduise le poids de ce gaz; si, d'un autre côté, on détermine le poids de l'oxygène qui s*est fixé sur le fer, en pesant celui-ci avant et après l'expérience, on obtiendra encore la composition de l'eau, et on aura opéré par analyse. Mais cette expérience n'est pas susceptible d'une précision suffisante.

La composition de l'eau peut être déterminée exactement, par voie aîialyliquef au moyen de la pile de Volta. Si l'on plonge dans de l'eau légèrement acidulée par de l'acide sulfurique les deux pôles d'une pile terminés par des fils de platine, on voit se dégager le long de chaque fil des petites bulles de gaz. On peut recueillir ces gaz dans deux cloches séparées, et l'on reconnaîtra que le gaz qui s'est dégagé au pôle positif est de l'oxygène, que celui recueilli au pôle négatif est de l'hydrogène, et que le volume de ce dernier gaz est précisément double de celui de l'oxygène. On fait ordinai-

rement cette expérience dans les cours au moyen de Tàppareil représenté (fig. 165). On perce le fond d'un verre à pied de deux trous très-petits dans lesquels on fait passer deux fils de platine. Pour fermer les interstices on coule un peu de mastic au fond du verre. On remplit le verre d'eau acidulée, et on place une petite cloche graduée audessus de chacun des fils. Pour opérer la décomposition de Teau, il suffit de mettre les fils de platine en communication avec les deux fils de la pile. L'addition d'une petite quantité d'acide sulfurique a pour but de rendre l'eau meilleur conducteur de l'électricité, et, par suite, de faciliter sa décomposition par la pile.

On emploie la méthode synthétique ou la méthode analytique pour déterminer la composition des corps, suivant que Tune ou l'autre de ces méthodes s'applique plus facilement et plus exactement au cas particulier que Ton traite.

§ 88. On exprime souvent la composition de feau d'une autre manière. Au lieu de se demander combien il y a d'hydrogène et d'oxygène dans iOO parties d'eau, on cherche combien il faut d'hydrogène pour former de l'eau avec iOO parties d'oxygène et l'on dit :

100,00 d'oxygène se combinent avec. 12,50 d'hydrc^ène,

et forment 112,50 d'eau.

Les quantités 100 d'oxygène et 12,50 d'hydrogène sont appelées des quantités équivalentes ou des équivalents chimiques; on est convenu d'appeler équivalent de Veau le nombre 112,50, qui est la quantité d'eau renfermant les quantités 100 d'oxygène et 12,50 d'hydrogène. De même, si l'on considère les corps à l'état gazeux, 1 volume d'oxygène équivaut à 2 volumes d'hydrogène pour la formation de l'eau, et Ton dit que l'équivalent de l'oxygène en volume est 1 volume, que Véquivalent de l'hydrogène est 2 volumes. Quant à l'équivalent de la vapeur d'eau, d'après la définition cidessus, il est de 2 volumes, puisqu'il faut prendre 2 volumes de? vapeur d'eau pour y trouver 1 volume d'oxygène et 2 volumes d'hydrogène.

Nous adopterons la lettre pour exprimer l'équivalent de l'oxy-

gène, c'est-à-dire le poids iOO d'oxygène, et la lettre H pour exprimer réquivalent de Fhydrogène, ou le poids 12,50 d'hydrogène. L'équivalent de l'eau, c'est-à-dire le poids 112,50 d'eau, sera représenté par HO. Ainsi les caractères H, et HO ne rappellent pas seulement la nature des corps qu'ils représentent (§ 54); ils expriment de plus des poids déterminés de ces corps, les poids que nous appelons leurs équivalents.

Enfin on exprime encore la composition de l'eau d'une autre manière, qui mérit^ d'être indiquée parce qu'elle est adoptée par un grand nombre de chimistes.

On admet que les corps sont formés de molécules, indivisibles par les moyens mécaniques, auxquels on a donné le nom d'atomes. Supposons que, lorsque deux corps se combinent, un atome de l'un de ces corps s'unisse à i, 2, 3, 4, 5,... atomes du second, ou 2 atonies du premier avec 3, 5, 7,... du second. La loi de la combinaison des gaz suivant des rapports simples, loi qui a été démontrée par Texpérience, ne sera qu'une conséquence des hypothèses précédentes, si nous admettons que les nombres d'atomes renfi^més dans des volumes égaux des différents gaz sont entre eux dans des rapports simples. Faisons l'hypothèse la plus simple, et admettons que tous les gaz élémentaires renferment le même nombre d'atomes sous des volumes égaux. L'expérience nous a montré que 1 volume d'oxygène se combine pour former de l'eau avec 2 volumes d'hydrogène, nous pourrons donc dire que 1 atome d'oxygène se combine avec 2 atomes d'hydrogène pour former 1 atome d'eau. Mais les rapports entre les quantités pondérales d'oxygène, d'hydrogène et d'eau, données par l'expérience, sont ceux des nombres 100 : 12,50 : 112,50; on pourra donc dire que les rapports entre les poids de l'atome d'oxygène, de l'atome d*hydrogène et de l'atome d'eau sont ceux des nombres 100 : 6,25 : 112,50; ou même, d'une manière absolue, que le poids de l'atome d'oxygène ou le poids atomique de l'oxygène est 10Ô,t)0

que le poids atomique de l'hydrogène est 6,iî5 enfin que le poids atomique de l'eau est 1^2,50

Si Ton adopte les caractères H et pour représenter les poids atomiques de 1 hydrogène et de l'oxygène, il est clair que la formule atomique de l'eau sera EH).

On représente souvent le double atome d'hydrogène par le caractère g. La formule de l'eau est alors fiO. Plusieurs chimistes représentent les atomes d'oxygène par un nombre égal de points placés au-dessus du caractère qui exprime le corps combiné avec l'oxygène; ainsi ils écrivent l'eau g.

i^24 HYDROGÈNE.

Nous adopterons exclusivement dans cet ouvrage la notation des équivalents.