vol

Éq. au poids. = 9 .... 100.000 Éq. en vol. =2 vol.

Molécule . IP0^ = 17

Poids d’un litre de vapeur d’eau . =^0,622.

HISTORIQUE

On enseigne communément dans les traités de chimie que les anciens considéraient l’eau comme un corps simple, comme un élément. C'est une erreur. Pour Aristote, par exemple, il s’agissait d’expliquer la formation des mondes, de se rendre compte de l’état physique des corps et non de leur matière constituante. Les quatre éléments des anciens représentaient donc les formes ou les états auxquels on pouvait ramener tous les corps de la nature ; la terre représentait l’élément solide, la forme solide de la matière; Veau, l’élément liquide; Vair, l’état gazeux de la matière; enfin le feu répondait vaguement à ce que l’on a considéré longtemps comme des fluides impondérables : la chaleur, la lumière, l’électricité, qui ne sont que des modes particuliers de mouvement. « D’autres hommes, dit Aristote, ont distingué « avant moi les quatre éléments ou états de la m.atière, mais ils ont oublié de dire vt la raison du quot et du qualia. Ils ne font que les supposer, sans nous apprendre a pourquoi ils sont tels et pourquoi en tel nombre »

La méthode d’Aristote, basée sur l’analyse des sensations, est bien supérieure à eelle de Platon qui, procédant par raison géométrique, admet la nécessité de deuxéléments moyens, l’eau et l’air, et de deux éléments extrêmes, le feu et la terre, parce qu’entre deux nombres solides, il faut deux moyens solides.

La doctrine des éléments physiques d’Aristote, si en rapport avec la réalité des choses, a été obscurcie et défigurée au moyen âge. Les alchimistes, particulièrement Bêcher et Stahl, se sont efforcés de démontrer que l’eau, la terre et le feu entraient, comme principes essentiels, dans la constitution de tous les corps ; d’autre part, les expériences de Haies, de Boyle, de Priestley, ont fait admettre que Pair y entrait aussi comme principe, et même en grande quantité.

H yaun siècle, Macquer, dans son Grand Dictionnaire de Chimie résumait ainsi

1. Aristote, De la Gén. et de la Corruption, liv. II, chap i, p. 9.

172 ENCYCLOPÉDIE CHIMIQDE.

qu’il suit l’état de la science : « On reconnaîtra donc, avec étonnement, que nous « admettons à présent, comme principes de tous les composés, les quatre éléments: « le feu, l’air, la terre et l’eau, qu’ Aristote avait indiqués comme tels, bien long- « temps avant qu’on eût les connaissances de chimie nécessaires pour constater une « telle vérité. En effet, de quelque manière que l’on décompose les corps, on n’en « peut jamais retirer que ces substances qui sont le dernier terme de l’analj'se « chimique. »

La découverte des gaz eut immédiatement pour conséquence la synthèse de l’eau.

Dès l’année 1781, un célèbre physicien anglais, Cavendish, démontra le premier que l’eau était formée d’air vital (oxygène), uni à l’air inflammable (hydrogène). Il fait judicieusement remarquer que si l’eau obtenue est acide, cela tient à la présence de l'azote qui, sous l’influence de l’étincelle, se combine simultanément avec l’oxygène. Vers la même époque, Monge obtint des résultats analogues et fit remarquer que l’eau était d’autant moins acide que l’oxygène était plus pur. Enfin, la nature de l’eau a été mise hors de doute par plusieurs chimistes français.

En 1789, Lavoisier et Meunier, après s’être assurés de l’exactitude des assertions de Cavendish , de Monge, de Y att et de Priestley, préparèrent synthétiquement une grande quantité d’eau en faisant détoner dans un ballon un mélange d’oxygène et d'hydrogène, aussi pur que possible. Voici l’appareil qui leur servit à faire cette mémorable expérience.

L’hydrogène et l’oxygène, contenus dans deux gazomètres sont amenés dans un ballon où l'on fait jaillir l’étincelle entre la boule et l’extrémité métallique qui laisse échapper l’hydrogène par une petite ouverture.

Fig. 65.

Dans une expérience, l’eau produite était de cinq onces, quatre gros et onze grains. Elle était légèrement acide, ce que les auteurs attribuèrent avec raison à la présence d’une petite quantité d’azote dans l’oxygène.

Antérieurement à cette spthèse, Lavoisier et Meunier avaient opéré l’analyse de

EAÜ.

l'eau en chauffant ce liquide dans une petite cornue, et en y conduisant les vapeurs dans un tube en porcelaine, contenant de la tournure de fer et porté au rouge à l'aide d'un fourneau (fig. 6(5).

Fig. 66.

Le fer décompose l’eau, s’empare de l’oxygène; tandis que l’hydrogène, débarrassé de la vapeur d’eau formée en traversant un serpentin, est recueilli sous une cloche.

Dans un essai, 32 d’eau ont été décomposés : l’oxygène s’est uni au fer et l’hydrogène a été mis en liberté ; l’augmentation de poids du fer donne la proportion d’oxj'gène.

Si ces expériences analytiques et synthétiques étaient suffisantes pour mettre hors de doute la nature de l’eau, elles étaient trop imparfaites pour établir la composition exacte de ce liquide. Aussi ne faut-il pas s’étonner de voir que Lavoisier et Meunier ont conclu de leurs expériences que 100 p. d’eau sont formées de 85 p. d’oxygène et de 15 p. d’hydrogène.

Fig. 67.

On démontre facilement que l’eau est formée d’oxygène et d’hydrogène :

1° En enflammant un jet d’hydrogène sous une cloche. Le gaz qui se dégage d’un

flacon à deux tubulures est au préalable desséché dans un tube, afin de renc. la démonstration plus probante (fig. 67).

2» En faisant arriver un globule de potassium sous une éprouvette remplie de mercure et contenant à son sommet une petite quantité d’eau;

3“ En décomposant la vapeur d’eau, à une température élevée, dans un tube contenant du fer chauffé au rouge, comme dans l’expérience analytique de Lavoisier et Meunier.

On ajoute encore, comme exemple, la décomposition de l’eau par la pile; mais l’eau n’est pas un électrolyte et elle n’est pas décomposée dans ces circonstances, comme on le démontrera plus loin.

Dans quels rapports de poids et de volume se combinent l’oxygène et l’hydrogène pour former de l’eau? Cette question, ébauchée par Lavoisier, n’a été définitivement résolue qu’à la suite des remarquables recherches de Gay-Lussac et llumboldt, d’une part ; de Berüélius et de Dulong,. puis de M. Dumas, d’autre part.

Lorsque l’on introduit dans un eudiomètre (fig, 68) volumes égaux d’oxygène et d’hydrogène, par exemple 200 volumes, et que l’on fait passer entre les deux pointes métalliques de l’instrument une étincelle électrique, la combinaison se fait instantanément : le volume gazeux diminue brusquement, les parois internes se recouvrent d’une couche d’humidité et il reste dans l’appareil 1 00 volumes d’oxygène, entièrement absorbables par l’acide pyrogallique et la potasse. Si l’on porte le volume d’hydrogène à 300, celui de l’oxygène étant 100, on observera qu’il reste, après la combustion, 100 volumes d’hydrogêne. Si l’on recommence maintenant l’expérience avec 100 volumes d’oxygène et 200 volumes d’hydrogène, l’étincelle anéantira le mélange gazeux, et l’eau ou le mercure, suivant que l’on opère sur l’un ou l’autre de ces deux liquides, remplira brusquement tout l’appareil.

11 résulte donc de ces expériences que deux volumes d’hydrogène se combinent exactement à un volume d’oxygène pour former de l’eau.

Berzélius et Dulong ont établi synthétiquement la composition de l’eau en réduisant par de l’hydrogène un poids connu d’oxyde de cuivre. La composition de l’eau se déduit alors directement de la perte de poids de l’oxygène et du poids de l’eau formée pendant l’opération.

En effet, soient :

P le poids de l’oxyde de cuivre ;

P son poids après la réduction;

P-p représente évidemment le poids de l’oxygène qui s’est combiné à l’hydrogène pour former de l’eau.

D’autre part, en pesant exactement le poids de l’eau produite et en retranchant P-p de ce poids, on aura évidemment la quantité d’hydrogène qui est entrée en combinaison.

EAU. 175

A l’aide de cette méthode, Berzélius et Dulong ont trouvé que l’eau avait la composition suivante:

Hydrogène . 11,09

Oxygène . 88,91.

Soit: pour 100 p. d’oxygène, 12,479 p. d’hydrogène; ou encore, pour 1 p. d’hydrogène, 8,017 d’oxygène.

M. Dumas, dans ses remarquables recherches, a employé la méthode précédente, mais en la perfectionnant.

Les résultats qu’il a obtenus sont d’une telle exactitude qu’il paraît difficile de les modifier et qu’ils doivent être considérés comme rigoureusement exacts dans l’état actuel de la science.

M. Dumas fait d’abord remarquer que les trois déterminations faites par Berzélius sont peu concordantes. En effet, en rapportant ces valeurs à l’hydrogène, pris comme unité, on trouve pour l’oxygène :

1« Expérience . 8,042

2' Expérience . 7,936

3® Expérience . . . 8,053

Ce qui donne une moyenne de . 8,010

« Decequ’on avait trouvéles nombres 8,05, 8,04et7,95,dontlamoyenne est8,01, f dit M. Dumas, rien n’autorisait certes à conclure que le véritable chiffre n’était a pas 8. 11 ne faut pas répondre de quand on a fait trois expériences qui difa fèrent entre elles de et ce n’est pas avec des expériences dont les nombres a s’écartent de ^ qu’on est autorisé à repousser une correction de suffisante a pour mettre la moyenne d’accord avec la loi de Prout »

Au surplus, Berzélius n’a pas fait les corrections qui consistent à ramener au vide le poids de l’eau formée pour en avoir le poids absolu, corrections qui s’élèvent à 10 ou 12 milligrammes dans des expériences où l’on croit pouvoir compter sur une précision de un milligramme. En outre, la dessiccation parfaite de l’hydrogène est autrement difficile à obtenir que Berzélius ne se l’est imaginé : le chlorure de calcium dont il s’est servi est tout à fait insuffisant pour amener ce résultat. Enfin, la quantité d’eau obtenue par Berzélius dans chaque expérience n’a pas dépassé une douzaine de grammes, ce qui est trop peu lorsqu’il s’agit de déterminations analytiques aussi délicates.

M. Dumas a d’abord eu en vue de se procurer de l’hydrogène parfaitement pur, les impuretés provenant du zinc, de l’eau, de l’acide sulfurique étant assez nombreuses: acide sulfureux, oxydes d’azote, acide sulfhydrique, hydrogène arsénié. On évite l’acide sulfureux en se servant d’acide sulfurique pur ; les traces d’hydrogène sulluré et d’hydrogène arséniésontarrêtées par le nitrate dè plomb et lesulfate d’argent, he gaz, ainsi purifié, est humide; on le fait passer dans des tubes à pierre ponce imprégnée d’acide sulfurique, puis sur de la potasse caustique chauffée préalablement au rouge; la dessiccation est complète quand on ajoute encore un tube renfermant de 1 acide sulfurique concentré, ou mieux de l’acide phosphorique anhydre.