LES PHÉNOMÈNES DE COMBUSTION ET L'OXYGÈNE

Combustion. — Parmi les phénomènes chimiques qui ont lieu continuellement autour de nous, les combustions forment un des groupes les plus étendus et les plus importants. Elles ont de bonne heure attiré l'attention, et c'est à leur propos que s'est constituée une grande partie de la chimie théorique.

Une combustion quelconque, par exemple celle du charbon dans le poêle ou celle du pétrole dans la lampe, présente bien le caractère que nous avons attribué aux phénomènes chimiques, car les matières qui brûlent disparaissent et il se produit des matières nouvelles.

En apparence, les combustions se passent de telle façon que les matières présentes disparaissent, ou bien absolument, comme dans le cas du pétrole, ou bien en très grande partie comme dans le cas de la houille. «Car la cendre qui subsiste dans ce dernier cas ne représente qu'une faible fraction du poids de la houille.

Mais il y a aussi des combustions dans lesquelles c'est le contraire qui arrive. On peut en donner beaucoup d'exemples. On met sur le plateau d'une balance un petit trépied plat en fil de fer, on pose pardessus un fin treillis métallique, au-dessus duquel on répand une pincée de fer finement pulvérisé. Si l'on chauffe avec une flamme le bord de cette masse, le fer devient lumineux et se consume lenlement en donnant une masse noirâtre, cohérente, friable, qui a des propriétés toutes différentes de celles du fer, et qui par conséquent représente une autre matière.

La combuslion du fer dans ces conditions ne peut être observée que de près. Mais on peut aussi la rendre visible à distance en jetant dans la flamme un peu de fer pulvérisé. Alors chaque morceau brûle sous la forme d'une étincelle éloilée et brillante. Si Ton a placé pardessous une feuille de papier, on y trouve après la combustion des morceaux de cette même matière noire qui se produit dans la combustion du fer sur le treillis métallique.

Qoo^Q:

LES PHENOMENES DE COMBUSTION ET l'oXYGÉNE. 4S

Pendant que la combustion se poursuit sur ce treillis, on observe que le côté de la balance sur lequel se trouve le fer devient de plus en plus lourd et que le plateau finit par supporter un excédent de poids assez fort. La combustion du fer a donc lieu avec augmentation de poids.

L'augmentation de poids est-elle un fait général dans les combustions? — La supposition première, savoir que la combustion est toujours liée à une diminution de poids, n'est donc pas exacte. On peut alors supposer que c'est le contraire qui a lieu, autrement dit, qu'il se produit toujours une augmentation de poids dans les combustions. En effet, d'après la loi de la conservalion du poids, du pétrole ou de l'alcool qui brûlent ne peuvent se réduire à rien par leur combustion. Il faut donc que des matières nouvelles se produisent; on peut se convaincre aisément qu'il en est ainsi par les expériences suivantes. On prend un grand verre bien sec et on le tient au-dessus d'une flamme de telle façon que la flamme brûle à l'intérieur du verre. On observe alors que le verre se couvre tout de suite d'une vapeur qui a tout à fait l'aspect du dépôt d'eau qui se forme sur les carreaux d'une fenêtre froide. Un examen plus précis confirme que c'est bien de l'eau qui s'est déposée sur le verre. Comme ce phénomène ne se produit pas quand on tient le verre au-dessus de la lampe non allumée, il s'ensuit que c'est dans la flamme que de Veau se forme.

De plus, si l'on humecte d'eau de chaux un verre semblable, et qu'on le place ainsi humecté au-dessus de la lampe, il se forme dans l'eau de chaux une masse blanche qui a l'aspect de la craie. Ce phénomène, lui aussi, ne se produit que quand la lampe est allumée.

On prépare l'eau de chaux pour cette expérience en agitant de la chaux avec de l'eau, puis en abandonnant à lui-même le liquide trouble dans une bouteille fermée. Au bout de quelques heures, la chaux s'est déposée et l'on verse dans une autre fiole le liquide clair qui reste au-dessus. D'ordinaire il redevient un peu trouble à la suite de cette opération, et il a besoin d'un certain temps pour se clarifier.

Ces expériences montrent que dans la combustion des liquides considérés, ces liquides disparaissent, mais qu'il se produit des matières nouvelles, lesquelles échappent à l'observation immédiate uniquement parce qu'elles se produisent à l'état gazeux.

Des phénomènes comme la formation d'une buée dans le verre et celle du dépôt blanc dans le liquide limpide, sont ce qu'on appelle des réactions, et les corps qui servent à les produire sont des réac-

Fig 9-

tifs. La formation d'une buée est une réaction de la vapeur d'eau, et l'eau de chaux est un réactif d'une matière, autre que l'eau, qui se forme également dans la combustion du pétrole ou de l'alcool.

Pour apprécier d'une manière exacte si dans la combustion du pétrole ou de la stéarine il se produit une augmentation ou une diminution de poids, il faut prendre soin que les gaz produits par la combustion ne s'échappent pas dans l'air : il faut les retenir. On se sert, à cet efTet, d'une matière qui se trouve dans le commerce sous le nom de soude ^ et qui se présente sous l'aspect d'une masse blanche, en bâtons ou en morceaux de forme irrégulière. On remplit approximativement de cette matière la partie supérieure d'un verre de lampe; un treillis qu'on a disposé à l'intérieur empêche les morceaux de tomber. Puis on place le verre sur la balance de façon à pouvoir disposer par-dessous une petite lampe ou une bougie {fig- 9). Si

après avoir fait l'équilibre on allume la lampe, au bout d'un certain temps le côté de la balance où elle se trouve s'abaisse, ce qui démontre que le pétrole et la stéarine se transforment également par combustion en matières plus lourdes que la quantité de combustible qui disparaît.

De ces expériences, nous pouvons tirer la conclusion générale suivante : la combustion consiste dans l'action chimique des matières combustibles sur une autre matière qui s'unit à elles pour donner des matières nouvelles. En effet, d'après la loi de la conservation du poids, l'augmentation de poids qui a lieu dans la combustion ne peut provenir que de ce qu'une autre matière pesante s'unit aux matières consumées.

Nous chercherons cette matière dans l'air, car, à part l'air, nulle matière pesante n'a accès aux matières combustibles dans les expériences en question.

Rôle de l'air dans la combustion. — Pour étudier à ce point de vue le phénomène de la combustion, il est nécessaire que nous l'isolions du monde extérieur, de façon à pouvoir observer toutes les modifications qui se produisent dans les matières qui y prennent part.

Qoo^Q:

LES PHÉNOIlàNES DE COMBUSTION ET L'OXYGÊNE. 45

Nous considérerons donc la combustion dans un espace clos, par exemple un flacon de verre.

La première chose que nous remarquons est que dans un volume d'air donné on ne peut pas brûler des quantités d'huile arbitraires; les quantités consumées sont d'autant plus grandes que le volume d'air est plus grand. Il existe donc dans l'air quelque chose qui est nécessaire à la combustion, et qui disparaît pendant la combustion.

D'autre part, l'air n'est pas uniquement composé de ce quelque chose. Quelle que soit la nature des matières qu'on brûle dans une quantité d'air donnée, il n'arrive jamais que tout l'air soit utilisé; il en reste toujours environ les quatre cinquièmes. Dans ce résidu il est impossible de produire aucune combustion; et, en étudiant de plus près le gaz qui est resté, on trouve qu'il a des propriétés difl'érentes de celles de l'air. Il faut en conclure que l'air n'est pas une matière simple, mais un mélange (une solution), composé d'une matière nécessaire à la combustion, et d'une autre matière qui n'entretient aucune combustion.

L'oxygène. — C'est le chimiste Scheele, originaire de Stralsund, qui, vers la fin du xviii" siècle, expliqua que l'aptitude de l'air à entretenir la combustion résulte de la présence d'une matière gazeuse, constituant non la totalité de l'air, mais seulement un cinquième de son volume. Pour établir son opinion, qui était en contradiction avec l'idée alors courante de la nature élémentaire de l'air, Scheele enseigna commenton peut préparer une matière qui possède à un degré bien plus élevé que l'air usuel la propriété d'entretenir les combustions, et qui de plus ne laisse aucun résidu impropre à leur entretien.

Scheele obtenait son gaz qu'il appelait air defeu^ en chauflantle produit bien connu qu'on appelle salpêtre. Plus tard il le prépara en chauffant le bîoxjde de manganèse.

Indépendamment de Scheele, mais un peu plus tard, Priestlej découvrit la même matière; il l'obtint en chauffant une matière de couleur rouge jaune, qu'on appelle oxyde de mercure.

Ce dernier mode de préparation est plus aisé à répéter. On place Toxjde de mercure, qui est une poudre rouge jaune, au fond d'un tube, plusieurs fois recourbé, en verre peu fusible {fig* lo). Ce tube est fermé par un bouchon percé, que traverse un tube plus petit continué par un tuyau de caoutchouc. Si l'on chauffe le tube et l'oxyde de mercure qu'il contient, celte matière prend tout de suite une coloration plus sombre, presque noire. Au bout d'un certain temps, il se

Qoo^Q:

forme sur le tube, près de l'endroit chauffé, un dépôt d'éclat métallique. Si l'on place sous l'eau l'extrémité du tube de dégagement, on voit monter des bulles gazeuses. On pourrait les prendre pour de l'air qui, dilaté par la chaleur, s'échapperait en partie de l'appareil.

Fig. 10.

Mais on s'aperçoit facilement que le gaz qui s'échappe n'est pas de l'air ordinaire. Car si l'on approche de l'extrémité du tube un bout de bois que l'on a allun;ié puis éteint, et dont l'extrémité carbonisée ne luit plus que faiblement, il s'enflamme instantanément. On peut recueillir le gaz produit en remplissant d'eau un récipient et en le retournant dans la cuve de telle façon que l'ouverture soit sous l'eau. Si l'on dispose l'appareil de telle façon que les bulles de gaz, en sortant du tube de dégagement, se trouvent à l'orifice du récipient, elles refoulent peu à peu l'eau qui s'y trouve, et au bout d'un certain temps le récipient est rempli du gaz nouveau. Le dégagement se poursuit tant qu'il reste de l'oxyde de mercure. La quantité de cet oxyde diminue tandis que le gaz s'échappe, et au bout d'un certain temps il a complètement disparu. Au même moment s'arrête le dégagement de gaz.

Propriétés de l'oxygène. — Si nous examinons le gaz au point de vue de l'aspect extérieur, nous ne pouvons le distinguer de l'air. Il est incolore comme l'air, et par des expériences appropriées on constate qu'il est également sans saveur et sans odeur. De plus, de son

LES PHÉNOMÈNES DE COMBUSTION ET L*0\YGÈNE. ij

mode de production il résulte que, comme l'air, il est insoluble ou du moins peu soluble dans Teau. Cependant l'action que nous lui avons trouvée sur un bout de bois en ignition prouve qu'il est difTérent de l'air. De plus, des recherches précises montrent que sa densité et ses autres propriétés physiques sont nettement différentes de celles de l'air. Nous sommes donc fondés à considérer le gaz tiré de Toxjde de mercure comme une matière particulière. C'en est bien une en réalité, et elle porte le nom d'oxygène (*).

Décomposition de l'oxyde de mercure. — Examinons de plus près le procédé au moyen duquel nous avons obtenu l'oxygène. Comme nous pouvons le constater, l'oxyde de mercure a toute fait disparu. Outre l'oxygène, il est apparu une matière liquide, d'éclat métallique, qui s'est déposée au bout du tube et qui présente les propriétés du mercure. A part cela nous ne trouvons rien à constater.

L'oxyde de mercure s'est donc transformé en oxygène et en mercure métaUique. Si l'on détermine les poids respectifs de l'oxyde de mercure, du mercure et de l'oxygène, on trouve que le premier poids est égal à la somme des deux autres. Conformément à la loi de la conservation du poids, nous dirons que l'oxyde de mercure, sous l'action de la chaleur, s'est transformé en mercure et oxygène, et nous serons en droit d'ajouter qu'il ne peut s'être produit en même temps aucune autre matière. Nous pourrons donc poser la formule

oxyde de mercure = mercure -+- oxygène,

dans laquelle le signe ^ signifie que les matières désignées d'un côté peuvent se transformer en les matières désignées de l'autre côté.

On trouve souvent employées des expressions comme celle-ci : l'oxyde de mercure est composé de mercure et d'oxygène, car il peut être transformé en mercure et en oxygène. Mais l'oxyde de mercure ne présente ni les propriétés du mercure ni celles de l'oxygène; comme une matière n'est caractérisée que par ses propriétés, l'expression que nous signalons n'a aucun sens défini ; c'est seulement une façon abrégée peu précise d'exprimer des relations définies que nous expliquerons dans la suite.

Cependant, cette façon de parler est si généralement en usage que

(*) Le nom à^oxygène {oxygenium) date d'autrefois et exprime une opinion ancienne et erronée, d'après laquelle ce corps serait contenu dans tous les acides et jouerait un rôle essentiel dans leurs propriétés. Le nom s'est conservé bien que cette opinioA ait été reconnue fausse.

Qoo^Q:

pour être intelligibles nous ferons mieux de la conserver, sous la réserve que nous venons de faire.

Combinaison. — A la Iransformalion de l'oxyde de mercure en mercure et oxygène correspond un phénomène inverse. Si l'on chauffe du mercure au contact de l'air, c'est-à-dire de Toxygène, à peu près jusqu'à sa température d'ébuUition, il se transforme en oxyde de mercure. Mais il faut prolonger l'expérience pendant plusieurs jours pour obtenir une quantité appréciable d'oxyde de mercure.

Comme, dans ce cas, de deux matières différentes naît une matière unique, on donne au phénomène le nom de combinaison, La transformation inverse, celle d'une matière en deux matières (celle de l'oxyde de mercure en mercure et oxygène) s'appelle une décomposition. Dans le même sens, on dit que le mercure et l'oxygène sont les parties constitutives Aq l'oxyde de mercure, et que cet oxyde est une combinaison de ces deux matières. L'oxyde de mercure est donc considéré, par rapport à ses parties constitutives, comme une matière composée; rappelons encore ici la réserve que nous avons faite au sujet de ce terme.

Proportions quantitatiyes. — Revenant à notre expérience, proposons-nous de rechercher quelles relations quantitatives existent entre les diverses matières qui prennent part au phénomène. D'après ce que montre la vie quotidienne, on est déjà porté à admettre que quand une matière A se transforme en une matière B, la quantité de B doit croître et décroître dans la même proportion que la quantité employée de A. Cependant cette même expérience journalière amènerait à penser que les résultats, tout en étant, en gros, conformes à cette règle, s'en écartent plus ou moins dans le détail.

En faisant les expériences convenables, qui consistent à chauffer différentes quantités d'oxyde de mercure, pesées exactement, et à mesurer l'oxygène produit (avec les précautions indispensables qui seront prochainement exposées), nous trouvons que le rapport de la quantité d^ oxyde employé à la quantité d^ oxygène obtenu est constant, non pas d'une manière approximative, mais avec toute la précision que nous pouvons donner à notre mesure.

La relation que nous avons trouvée ici est un cas particulier d'une loi générale de la nature,

t Quand une matière quelconque se transforme en une autre, il existe, entre les quantités de matière disparue et de matière produite, un rapport déterminé et invariable.

Qoo^Q:

LES PUÉNOMàNES DE COMBUSTION ET l'oXYGÉNE. 49

On peut étendre celte loi immédiatement en ajoutant que, quand deux matières se combinent en une troisième, il doit exister également entre elles deux un rapport de poids invariable. En effet, d'après la loi qui vient d'être énoncée, le rapport du poids de la matière produite au poids de la matière disparue est invariable. Mais le poids de la matière produite est égal à la somme des poids des matières qui se combinent. Si les deux poids sont proportionnels à la somme, ils^ sont aussi proportionnels l'un à l'autre. |

Sous forme mathématique, cette loi s'exprime de la manière sui- " vante. Soient A et B les quantités des matières qui se combinent, C la quantité de matière produite, autrement dit de la combinaison. On a, d'après la première loi.

= const.

et

const

Delà

on

tire,

par

division,

const.,

ce qu'il fallait démontrer.

Ce qui vient d'être énoncé pour deux matières qui se combinent, s'applique au cas d'un nombre quelconque de matières; la loi des proportions constantes est valable pour toutes les combinaisons.

Divers savants ont procédé à une vérification très minutieuse de la rigueur de cette loi, en faisant varier de toutes les façons possibles la provenance et la préparation des matières, ainsi que les conditions de la transformation. On est arrivé à un résultat du même genre que pour la loi de la conservation de la masse, et il a été impossible de déceler des écarts. Les rapports de poids ont été trouvés invariables, c'est-à-dire que leurs variations sont restées inférieures aux limites des erreurs que comportaient les mesures. La loi suivant laquelle les rapports de quantité sont invariables dans les combinaisons chimiques appartient donc, comme celle de la conservation de la masse, au groupe peu nombreux des lois qui, dans l'état actuel de nos connaissances, peuvent être considérées comme tout à fait exactes.

Déduction de la loi des proportions constantes. — Nous venons d'établir, par l'expérience, la loi de l'invariabilité des variations de quantité dans les combinaisons; mais on peut aussi la considérer comme une conséquence de la loi, antérieurement énoncée, suivant laquelle les propriétés des matières sont déterminées et fixes. Il faut pour cela considérer comme propriétés d'une matière, toutes les rela- / tions qu'elle peut avoir avec d'autres matières. j

Qoo^Qi

5o CHAPITRE III.

Les proportions suivant lesquelles une matière est produite par d'autres matières font, sans aucun doute, partie de ces relations; et quand, par l'action réciproque de deux matières, il s'en produit une troisième, dont les propriétés sont absolument déterminées, il est tout à fait logique de s'attendre à ce que les quantités des matières initiales nécessaires à cette production ne soient pas arbitraires et ne s'unissent que suivant des proportions déterminées.

Cette manière de raisonner est fréquemment employée dans la science, pour tirer de relations connues d'autres relations qui ne le sont pas encore. Ce raisonnement s'appelle déductioriy et une science qui est faite uniquement ou principalement de déductions est une sr^ience déductive. Les raisonnements déductifs sont manifestement affectés d'un double risque d'erreur.

D'abord, ils ont toute l'incertitude des propositions admises comme vraies qui en sont le point de départ. Et à cette incertitude vient s'ajouter celle qui résulte des erreurs possibles dans l'opération de la déduction. A vrai dire, la logique formelle enseigne à éviter les fautes grossières de raisonnement; mais les fautes plus dissimulées, en particulier celles qui proviennent du caractère flottant des notions employées et de l'insuffisance des distinctions, sont souvent difficiles à éviter ou à découvrir.

Dans les sciences de la nature, on a, pour vérifier les raisonnements déductifs, un procédé de valeur inestimable : on compare directement leursconclusions ai^ec l'expérience, Uaurdiii très bien puarriver, par exemple, que, par la réflexion, un savant déduisît, de la notion expérimentale des matières à propriétés déterminées, la loi des proportions de combinaison invariables. Il aurait alors pu énoncer cette loi comme déduite de la première ; mais elle n'aurait été admise dans la science que si lui-même ou un autre savant, par un certain nombre d'expériences appropriées, avaient ensuite confirmé la justesse de la déduction.

11 semble, d'après cela, qu'on puisse se passer absolument de la déduction, puisque ses résultats ont besoin d'être vérifiés et confirmés par l'expérience pour être admis. A la vérité on pourrait s'en remettre à l'expérience seule pour la découverte des lois nouvelles; mais alors la découverte expérimentale des lois dépendrait trop complètement du hasard, tandis que le raisonnement sur les lois acquises constitue une méthode rationnelle de découverte. De plus, il est très important de connaître la dépendance réciproque des diverses lois naturelles pour pouvoir, quand des restrictions ou des corrections sont introduites dans une loi, évaluer la portée de ces

LES PHÉNOMÈNES DE COMBUSTION ET L*OXYGBNE. 5l

changements à l'égard des autres lois. Or, la dépendance réciproque V des lois ne peut être déterminée qu'à l'aide du raisonnement déduclif. \ - C'est pourquoi la déduction constitue un instrument utile à la science I pour ses progrès et sa solidité.

Résumé. — L'étude d'un des phénomènes chimiques les plus fréquents et les plus frappants : la combustioriy nous a montré que ce phénomène consiste en une action réciproque des matières qui brûlent et d'une partie de l'air. On appelle celle partie de l'air oxygène, et le résultat de cette action réciproque est que l'oxygène s'ajoute aux matières qui brûlent et forme avec elles des matières nouvelles; ces matières pèsent plus que ne pesaient auparavant les matières combustibles. Conformément à la loi de la conservation du poids, l'augmentation de poids est égale au poids de l'oxygène disparu. En chauflfant certaines matières, par exemple l'oxyde de mercure, on peut obtenir de l'oxygène à Tétat pur. On observe que c'est un gaz incolore, dans lequel les matières combustibles brûlent beaucoup plus énergiquement que dans l'air.

En même temps que de l'oxygène, l'oxyde de mercure donne du mercure à Tétat de métal. Le poids du mercure et de l'oxygène réunis est égal au poids de Toxyde de mercure disparu. On dit que l'oxygène et le mercure sont les parties constitutives de l'oxyde de mercure, et que l'oxyde de mercure est une combinaison de l'oxygène et du mercure.

Les combinaisons naissent de leurs parties constitutives suivant des rapports de poids déterm'nés. Ces rapports dépendent uniquement de la nature des matières, et nullement des conditions dans lesquelles les combinaisons se produisent. Celte loi des rapports de poids constants s'applique universellement à toutes les transformations chimiques.

Cette loi est du même ordre de précision que la loi de la conservation du poids dans les phénomènes chimiques; c'est-à-dire que jusqu'à présent on n'a pas observé de faits qui s'en écartent.

Qoo^Q:

' Éléments et combinaisons. — Â l'aide de la chaleur nous avons réussi à transformer l'oxyde de mercure en parties « plus simples », c'est-à-dire en parties dont les poids respectifs sont inférieurs au poids de la matière primitive, tandis que la somme de leurs poids est égale à ce poids primitif. On peut obtenir des « décompositions » analogues en employant d'autres formes de l'énergie, par exemple l'énergie électrique. Supposons maintenant qu'on pratique sur toutes les matières des opérations analogues, et qu'on soumette également à la décomposition les matières « plus simples » ainsi obtenues. On finira par arriver à des matières qui ne peuvent par aucun procédé être décomposées en de plus simples, qui en d'autres termes donnent naissance, dans toutes les transformations chimiques, à des matières de poids supérieur ou au plus égal à leur poids propre.

On appelle ces matières des éléments. Comme cela résulte de notre exposé, la notion scientifique d'un élément chimique n'implique pas (|ue ce soit une matière essentiellement indécomposable ; c'est simplement une matière qui, jusqu'à présent, n'a pas été transformée en une autre de masse inférieure.

Bien que le nombre des matières chimiquement distinctes soit extrêmement considérable (elles se comptent par milliers), le nombre des éléments chimiques n'est pas grand. On trouve au total de 70 à 80 matières distinctes auxquelles peuvent être ramenées toutes les matières existant dans la nature, ou, en d'autres termes, dont ces matières sont « composées ». Du reste, on a trouvé que le nombre des éléments auxquels une matière donnée peut être réduite est, en général, très petit. D'une façon très générale les matières ne contiennent que deux, trois ou quatre éléments distincts; celles qui en renferment un plus grand nombre sont relativement rares.

Qoo^Q:

Voici les noms des éléments qui sont actuellement connus avec certitude :

TABLEAU DBS ÉLÉMENTS.

Aluminium,

Glucinium,

Praséodyme,

Antimoine,

Hélium,

Rhodium,

Argent,

Hydrogène,

Rubidium,

Argon,

Indium,

Ruthénium,

Arsenic,

Iode,

Samarium,

Azote,

Iridium,

Scandium,

Baryum,

Krypton,

Sélénium,

Bismuth,

Lanthane,

Silicium,

Bore,

Lithium, *

Sodium,

Brome,

Magnésium,

Soufre,

Cadmium,

Manganèse,

Strontium,

Gxsium,

Mercure,

Tantale,

Calcium,

Molybdène,

Tellure,

Carbone,

Néodyme,

Thallium,

Cérium,

Néon,

Thorium,

Chlore,

Nickel,

Thulium,

Chrome,

Niobium,

Titane,

Cobalt,

Or,

Tungstène,

Cuivre,

Osmium,

Uranium,

Erbium,

Oxygène,

Vanadium,

Étain,

Palladium,

Xénon,

Fer,

Phosphore,

Ytterbium,

Fluor,

Platine,

Yttrium,

Gadolinium,

Plomb,

Zinc,

Gallium,

Potassium,

Zirconium.

Germanium,

Ijes éléments. — Parmi les matières qui ne peuvent qu'augmenter de poids dans les transformations chimiques, autrement dit les éléments, une faible partie existe dans la nature; la plupart du temps on les obtient artificiellement, en les retirant de leurs combinaisons (p. 48). Nous traiterons plus tard des procédés par lesquels on réalise la séparation. Mais pour donner une idée d'ensemble préliminaire de ces matières qui sont les plus importantes de la chimie, il nous faut définir les éléments et quelques-unes de leurs combinaisons, par leurs principales propriétés. Nous nous servirons surtout des propriétés que les débutants connaissent déjà par l'expérience de leur vie quotidienne.

Le nombre des éléments étant assez grand, puisqu'il dépasse 70, il est nécessaire d'établir une classification. On la fonde sur l'analogie plus ou moias grande des éléments et de leurs combinaisons. Cesana-

logies ne peuvent être appréciées qu'à l'aide d'une connaissance précise de la chimie; aussi n'est-il pas possible d'exposer à présent les raisons qui nous font adopter une certaine classification. Elles seront expliquées à la fin de l'ouvrage.

On divise d'abord les éléments en métalloïdes et métaux. Les métaux, qui sont en bien plus grand nombre, présentent les propriétés connues et faciles à observer qui pour tout le monde se rattachent à leur nom, et que nous apercevons dans l'argent, le fer, le plomb. Au contraire, les métalloïdes n'ont pas de caractères communs de ce genre; ils présentent dans toutes leurs propriétés une grande diversité. On subdivise ces deux groupes en prenant pour principe l'analogie chimique, c'est-à-dire la similitude de propriétés des matières dérivées (combinaisons). Les divers groupes particuliers portent les noms respectifs des éléments les plus connus ou les plus caractéristiques qui y sont compris.

On a beaucoup discuté sur la classification des éléments. La question ne peut se résoudre d'une manière absolue, mais seulement par des considérations d'opportunité. Aussi est-il naturel qu'il y ait eu plus d'une solution adoptée, et l'uniformité de classification n'est d'ailleurs pas d'une extrême importance. En tout cas il est bon de se rappeler sans cesse que toute classification est défectueuse, puisque nécessairement elle insiste plus sur telles analogies que sur telles autres, il est meilleur, pour apprendre la chimie, d'envisager la possibilité de diverses classifications, que de rendre ses connaissances incomplètes en considérant un certain système comme absolument satisfaisant. On peut se servir, pour prendre une idée d'ensemble des éléments, de la classification suivante :

A. Métalloïdes.

L'hydrogène et les halogè

nés.

Groupe de l'oxygène.

Groupe de l'azote.

Groupe du carbone.

Groupe de l'argon.

B. Métaux.

Métaux alcalins

» alcalino-terreux Métaux légers.

» terreux

Groupe du fer

Groupe du cuivre

Métaux lourds.

Autres métaux

Qoo^Q:

Ce mode de groupement n'est pas parfait, mais a Tavantage de comprendre les groupes naturels d'éléments les plus importants.

Les deux subdivisions des métaux : métaux légers et métaux lourds, sont telles qu'à la première appartiennent les métaux dont la densité n'est pas supérieure à 4, tandis que dans la seconde se placent les métaux de densité plus élevée. A cette distinction, qui paraît assez arbitraire, correspondent d'importantes différences chimiques, qui constituent le véritable fondement de cette classification.

Nous allons maintenant caractériser les divers éléments.

METALLOÏDES.

A. L'hydrogène kt les halogènes.

U hydrogène est un gaz. Il passe plus difficilement que toute autre matière à l'état liquide ou solide. C'est la plus légère de toutes les substances connues, car dans les conditions normales, c'est-à-dire à o" et sous une pression de ^ô®" de mercure, i*"*' d'hydrogène ne pèse que 0^,000090. On ne le trouve pas en quantités appréciables dans la nature, quoiqu'il y en ait vraisemblablement dans l'air une très petite quantité.

En combinaison, l'hydrogène est très répandu. L'eau, qui recouvre les quatre cinquièmes de la surface terrestre, est une combinaison de l'hydrogène et de l'oxygène. En outre, l'hydrogène existe dans presque toutes les substances dont sont formés les animaux et les plantes.

he Jluor est un gaz à faible coloration vert jaunâtre, qui n'existe pas à l'état libre dans la nature. 11 est très difficile à préparer, parce qu'il entre immédiatement en réaction avec presque toutes les matières.

Ses combinaisons ne sont pas rares dans la nature ; la plus connue est le spath-fluor.

Le chlore n'existe pas non plus à l'état libre dans la nature; pour le préparer il faut le retirer de ses combinaisons. C'est un gaz jaune vert, d'odeur forte, et qui exerce une action très nocive sur tous les êtres vivants. Sous pression modérée, il se condense en un liquide jaune vert, d'aspect huileux, qu'on prépare industriellement et qu'on met en vente dans des récipients métalliques. Le chlore, lui aussi, a la propriété d'entrer très facilement en combinaison.

Les composés du chlore sont très répandus dans la nature. Le plus important est le sel marin, cette matière bien connue, blanche.

Qoo^Q:

soluble dans l'eau, et que nous ajoutons d'habitude à presque tous nos aliments.

L'acide chlorhydrique est une combinaison du chlore et de r hydrogène.

Le brome est un liquide rouge brun qui ne laisse passer la lumière que quand il est en couches très minces. C'est un des rares éléments qui soient liquides à la température ordinaire. Déjà à la température ordinaire, il se transforme facilement en une vapeur jaune rouge, lourde, d'odeur extrêmement désagréable, et qui exerce sur tous les organismes une /orte action caustique. Il partage, avec le fluor et le chlore, la propriété d'entrer très facilement en combinaison ; cependant il la possède à un degré moindre que ces deux éléments. Il n'y a pas de brome à l'état libre dans la nature.

Parmi les combinaisons du brome, la plus connue est le bromure de potassium, sel blanc, aisément soluble dans l'eau, et qu'on emploie en médecine et en photographie. Les composés du brome sont répandus dans la nature, mais moins que ceux du chlore, de sorte que le brome fait partie des éléments déjà assez rares.

Uiode est une matière solide, cristalline, de couleur violet noirâtre. Il a un éclat voisin de l'éclat métallique. A la température ordinaire, il passe à l'état de vapeur, en faible proportion, mais assez pour avoir une odeur distincte et désagréable. A une température plus élevée, il fond et se transforme en une vapeur de belle couleur violette.

L'iode se dissout dans différents liquides et donne des solutions les unes brunes, les autres violettes. On emploie en médecine, sous le nom de teinture d^iode, une solution d'iode dans l'esprit-de-vin. C'est un liquide brun qui a l'odeur de ses deux composants.

L'iode n'existe pas à l'état libre dans la nature 5 ses composés sont peu répandus. On emploie à beaucoup d'usages Viodure de potassium, sel blanc qui, par dégagement d'iode, prend facilement une teinte variant du jaune au brun.

B. Groupe de l'oxygène.

Uoxjrgène est un gaz qui constitue une grande partie de l'air atmosphérique (le cinquième, en chiffres ronds). A ce titre, il est d'une extrême importance pour la nature vivante. Le travail ou l'énergie dont les organismes ont besoin pour l'accomplissement de leurs fonctions, provient de la combinaison avec l'oxygène des matières dont ils sont composés. Tous les phénomènes de combustion, à l'aide des-

quels nous chauffons nos maisons et nous faisons fonctionner nos machines, demandent également de l'oxygène.

L'oxygène gazeux est incolore en couches minces, bleu s'il est en couches très épaisses. En le refroidissant très fortement, on peut le condenser en un liquide bleuâtre, qui bout à — iSo**.

A part les grandes quantités d'oxygène qui existent dans l'air à l'état libre, il y en a des masses énormes en combinaison. La plupart des substances composées que nous trouvons sur la surface terrestre contiennent de l'oxygène. La plus importante de ces combinaisons est l'eau {cf. p. 55). Au point de vue de la quantité, l'oxygène l'emporte de beaucoup sur tous les éléments de la surface terrestre.

La grande importance de l'oxygène et de ses combinaisons pour la vie en général, et le nombre extrêmement considérable de ses composés, donnent à cet élément une place exceptionnelle dans la chimie, et l'on peut dire qu'il est le plus important de tous les éléments.

Le soufre est une matière bien connue, jaune, solide, qui fond à 1 20" en donnant un liquide de la couleur du miel. Il s'enflamme facilement à l'air et brûle avec une flamme bleue pour donner une combinaison avec l'oxygène, gazeuse et facilement reconnaissable à son odeur piquante.

Le soufre n'est pas conducteur de l'électricité ; par frottement, il se charge facilement d'électricité négative.

Le soufre est très répandu dans la nature. Dans les régions volcaniques, notamment, il en existe de grandes quantités, en partie à l'état de soufre pur et en partie mélangées de terre. De plus, on en trouve des quantités assez importantes dans les endroits où la tourbe ou la lignite donnent lieu à une décomposition de sels sulfurés.

En combinaison, le soufre se rencontre bien plus encore qu'à l'état d'élément. G>mme combinaisons spécialement connues, nous pouvons citer le gypse et le plâtre.

Outre les composés du soufre dont nous avons déjà parlé, il existe une combinaison avec l'hydrogène qui s'impose à l'attention par son odeur intense et désagréable. Cette substance prend naissance dans la décomposition de beaucoup de matières animales, par exemple des œufs; et l'odeur d'œufs pourris qui se fait sentir dans ce cas est, en réalité, l'odeur de cette combinaison du soufre et de l'hydrogène.

Le sélénium et le tellure sont deux éléments très rares, dont les combinaisons sont analogues à celles du soufre, mais qui, à l'état libre, ont des propriétés très difl'érentes. Le sélénium est d'habitude une matière d'un rouge noirâtre, solide, non conductrice de l'élec-

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tricité; mais Ton connaît aussi au sélénium une autre forme sous laquelle* il a un éclat à demi métallique et une certaine conductibilité électrique. Dans la nature, il n'existe pour ainsi dire qu'en combinaison; cependant on en trouve quelquefois des traces associées au soufre.

Le tellure est une matière grise, solide, d'éclat métallique, qui conduit l'électricité aussi bien qu'un métal, et se présente dans la nature, elle aussi, le plus souvent en combinaison.