Annales de physique et chimie, X, VIII, p

L’oxyde de cuivre est placé dans un ballon à double col, en verre très dur, pouvant supporter une haute température pendant des heures entières sans se déformer. Ce ballon est chauffé à l’aide d’une lampe à alcool à double courant d’air, dans laquelle l’alcool est maintenu à basse température au moyen d’une enveloppe d’eau.

Fig.i

L’oxyde étant introduit dans le ballon, on ajuste sur le petit col un robinet et l’on ferme le côté opposé à l’aide d’un dé en caoutchouc. Après s’être assuré que ce système tient le vide, on dirige dans l’intérieur un courant d’air sec et on chauffe le ballon au rouge, ce qui enlève toute trace d’humidité. Après le refroidissement, on fait le vide et on pèse ; le vide vérifié, on pèse de nouveau. C’est alors seulement que le ballon est mis en communication avec le système qui dégage de l’hydrogène pur. D’autre part, on ajuste, à la suite du ballon, des tubes desséchants qui doivent retenir toute l’eau formée, tubes qui sont disposés exactement de la même manière que ceux qui précèdent l’oxyde de cuivre, comme l’indique la figure V, représentant l’appareil en place.

Le poids de cette deuxième série de tubes étant exactement connu avant l’expérience, il est évident qu’en les pesant après l’opération on a le poids de l’eau qui a pris naissance.

M. Dumas n’a pas fait moins de dix-neuf déterminations successives, chacune d’elles exigeant dix à douze heures pour être terminée. Il a ainsi formé synthétiquement plus de un kilog. d’eau. Son travail est donc autrement précis que celui de Berzélius et Dulong.

L’expérience qui vient d’être décrite comporte une série d’opérations qui sonminutieuses, il est vrai, mais qui ne peuvent être abrégées, si l’on veut compter sur une approximation aussi rigoureuse que possible :

1° Dégagement de l’hydrogène pur;

2“ Pesée du ballon plein d’oxyde de cuivre et vide d’air;

5“ Pesée des appareils destinés à recueillir l’eau;

EAU. \ri

4° Réduction : refroidissement du ballon, le courant d’hydrogène étant maintenu; 5" Pesée du ballon froid et vide d’air;

6° Balayage de l’hydrogène des appareils qui contiennent l’eau, au moyen d’un courant d’air sec;

7" Pesée des appareils qui renferment l’eau.

M. Dumas estime qu’il a pu arriver à une approximation de Rue

Berzélius n’a pu atteindre que — :

« En considérant, dit-il, l’eau comme foi’mée de 1 d’hydrogène et de 8 d’oxygène, jamais un chimiste ne sera exposé à commettre une erreur dans ses expériences ou dans ses calculs, puisqu’elle renferme :

Pour 8 d’oxygên

D’après M. Dumas, la composition de l’eau en poids est donc la suivante ;

Hydrogène . 11,112

Une approximation de ^qq dans la détermination de l’équivalent de l’hydrogène

est tout à fait suffisante dans Ra pratique. Toutefois, une approximation de

serait intéressante à obtenir, afin de vérifier ou d’infirmer la loi de Prout, à propos de l’oxygène et de l’hydrogène.

11 est à noter que la composition de l’eau, déduite des densités de ses deux gaz constituants, ne peut rien nous apprendre de plus précis que la synthèse qui précède. En effet, la détermination des densités laisse toujours une légère incertitude qu’il est impossible de faire disparaître. C’est ainsi que M. Boussingault, si connu par l’admirable précision qu’il apporte dans toutes ses déterminations, a trouvé que la densité de l’hydrogène est comprise entre 0,0691 et 0,0695. On sait que celle de l’oxygène, d’après Régnault, est l-JOoôS. Ces chiffres, rapprochés de la densité de la vapeur d’eau qui est égale, d’après Gay-Lussac, à 0,624, et seulement à 0,622, d après Rogn.mlt, permettent de déterminer le rapport qui existe entre le volume de la vapeur d’eau et le volume des gaz qui la constituent. En effet î

somme qui se confond avec le double de la densité de la vapeur d’eau; d’où il suit que deux volumes d’hydrogène en se combinant à un volume d’oxygène donnent deux volumes de vapeur d’eau. 1 y a condensation d’un tiers du volume du mélange gazeux.

1 d’hydrogène;

EKCYCLOPÉDIE CHIMIQUE.

D'autre part, si on adopte le chiffre 0,0691, on déduit par l’équivalent de l’oxy-

0,15Si

mais si on adopte le second chiffre 0,0695, on obtient une valeur inférieure à 8 :

En résumé :

1» En centièmes, l’eau renferme 88,888 d’oxygène et 11,112 d’hydrogène;

2“ En équivalent, elle est formée de un équivalent d’hydrogène pris pour unité de poids, et de un équivalent d’oxygène représenté par 8;

5“ En volume, elle contient exactement deux volumes d’hydrogène pour un volume d’oxygène.

L’équivalent de l’eau est donc représenté par HO. Toutefois, on verra plus loin que la plus petite quantité d’eau qui prend naissance dans une réaction chimique quelconque est toujours égale à deux équivalents, de telle sorte que le poids moléculaire de l’eau est

IW = 18.

Dans la théorie atomique, le volume représentant l'atome, on dit que l’eau est formée de deux atomes d’hydrogène et de un atome d’oxygène, ce qui donne pour la formule atomique de l’eau,

IPO.

Cette hjqiothêse, quelque séduisante qu’elle soit, n’ajoute rien aux notions qui précèdent, et c’est pour cette raison que nous adoptons de préférence la notation des équivalents, ceux-ci représentant des rapports de poids qui sont indépendants de toute théorie, de toute hypothèse, et qui seront toujours vrais, quelles que soient les surprises réservées à la science. '

PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DE L’Efl'J.

1» A l'état solide.

L’eau peut se présenter à nous dans des limites de température qui sont réalisées journellement sur la terre sous trois états différents : elle peut être solide, liquide ou gazeuse.

En se solidifiant, elle cristallise facilement, et cette circonstance se présente, même lorsque la masse paraît complètement diaphane et amorphe, comme dans un bloc de glace, par exemple. En effet, si, à l’exemple de Tyndall, on dirige un faisceau de lumière solaire ou de lumière électrique à travers une lame de glace homogène et parfaitement transparente, et si l’on projette l’image agrandie sur un écran, on verra se former une multitude d’étoiles à six rayons que l’auteur compare à des corolles régulières à six pétales (fig. 70),

Les rayons calorifiques, absorbés pajr la glace, détruisant ça et là l’édifice molé-

EAU

culaire, mettent en évidence l’admirable structure d’un coi’ps qui se présente à l’œil sous une forme complètement amorphe.

Fig. 70.

L’eau cristallise dans le système rhomboédrique. Tantôt sa forme est celle d’un dodécaèdre de 120"; tantôt celle d’un dodécaèdre isocèle. Lorsqu’elle se congèle lentement sur les vitres pendant l’hiver, on distingue facilement la forme cristalline. La neige est ordinairement constituée par un assemblage de petits cristaux, elle affecte souvent la forme d’étoiles à six rayons, le centre de l’étoile étant quelquefois occupé par une petite lame hexagonale brillante d’où partent les rayons qui divergent de chacun de ses angles (fîg. 71).

180 ENCYCLOPÉDIE CHIMIQCE.

Lorsque l’on répète l’expérience de Tyndall, on voit sc former au centre de chaque fleur de glace un point noir; au moment où cette tache apparaît, il sc produit un

Fig. 71.

son aigu, comme s’il se produisait une rupture au sein de la masse. Cette tache est un vide, vide qui doit nécessairement prendre naissance, car l’expérience démontre que l’eau, en passant de l’état solide à l’état liquide, diminue de volume. En effet, la densité de l’eau liquide étant prise pour unité, celle de la glace est seulement de 0,918, d’après Brunner.

Réciproquement, en passant de l’état liquide à l’état solide, l’eau augmente de volume; et, chos(; remarquable, le maximum de densité de l’eau est situé exactement, non à zéro, mais à 4“, d’après les expériences de Despretz. 11 semble qu’à partir de 4° les molécules commencent à s’orienter, d’où résulte une expansion de volume qui atteint brusquement son maximum au point de congélation.

Cette augmentation de volume explique plusieurs phénomènes dont quelques-uns se passent journellement sous nos yeux pendant l’hiver, tels que :

1" La présence de la glace à la surface des eaux tranquilles. A la vérité, dans des cours d’eau à courant rapide, il sc forme parfois au fond du lit des masses de glace spongieuse, adhérentes aux aspérités du sol, et dont la formation est attribuée par Gay-Lussac à l’entraînement rapide de petits glaçons, d’abord formés à la surface et refroidis au-dessous de zéro * ;

2° La rupture des tissus des végétaux, rupture produite par la congélation brusque de l’eau contenue dans leur intérieur, ce qui explique la destruction des plantes pendant les hivers rigoureux ;

3“ La rupture, en hiver, des pierres gélives, pierres qui renferment de l’eau interposée dans leur masse; celle des carafes^ des fontaines, des tuyaux de conduite des eaux, lorsque ceux-ci ne sont pas situés profondément dans le sol, etc.;

4“ La rupture des métaux et des alliages les plus résistants. C’est ainsi que l’on peut briser des canons de bronze en les remplissant d’eau et en les exposant ensuite, après les avoir hermétiquement fermés, à l’action d’une basse température.

L’eau, comme la plupart des autres corps, peut éprouver le phénomène de la surfusion, c’est-à-dire être refroidie au-dessous do zéro, sans qu’il y ait solidification; on peut alors la comparer à une dissolution sursaturée. A la vérité, les circonstances dans lesquelles le phénomène se produit sont difficilement réalisables : il faut que l’eau soit purgée d’air et qu’elle soit mise à l’abri de toute agitation. La température peut alors être abaissée jusqu’à 20“, sans qu’il y ait congélation. Le moindre mouvement vibratoire, l’introduction dans le liquide de la plus petite

1. Gay-Lussac, Amiales de physique et de chimie, t. LXIII, p. 559, 183G.

EAU

parcelle de glace, suffit pour déterminer la solidification, et la température remonte à zéro.

L’eau qui tient des sels en dissolution se congèle d’autant plus difficilement que la solution est plus concentrée. C’est l’eau pure qui se prend en premier lieu, tandis que les sels restent dans l’eau mère.

Puisque le refroidissement est une cause de l’écartement des centres moléculaires et produit, à partir de 4", une augmentation de volume, il est évident à priori qu’une pression énergique doit contrarier cet effet physique et tendre à maintenir l’eau à l’état liquide ; il en résulte que le point de fusion de l’eau doit être abaissé par la pression.

Cette conclusion a été expérimentalement vérifiée en Angleterre par W. Thomson. Que l’on soumette graduellement à la presse, entre deux montants, un bloc de glace transparent et à zéro, on' verra bientôt apparaître des bandes obscures qui ne seront autre chose que des couches liquéfiées (fig. 72).

rig. 72. Fig. 73.

Elles apparaissent d’abord au centre de la masse; puis, à mesure que la pression augmente, les anciennes bandes s’étendent ; de nouvelles couches sombres prennent naissance, de telle sorte que la colonne entière ne tarde pas à être sillonnée de stries, lorsqu’on les examine de profil, mais qui prennent l’apparence d’amas quand pn les examine Obliquement (fig. 75).

Comme tous les corps qui fondent, la glace absorbe dans ce changement d’état une grande quantité de chaleur. D’après la Provostaye et Desains, 1 kilogramme de glace à zéro exige pour fondre une quantité de chaleur égale à celle qui suffirait pour élever le même poids d’eau liquide de zéro à 79", le mélange se -liquéfiant complètement et la température restant à zéro.

2“ A l'état liquide.

L’eau pure est inodore et insipide; en couches minces, elle est incolore; mais TOe en masse, elle présente une teinte verdâtre.

De zéro à 4", son volume diminue; puis, à partir de 4", il augmente graduellement jusqu’au point d’ébullition.

D après Despretz, à 8", le volume de l’eau est sensiblement le même qu’à zéro.

Voici, d'après ce physicien, une table qui donne la valeur de la dilatation jusqu’à 100».

Volume.

VoJurae.

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