Analyse des eaux minérales

Dans l’examen des eaux minérales, la situation de leurs sources, leur température, leur couleur, le goût, l’odeur et la pesanteur spécifique, sont les objets qui demandent la première attention. Par la pesanteur spécifique , on peut en déterminer la quantité de sels ; mais ce n’est que par des procédés chimiques , que la nature des substances , dont les eaux minérales sont imprégnées, peut être déterminée. On emploie des substances qui prennent alors le nom de réactifs , avec lesquelles celles contenues dans ces eaux, forment de nouveaux composés, et se mettent à nu. On aperçoit les gaz aux bulles qu’ils forment quand on expose les eaux à l’air ; en les faisant bouillir , on peut les recevoir sur le mercure et les soumettre à l’expérience. L’infusion de tournesol et l’eau de chaux saturée servent à indiquer la présence àe l’acide carbonique non combiné. On obtient une teinture rouge ou un précipité floconneux ; quand on fait bouillir la teinture rougie , la couleur bleue se rétablit en raison du dégagement de l’acide carbonique; ce qui n’a pas lieu avec les autres acides. Le gaz hydrogène sulfuré produit un précipité noir dans l’acétate de plomb , et se détermine facilement par son odeur.

Les alkalis fixes ou leurs carbonates changent la teinture du bois de Brésil en bleu , ou bien le papier de tournesol rougi par le vinaigre rétablit sa couleur primitive. L’ hydrochlorate de magnésie est seulement précipité par les alkalis fixes, et la potasse produit un sel prismatique avec l’acide nitrique; avec l’acide acétique , un sel non déliquescent , et avec l’acide sulfurique, un sel efflorescent. L ’ ammoniaque s’indique par son odeur ; si la proportion en est très-petite , l’addition d’une petite quantité de chaux la rendra sensible. Les carbonates

terreux et métalliques se précipitent ordinairement en exposant l’eau à l’air, ou en les soumettant à une chaleur de ioo° , et en levaporant. Les carbonates de chaux , A’ alumine et de fer se précipitent en entier, et celui de magnésie en partie. Le fer , quelle que soit sa combinaison se décèle toujours par le précipité bleu qu’il produit avec l’hydrocyanate de potasse. Les sels de barite , le nitrate et l’acétate de plomb sont convenables pour affirmer la présence de Y acide sulfurique ou ses composés. L’ acide hydrochlorique forme , avec le nitrate d’argent , un précipité qui noircit à l’air ; et Y acide boracique non combiné , est reconnu par l’acétate de plomb. L’acide oxalique est un excellent réactif pour la chaux, avec laquelle il forme un oxalate insoluble. La magnésie et l’alumine sont précipitées toutes les deux par l’ammoniaque pure et l’eau de chaux ; mais il faut au préalable en dégager l’acide carbonique par l’ébullition. Quand on emploie l’eau de chaux, il faut d’abord en séparer l’acide sulfurique par le nitrate de barite ; et si les deux terres sont précipitées ensemble, on sépare l’alumine de la magnésie , en faisant bouillir avec de la potasse pure , qui se combine avec l’alumine. La silice se découvre eu évaporant fortement l’eau , en dissolvant le précipité dans l’acide sulfurique ou nitrique, et en évaporant à siccité; la masse sèche, étant dissoute dans l’eau et filtrée, abandonne la silice sur le filtre. Le sulfate de soude se découvre en séparant d’abord les sulfates terreux, en évaporant jusqu’à réduction de moitié et en ajoutant de l’eau de chaux tant quelle cesse de précipiter. Par ce moyen, tous les sulfates sont précipités ; en évaporant davantage et en ajoutant quelques gouttes d’alcool et d’acide oxalique, on en sépare toute la chaux. On ajoute une forte solution de nitrate de chaux au résidu, qui fait précipiter jusqu’aux moindres atomes des sulfates alkalins; en évaporant une partie de l’eau, le sulfate de chaux se dépose. Le carbonate de chaux est un réactif pour l’alun , avec lequel il forme un précipité; et les sulfates métalliques sont précipités par les hydrocyanates alkalins. L’hydrosulfure de strontiane, qui précipite tous les autres sels, est un

[)Qn réactif pour le sulfate de magnésie; mais il est nécessaire d’écarter au préalable tout excès d’acide qui pourrait se trouver dans les eaux. Pour reconnaître \ hydrochlorate de , potasse ou de soude y on doit d’abord en séparer les sulfates, s’il en existe, ce qu’on fait par l’alcool et le nitrate de barite. Les nitrates et hydrochlorates terreux se décomposent par l’acide sulfurique faible , et les acides nitrique et hydroch loriqu e se dégagent par la chaleur. L’alcool et l’eau de barite séparent les sels qui sont formés d’acide sulfurique, de sorte qu’il ne reste dans l’eau que les nitrates et les hydrochlorates alkalins. On décompose ces derniers par l’acétate d’argent, dont le précipité indique nécessairement la présence de Y hydrochlorate de potasse ou de soude. Le premier est déliquescent à l’air, et le dernier, efflorescent. On découvre la présence de Y hydrochlorate d’ammoniaque en séparant d’abord les sulfates par l’acétate de barite, et en évaporant la solution jusqu’à siccité. La masse sèche ne peut consister qu’en acétates et hydrochlorates alkalins ; on la fait dissoudre dans l’alcool , et on laisse la solution pendant 24 heures en repos à une température de i5.55 centigr. Tous les sels, excepté les hydrochlorates alkalins se dissolvent, et le résidu, distillé avec de la chaux vive, fait dégager l’ammoniaque. L’ hydrochlorate de barite , qui est le seul composé de cette terre qu’on ait trouvé dans les eaux minérales, se découvre par l’acide sulfurique. Pour Y hydrochlorate de chaux , on sépare d’abord le sulfate de cette base par l’évaporation; et on ajoute ensuite de l’alcool, et puis du nitrate de barite. La solution filtrée est alors évaporée à siccité; la masse sèche étant dissoute dans l’alcool et de nouveau évaporée à siccité , on en dissout le résidu dans de l’eau. Si on obtient ensuite un précipité par le nitrate d’argent, les acides oxalique ou sulfurique, on peut s’attendre à trouver de l’hydrochlorate de chaux dans l’eau; et si, par l’addition du carbonate de chaux à une portion de la solution , l’alumine en est précipité, il peut se trouver de l’hydrochlorate de cette base et non de l’hydrochlorate ou du nitrate de magnésie. L’ammo-

APPLIQUÉE AUX ARTS ET AUX MANUFACTURES. 3l3

niaque pure précipite la magnésie de ses combinaisons avec les acides nitrique ou hydrochlorique; mais si cette terre ne paraît pas , l’acide hydrochlorique trouvé doit avoir été combiné avec la chaux. L 'hydrochlorate de magnésie peut se découvrir en décomposant les sulfates par le nitrate de barite; on filtre la solution, on l’évapore à siccité, et on dissout le résidu dans l’alcool; on évapore cette dernière solution encore à siccité, et on dissout la masse restante dans l’eau. Cette solution ne peut contenir que les nitrates de chaux et de magnésie, et les hydrochlorates de chaux et d’alumine. Le carbonate de chaux précipite l’alumine ; l’ammoniaque pure précipite la magnésie, et l’acide hydrochlorique est décélé par le nitrate d’argent. Pour découvrir si l’acide hydrochlorique est uni à la magnésie, on traite une autre partie de la solution par l’acide sulfurique et l’alcool; si aucune alumine ne s’y trouve, et qu’il n’apparaisse point de précipité, la magnésie sera la seule terre contenue dans la solution. On montre la présence des hydrochlorates d’alumine et de fer, en saturant d’abord les carbonates alkalins, s’il en existe dans l’eau , et en décomposant les sulfates par le nitrate de barite : l’addition du carbonate de chaux à une portion de l’eau filtrée, les précipite tous les deux, ainsi que celui de magnésie. Les nitrates de potasse et de soude se découvrent en précipitant les sulfates par l’acétate de barite et les hydrochlorates par l’acétate d’argent ; on évapore ensuite la solution à siccité , et le résidu dissout dans l’alcool , les nitrates alkalins et une partie de l’acétate de chaux restent insolubles; on les sépare , on les lave à l’alcool , et on les redissout dans l’eau. Le nitrate de chaux se décompose par le carbonate de magnésie, et le nitrate de magnésie ainsi formé se sépare en évaporant à siccité et en ajoutant de l’alcool à la masse sèche : ce nitrate se dissout, tandis que les nitrates alkalins restent inattaqués. Pour découvrir le nitrate de chaux , on évapore fortement l’eau , pour en faire déposer le sulfate de chaux s’il en existe, et on ajoute de' l’alcool pour en séparer les autres sulfates. On filtre, on dégage l’alcool par la chaleur,

3l4 ÉLEMENS UE CHIMIE PRATIQUE

et on ajoute de l’acide oxalique qui précipitera la chaux. Les hydrochlorates étant décomposés par l’acétate d’argent, la solution filtrée, et évaporée à siccité, enfin la masse sèche dissoute dans l’alcool , on évapore cette dernière solution ; on fait redissoudre le résidu dans de l’eau , et on précipite le nitrate de chaux , si la solution ne contient pas d’acide sulfurique. Le nitrate de magnésie s’obtient en séparant d’abord les sulfates et les hydrochlorates; on filtre la solution; on l’évapore à siccité, et on dissout le résidu dans l’alcool: cette solution étant de nouveau évaporée à siccité , et le résidu en étant dissous dans l’eau, on ajoute de la potasse pure qui en précipite les acétates terreux et le nitrate de magnésie. On filtre alors la solution , on l’évapore à siccité, et on en traite le résidu par l’alcool, pour dissoudre les acétates alkalins. Le nitrate de magnésie, s’il en existe dans l’eau, restera insoluble.

La liste suivante montrera les substances salines qui paraissent incompatibles les unes avec les autres , c’est-à-dire , qui ne peuvent pas exister ensemble dans les mêmes eaux.

i° Les carbonates alkalins sont incompatibles avec les sulfates terreux ou métalliques, et leurs hydrochlo rates ou leurs nitrates ; il s’en suivrait une décomposition ;

2° L’acide sulfurique est incompatible avec les nitrates, les hydrochlorates ou les carbonates terreux ;

3° Les sulfates alkalins sont incompatibles avec les nitrates ou les hydrochlo rates terreux;

4° Le sulfate de soude est incompatible avec l’hydrochlorate de potasse ;

5.° Le sulfate de potasse est incompatible avec le nitrate de soude;

6° Le sulfate d’ammoniaque est incompatible avec les nitrate ou hydrochlorate de potasse ;

7° Le sulfate de magnésie est incompatible avec les nitrate ou hydrochlorate de chaux ;

8° L’alun est incompatible avec les nitrates de chaux et de magnésie, et avec l’hydrochlorate de magnésie;

Le nitrate de chaux est incompatible avec les hydro-

APPLIQUÉE AUX ARTS ET AUX MANUFACTURES. 3l5 chlorates de potasse , d’ammoniaque , de barite et de magnésie.

io° Le nitrate de magnésie est incompatible avec les hydrochlorates de barite et de potasse.

ii° L’hydrochlorate de magnésie est incompatible avec les nitrates de soude ou de chaux.

3. Méthode pour déterminer les proportions des substances contenues dans les eaux minérales.

On doit d’abord observer les propriétés physiques de l’eau, particulièrement sa pesanteur spécifique, d’où on peut déterminer la quanti té des matières salines. La méthode recommandée par Kirwan est de faire la soustraction de 1,000, pesanteur spécifique de l’eau pure, de la pesanteur spécifique de l’eau minérale exprimée en nombres entiers , et ensuite de multiplier le reste par 1.4? qui donne le poids des sels dépourvus de leur eau de cristallisation. Lorsque la pesanteur spécifique d’une solution de sel ordinaire est 1,079, on en retranche 1000, il reste 79 qui, étant multiplié par 1.4, donne pour produit 1,106, indiquant la quantité de sels contenue dans 1000 parties de la solution. Mais, on peut encore déterminer plus exactement cette quantité , en faisant évaporer à siccité , ime quantité donnée d’eau , et en séchant la masse restante : il est nécessaire , pour plus de sûreté , d’évaporer lentement. Ces propriétés une fois reconnues , et la quantité de sels déterminée , il convient ensuite de déterminer là quantité des gaz que l’eau peut contenir. On y parvient en chauffant une quantité déterminée de cette eau dans une cornue , et en recueillant les gaz qui s’en dégagent, sur l’eau ou le mercure, suivant leur nature qu’on découvre par les réactifs ci-dessus décrits et la proportion que l’on calcule par le volume; dans ces procédés , il faut avoir égard à la différence de température et à la pression de l’atmosphère. On estime ensuite la proportion des carbonates ; mais si l’eau contient de l’hydrogène sulfuré , ce gaz doit en être séparé par son exposition à l’air ou en la traitant par la litharge. On filtre alors une

3l6 ÉLÉMKNS UE CHIMIE PRATIQUE

quantité de l’eau , que Ton fait bouillir pendant une demiheure, ce qui la prive de ses carbonates terreux et métalliques , si elle ne contient pas d’hydrogène sulfuré ; on la fait ensuite bouillir pendant un quart- d’heure , on l’expose à l’air jusqu’à refroidissement et on la filtre. Les carbonates terreux peuvent être les carbonates de chaux, de magnésie et d’alumine, aussi bien que le carbonate de fer et de sulfate de chaux, qui restent sur le filtre. On traite ce précipité par l’acide hydrochlorique faible, qui dissoudra tous les sels excepté l’alumine et le sulfate de chaux; on soumet le résidu à une chaleur rouge pour en estimer le poids ; puis on le fait bouillir dans du carbonate de soude ; on sature la soude d’acide hydrochlorique, et après une demi-heure d’ébullition, les carbonates de chaux et d’alumine se précipitent ; on fait sécher ce précipité et on le traite par l’acide acétique qui en dissout la chaux et laisse l’alumine. On soustrait le poids de la chaux du poids total , pour en déterminer la proportion. Pour séparer le fer , on ajoute de l’ammoniaque à la solution hydrochlorique , jusqu’à ce qu’il ne se produise plus de précipité rouge. Si la magnésie se précipite avec le fer, on expose le précipité à l’air et à une température de 93° 33 centigr. , 011 ajoute de l’acide ' acétique en petites quantités pour dissoudre la magnésie ; le fer se trouvant séparé, on le redissout dans de l’acide hydrochlorique , on le précipite par un carbonate alkalin, on le sèche à une chaleur modérée et on le pèse. On précipite ensuite l’acétate de magnésie dont on estime le poids ; la solution hydrochlorique étant dégagée du fer et d’une partie de la magnésie, on ajoute de l’acide sulfurique jusqu’à ce qu’elle cesse de précipiter , puis on fait légèrement chauffer la solution : par ce moyen , le sulfate de chaux se sépare ; lorsqu’on l’expose à une chaleur rouge , 100 parties correspondent à 70 de carbonate de chaux. On précipite ensuite la magnésie par le carbonate de soude : mais comme tout le carbonate de magnésie ne se précipite pas par l’ébullition, on évapore presque jusqu’à siccité; le carbonate de magnésie et le sulfate de chaux se déposent. On

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ajoute une grande quantité d’eau distillée et bouillante, pour dissoudre le sulfate de chaux et d’autres substances ; le carbonate de magnésie qui reste , doit être recueilli et pesé. La quantité de carbonate d’alumine et de sulfate de chaux, après avoir été soumise à une chaleur rouge, dfcit être estimée par le poids.

La quantité d 'acide sulfurique se détermine en ajoutant de l’eau de barite jusqu’à saturation et en pesant le précipité après l’avoir exposé à une chaleur rouge, ioo parties de sulfate de barite contiennent 33 parties d’acide sulfurique. La proportion de l’acide hydrochlorique est déterminée de même en ajoutant de l’eau de barite jusqu’à saturation , et puis, en précipitant la barite par l’acide sulfurique ; ioo parties de barite prennent 3i .8 d’acide hydrochlorique réel. Par un autre procédé, cet acide est précipité par le nitrate d’argent; le précipité séché indique 25.2 d’acide sur ioo. L’acide boracique se précipite par l’acétate de plomb , et le précipité mis en digestion dans de l’acide sulfurique à 93.33 centigr. pendant une heure , on évapore la solution à siccité , on dissout la masse sèche dans io ou 12 fois son poids d’alcool, et on distille; l’acide boracique reste dans la cornue.

La proportion des carbonates alhalins d’une eau minérale est estimée en les saturant d’acide sulfurique et en marquant le poids de l’acide employé : pour la saturation de 120 parties de potasse ou 80 parties de soude, il est nécessaire d’ajouter 100 parties d’acide sulfurique réel.

Les sulfates alhalins sont précipités par le nitrate de barite; 170 parties de sulfate de barite, chauffées au rouge, indiquent 100 parties de sulfate de soude sec; et 137 parties de sulfate de barite correspondent à 100 parties de sulfate de potasse sec.

Pour déterminer la proportion du sulfate de chaux , on évapore jusqu’à forte réduction, et on ajoute un peu d’alcool qui précipite le sulfate que l’on pèse. La proportion de l’alun est déterminée en évaporant une quantité de l’eau jusqu a réduction de moitié, et en précipitant par le carbonate

3l8 ÈLÉMENS DE CHIMIE PRATIQUA

de chaux. L’acide acétique qu’on ajoute enlève l’excès de la chaux ; on chauffe au rouge pendant une demi-heure l’alumine libre; 12 parties correspondent à 100 d’alun cristallisé, ou près de 49 de ce sel sec. Quand l’eau est dégagée des autres sulfates, on estime le sulfate de magnésie en précipitant l’acide par un sel de barite, dont 100 parties de sulfate de barite indiquent 52 de sulfate de magnésie; mais si l’eau contient du sulfate de chaux sans aucun autre sulfate, on le décompose par le carbonate de magnésie , et le précipité pesé, détermine la quantité de sulfate de chaux; tout l’acide sulfurique est précipité par la barite, et ainsi, sa quantité peut en être estimée; puis, en faisant la soustraction de la quantité de l’acide sulfurique du sulfate de chaux, la partie restante \ indique celle qui est combinée avec la magnésie.

S’il existe du sulfate de soude dans l’eau, aucun des nitrates ou des hydrochlorates ne peut exister avec lui; et si on ne découvre pas d’autre sulfate terreux , on en précipite la magnésie par la soude, que l’on sèche et qu’on pèse; 33 parties indiquent 100 parties de sulfate de magnésie sèche. Mais si le sulfate de chaux accompagne les deux sulfates , le précipité, qui consiste en chaux et en magnésie, étant dissous dans* l’acide sulfurique , on évapore ensuite à siccité , et on dissout dans deux fois son poids d’eau froide ; le sulfate de magnésie se trouve dans la solution, et le sulfate de chaux reste insoluble. On évapore à siccité le sulfate de magnésie; on l’expose à la température de 210° centigr. , et on pèse. Si l’eau contient de l’alun, au lieu de sulfate de chaux, on suit un procédé semblable; mais le précipité étant sec, on le traite d’abord par l’acide acétique pour en dissoudre la magnésie , tandis que l’alumine reste. Le sulfate de fer est séparé en exposant l’eau pendant quelques jours à l’air, et puis ajoutant l’alumine. Le fer se précipite en oxide , et le sulfate d’alumine insoluble se précipite. Le fer et l’alumine étant ainsi préalablement saturés, la proportion du sulfate de magnésie peut ctre estimée comme il est dit ci-dessus.

On estime la proportion du sulfate de fer en pesant le

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précipité formé par rhydrocyanate de potasse, dont le fer, comme partie constituante de ce dernier réactif, est parfaitement connu. On y parvient en calcinant une partie d’hy drocyanate de potasse au rouge; on lave le résidu pour enlever la potasse, et on pèse le fer restant, dont il faut tenir compte dans l’expérience que l’on fait pour déterminer la proportion du sulfate de fer de l’eau minérale; mais s’il se trouve de l’hydrochlorate de fer dans l’eau, ce qui arrive rarement, on l’évapore à siccité; on ajoute de l’alcool au résidu, qui dissout l’hydrochlorate , et laisse le sulfate insoluble. Les hydrochlorates de potasse et de soude, quand il n’existe pas d’autres sels dans la solution, sont estimés en précipitant par le nitrate d’argent; 217.65 parties de chlorure d’argent marquent 100 d’hydrochlorate de potasse, et a35 marquent 100 d’hydrochlorate de soude. Si l’eau contient d’autres carbonates alkalins, on les sépare préalablement en saturant avec de l’acide sulfurique , et on précipite ensuite l’acide hydrochiorique par le nitrate d’argent. L’hydrochlorate d’ammoniaque est décomposé par l’eau de barite; l’ammoniaque est dégagée par l’ébullition, et la barite est précipitée par l’acide sulfurique, tandis que l’acide hydrochiorique est saturé par la soude , et que le sulfate de barite indique la quantité d’hydrochlorate d’ammoniaque, dont 45.5 parties marquent 100 parties de sulfate de barite. Si le sel ordinaire est accompagné des hydrochlorates de chaux, de magnésie , d’alumine ou de fer, on les précipite par l’eau de barite, et chacune de ces terres, étant lavée, doit être redissoute dans l’acide hydrochiorique. Si on ne trouve qu’un seul de ces sels, on en sature l’excès d’acide par une quantité connue de la même terre, et on évapore la solution à siccité. On déduit le poids de l’hydrochîorate formé. Ainsi 5o parties de chaux dénotent 100 de chlorure de calcium chauffé au rouge; 3i parties de magnésie marquent 100 d’hydrochlorate de magnésie, et 21.8 parties d’alumine indiquent 100 parties d’hydrochlorate de cette terre. La barite se précipite par l’acide sulfurique, et l’acide hvdmchloriqiie se dé-

gage par la chaleur. L’hydrochlorate de soude peut alors être estimé par l’évaporation; mais il en faut déduire la proportion du sel ordinaire, que dénote la quantité connue d’acide hydrochlorique séparé des terres.

Quand des sulfates et des hydrochlorates s’accompagnent mutuellement, on précipite les sulfates par l’alcool, et en évaporant le tout à siccité. Les hydrochlorates terreux peuvent alors être dissous dans l’alcool; le sulfate de chaux qui accompagne les hydrochlorates alkaïins et terreux, est décomposé par l’hydrochlorate de barite; le précipité de sulfate de barite indique la proportion du sulfate de chaux. Quand les muriates de soude, de magnésie et d’alumine accompagnent le sulfate de chaux et de magnésie, on divise l’eau à examiner en deux parties; à l’une d’elles, on ajoute du carbonate de magnésie pour précipiter toute la chaux et l’alumine; et en précipitant l’acide sulfurique par l’hydrochlorate de barite, la quantité contenue dans les sulfates de magnésie et de chaux se trouve déterminée; et, en déduisant cette dernière portion , la proportion de sulfate de magnésie se trouve connue. L’eau de chaux précipite toute la magnésie et l’alumine de la deuxième portion de l’eau; la quantité de ces terres indique la proportion d’hvdrochlorate de magnésie et d’alumine, en déduisant cette portion de magnésie qui paraissait à l’état de sulfate dans la première portion d’eau. On précipite ensuite l’acide sulfurique par l’eau de barite , la chaux par l’acide carbonique , et on retire le sel ordinaire par l’évaporation à siccité.

Le nitrate de potasse peut exister dans l’eau avec tous les sulfates et les hydrochlorates, qui ne sont pas incompatibles les uns avec les autres. Après une évaporation suffisante , on précipite les sulfates par l’acétate de barite , et les hydrochlorates par l’acétate d’argent. On filtre et on évapore à siccité la solution ; on traite le résidu par l’alcool , qui en dissout les acétates. On peut estimer la quantité de nitrate de potasse restante; mais, s’il se trouve de la soude dans l’eau, on doit la saturer préalablement d’acide sulfurique. Si le sel ordi-

appliquer aux arts et aux MANUFACTURES. 3*21 naire, le nitrate de chaux et les hydrochlorates de chaux et de magnésie se trouvent en solution avec le nitre , il faut évaporer l’eau à siccité, et. ajouter de l’alcool pour dissoudre les sels terreux. Le résidu sec étant dissous dans l’eau, on sépare le nitre et le sel commun par l’acétate d’argent. On évapore ensuite la solution à siccité, et on dissout le résidu dans l’eau. Le poids de l’hydrochlorate de magnésie est déterminé en précipitant par l’acide sulfurique; 35 parties de chaux dénotent ioo parties de nitrate de chaux sec.

Ceux qui désirent s’instruire des méthodes analytiques des eaux minérales , peuvent consulter avec avantage l’Essai sur les eaux minérales, par Kirwan.