II. — Découverte des métaux alcalins
La découverte de la pile par Volta avait provocjué dans le monde des chimistes une foule d'essais au svijet de l'action de l'électricité sur les corps. Il serait bien difficile de faire un relevé quelque peu exact de toutes ces recherches.
L'attention des chercheurs avait été principalement attirée sur le corps le plus répandu dans la nature, sur l'eau. On avait bien observé la décomposition en hydrogène et oxygène, mais, en même temps, on avait noté la formation d'un acide et d'un alcali, et ce phénomène accessoire avait considérablement compliqué une question si simple.
« M. Cruickshank (^) supposa que l'acide était le nitrique et l'alcali l'ammoniaque. M. Desormes (^) tâcha bientôt après de faire voir par des expériences cfue c'étaient l'acide muriatique et l'ammoniaque qui étaient produits, et M. Brugnatelli (^) soutint la production d'une substance nouvelle et particulière cju'il appela l'acide électrique ('). »
(') Nicholso)i Joiirn., vol. IV.
(2) Ann. de Chimie, t. XXXVII, p. '^']'].
{^) PItil. Magazine, vol. IX, p. 187.
(*) Mémoire tic H. Davy, Sur quelques effets de l'électricité, trad. do Ber-
■.i~l CU.Vl'ITnK VII.
Xi Carlisle et Nicholson (^) en Angleterre, ni Ritter (^) en Allemagne, n'étaient parvenus à élucider la question. Un travail de Hisinger et Berzélius ('') en i8o3, tout en montrant notamment l'action décomposante du courant galvanique sur les sels en acide et base, ne faisait que toucher accessoirement à la question de l'eau.
Il était réservé à Davy de jeter sur cette question la plus grande clarté.
On a vu comment Davy, encore enfant, avait débuté chez le sellie.* Dunkin, amateur de sciences. Plus tard, D. Gilbert l'avait mis en relation avec Edwards, professeur à Hayle, et ils étudièrent ensemble les questions du blindagp des navires, lesquelles n'étaient pas sans se rattacher au galvanisme. Ces questions devaient encore occuper Davy à la fin de sa carrière. Cependant, dès 1800, encore attaché à la « Pneumatic Institution » à Bristol, il avait fait sur l'électrolyse de l'eau d'intéressantes observations ('), et il nous dit lui-même qu'il en avait parlé à Beddoes, à Sir James Hall et à M. Cleyfied. On voit par ce dernier trait combien le jeune savant prenait contact avec ses contemporains, bien différent en cela de Dalton.
Cependant, au sujet de la simple action du courant galvanique sur l'eau, certaines expériences de WoUaston, de Biot et Thénard, contredites d'ailleurs par les résultats de Sylvester, sont signalés par Davy ['') c[ui, avec une obstination soutenue, réduit une à une toutes les traverses de ses expériences, et arrive à
thollct [Ann. de Chimie, l. LXIII, p. 174). Le Mémoire avait été lu à la Société royale de Londres, le 90 novembre 1806 et publié dans Phil. TranscocL, 1H07.
(^) Cité par Hoei'er lllisluire de la Cltiniic, :i vol., l'aris, vi^ édition, t. II, 1869, p. 579).
(^) Ibid., t. II, p. 58o. Davy nous dit dans son Mémoire [Ann. deChini.^ 1. LXIII, p. •.>8.>) : « Ces faits semi)lent détruire entièrement les conjcttures de M. lîillcr et di' (picli|ncs autres ])liysiciens, relativement à la nature élémentaire de l'eau, et eunlinuer parl'aitement la grande découverte de M. Cavendisb. »
(") Traduction dans Aitn. de Chimie, t. LI, p. 1G7.
('») Ann. de Chimie., t. LXIII, p. 175.
{^>) Jhid., p. 17G.
PÉRIODE l)K n.VVV, I.IÎS LOIS DOCTIUXALES. i"]^
conclure qu' « il paraît évident que l'eau cliimiquenient \)\XYe. est décomposée par l'électricité en deux substances gazeuses seulement, en oxygène et en hydrogène >> [^).
Dans le inême Mémoire, Davy, ayant étudié l'action du courant galvanique sur d'autres corps, en arrive à cette conclusion générale que «les corps qui jouissent d'énergies électriques opposées relativement à un seul et même corps, posséderaient aussi respectivement entre eux des énergies opposées » (^). Et il ajoute plus loin : « Dans l'état présent de nos connaissances, il serait inutile de tenter de faire des spéculations sur les causes éloignées de l'énergie électrique, ou sur la raison pour laquelle diiïérents corps, après avoir été mis au contact, se trouvent différemment électrisés. Néanmoins, le rapport de cette force avec l'affinité chimique est assez évident. Ne pourrait-il pas se faire qu'elle fût identique avec l'affinité, et qu'elle fût une propriété essentielle de la matière (^) ? »
Ces faits et ces idées engagèrent Davy dans une voie qui devait ouvrir à la science de vastes horizons. Ce fut d'abord la découverte du potassium et du sodium. Le Mémoire sur cette question fut lu devant la « Royal Society » le 19 novembre 1807 et parut dans Philosophical Transactions de 1808 (page i). L'auteur avait fait agir le courant galvanique sur une solution de potasse, puis sur l'alcali en fusion; ces essais avaient été infructueux, non sans fournir cependant au chercheur quekjues indications. Davy se servit alors de potasse légèrement humide. \ oici comment il relate les résultats de ses expériences :
« J'en plaçai un petit fragment sur un disque isolant de platine communiquant avec le côté négatif d'une batterie électrique de 9loo plac[ues (cuivre et zinc) en pleine activité. Un fil de platine communiquant avec le pôle positif fut mis en contact avec la face supérieure de la potasse. Tout L'appareil fonctionnait à l'air libre. Dans ces circonstances une action très vive se manifesta : la potasse se mit à fondre à ses deux
(') Loc. cit., p. 191.
(^) Ibid., p. ■l'iô.
(^) Ibid., p. 209.
274 CH^VPITRi: VII.
points d'électrisatioii. Il y eut à la surface supérieure (positive) une vive effervescence, déterminée par le dégagement d'un fluide élastique; à la face inférieure (négative), il ne se dégageait aucun fluide élastique ; mais il y apparvit de petits globules d'un vif éclat métallique, tout à fait semblables aux globules de mercure. Quelques-uns de ces globules, à mesure qu'ils se formaient, brûlaient avec explosion et une flamme brillante : d'autres perdaient pevi à peu leur éclat et se couvraient finalement d'une croûte blanche. Ces globules formaient la substance que je cherchais : c'était un principe combustible particulier, c'était la base de la potasse (^). »
Le nouveau principe était-il un métal ? « Le plus grand nombre des philosophes auxquels la question fut posée répondirent par l'affirmative (-). « Admirable réserve d'un grand savant, qui ne l'empêchait d'ailleurs pas de fournir en faveur de la manière de voir qu'il adoptait des raisons expérimentales auxquelles on a ajouté par la suite bien peu de chose.
Gay-Lussac et Thénard n'admirent pas les conclusions du savant anglais. Ayant découvert une nouvelle méthode de préparation du potassium et du sodium (action des alcalis sur le
(1) « Faraday n'oublia jamais ce qu'il duvail à Davy. Me trouvant chc/. lui au déjeuner de famille, 20 ans après la mort de ce dernier, il remarqua sans doute que je répondais froidement à quelques éloges que le souvenir de grandes découvertes de Davy venait de provoquer de sa part. Il n'insista point. Mais après le repas, il me fit descendre sans afï(^ctation à la bibliothèque de rinstilution royale, et, m'arrètaut devant le portrait de Davy : « C'était un grand homme, n'est-ce pas ? » me dit-il, et, se relournaiil, il ajouta : « C'est là qu'il ma parlé pour la preinière fois. » Je m'incline, noua descendons au laboratoire, t'araday j^rciul uu registre, l'ouvrir et désigne du doigt les mots inscrits par Davy, au nuiment précis ovi, sous l'influence de la pile, il venait de décomposer la potasse et de voir apparaître le premier globule de potassiinu que la main de l'hoiiime ait isolé. Autour des signes techniques qui i'ormuleni sa découverte, Davy a tracé d'une main fiévreuse un cercle (]ui les délaciie du reste de la page; l(>s mots capilat experiineiil. i\\\'\\ a écrils au-dessous, ne jxuvent être lus sans émotion par aucun \ lai ciiiuiislc ./c m'avouai \aiucu, et je me mis pour cette fois, sans plus bésiler, à l'uuissou île l'adiuii'adoii de mon excellent ami. » (.J.-IJ. Dl'.mas, Disioiirs et ('•lo'j.cs acudciniqnrs, 1. I, p. 72. Paris, l885.)
{^] II. Davy, Pliil. l'raiisacL, i8()S, p. li.
PERIODE ni: DAVY, LES LOIS DOCTRINALES. 27J
ter très vi\cment chaulïé), ils purent préparer des quantités ]»lus grantles des nouveaux éléments et étendre leur étude.
Davy considérait la potasse caustique comme un oxyde (^) ; tout au moins cette manière de voir l'influençait-elle pour interpréter sa brillante découverte ("^). Au contraire, Gay-Lussac et ïhénard. tout en ayant sur ce point une notion plus exacte ('), étaient amenés à des déductions erronées, regardant l'eau de la ])otasse comme le siège du phénomène principal.
Davy raisonnait sans Thydrogène contenu dans la potasse caustique: il y a même lieu de croire que celui-ci lui avait échappé. Il ne pouvait échapper à Gay-Lussac et Thénard dans la méthode nouvelle de préparation qu'ils avaient découverte, et ils étaient entraînés à considérer comme un hydrure le produit découvert par le savant anglais. Ils ont donné euxmêmes ('). en un long exposé basé sur des expériences, les argu-
(*) Dans !<• Mémoire de H. Davy [Phil. Transact., 1808), nous relevons les phrases suivantes : « Ignitcd potash, wicli contains no sensible quantity of water l'p. g, ligne 8). » ^ — < \Mien lieated (potassium) slowly in a ijuantity of oxygène gas not suffîcient fort its complète conversion into potash (p. i-^», ligne 11). » — « The phenomena seem's to dépend on the strong attraction of the basis for oxygène and of the potash formed for water (p. 14. ligne 5). » Ajoutons :
« D'après l'hypothèse du célèbre chimiste anglais la potasse et la soude étaient des oxydes métalliques ». (Curandai, Ann. de Chimie, t. XXXVI, 1808, p. 98.) (Curandaii est l'auteur d'une troisième méthode de préparation dvi potassium par l'action du charbon sur les alcalis.)
« M. Davy a conclu de ses' expériences que les alcalis étaient formés d'oxygène et d'une substance métallique très inflammable. '> (Gay-Lussac et Thénard, Ann. de Chimie, t. XXXVI, 1808, p. 905.)
(-) Il est à peine besoin de dire que l'opinion de Davy s'était en tous cas bien vite modifiée après sa découverte : « La potasse était inconnue dans son état incombiné jusqu'à ce que je découvris le potassium, mais les chimistes lavaient depuis longtemps employée en combinaison avec l'eau; ils la désignaient sous le nom de potasse pure, mais doit être nommée liijdrafe de potasse. » (H. Davv, Phil. Chim.. Irad. Van Mous, t. Il, p. SSq a vol., Paris, 181?).)
("*) Les oxydes alcalins l'ornient des hydrates (Prousti; parla ciialcur on ne peut en dégager l'eau (Thénard, Truite de Chimie. Paris. iSi), t. II. p. 172).
(^) RecJierches jdiysico-chimiqnes, 2 vol. Paris, Dèterville; 181 1.
27G chapithk vu.
ments pour (p. 218) et contre (p. 237) leur manière de voii-.
A l'interprétation de Davy ils objectent :
1° La densité du potassium et du sodium est moindre cpic celle de l'eau, et à plus forte raison que celle de la potasse et de la soude.
2*^ On n'a jamais obtenu le potassium et le sodium sans le concours de l'eau, soit par l'électricité, soit par les moyens chimiques.
3° La propriété qu'ont la potasse et la soude et plusieurs acides de retenir une certaine quantité d'eau en combinaison intime, même à très haute température, propriété qui porte à croire que plusieurs sels peuvent aussi contenir beaucoup d'eau, sans qu'il soit possible de les en priver par les moyens qui sout en notre pouvoir.
l^ La propriété qu'ont le potassium et le sodium de donner avec le gaz ammoniac, ou avec le gaz hydrogène sulfuré, précisément la même quantité de gaz hydrogène qu'avec l'eau.
5° La propriété qu'ont le potassium et le sodium d'absorber le gaz hydrogène à une température un peu élevée et de ne pas absorber l'azote.
Tout en reconnaissant qu'aucun de ces arguments n'est iléeisif, Gay-Lussac et Thénard exposent comme suit les arguments en faveur de la thèse contraire :
1° L'éclat métallif(ue, l'opacité, la couduclibilité du ]>otassium et du sodium.
2° Leur préparation à l'aide de carbonates alcalins parfaitement secs.
3° L'analogie des amalgames de jiotassium et de sodiuui avec les autres amalgames.
^o L'action de l'ammoniac s'inlerprèle aisénieul.
5° Action du potassium sur le gaz luuriatique : Davy a\'ail démontré (ju'il se forme du iniinalc de ]»otasse sans dégagemeiil d'eau.
6° Les alcalis Tondus ahsor'Itcnl lOxygèue au rouge. Ce l'ait cadre assez bien avec la luUure élénieulairc des alcalis. Les oxydes jaunes se forment ])ar Pacliou de l'oxygène sec sur le potassium et le sodium. Lrs oxydes s(MiI plus iirlies tu oxygène
l'KRIODi: 1)K DAVV, I.KS LOIS DOfmilX.VI.KS. '>-']
que ceux qu'on obtient par l'action de l'eau. Ils se comportent \ is-à-vis des acides comme le peroxyde de manganèse : lorsqu'on les sature d'acide carbonique ils dégagent de l'oxygène, par l'action de l'acide sulfureux ils donnent des sulfates.
Ce résumé où sont confondus les faits observés par Gay- Lussac et Thénard ainsi que par Davy, et dont le sens est si clair à nos yeux, n'entraînait pas la conviction des deux savants français (^). Thénard, dans son Traité (i8i3), discute encore et préfère considérer les métaux alcalins comme des hydrures.
Quant à Davy, la découverte des métaux alcalins n'était pas restée stérile entre ses mains ; il devait bientôt découvrir le l)aryum, le calcium, le strontium, le magnésium.
; J'obtins le premier des signes de la décomposition de la baryte vers la fin d'octobre 1807, et, en mars 1808, je me procurai un alliage de son métal avec le fer. En mai 1808, pendant (jue je m'occupais de ces recherches, MM. Berzélius et Pontin de Stockholm me communiquèrent la méthode d'électriser le mercure, au contact de la terre, et au commencement de juin lie la même année j'obtins le métal de la baryte (^). ;'
Parlant, dans son Traité de philosophie chimique, de la préparation de l'amalgame d'ammonium, Davy nous dit (•') :
« Cette expérience curieuse fut faite, presque en même temps, vers le milieu de 1808, par M. Seebek de lena et par MM. Hisinger et Berzélius de Stockholm. Ils furent engagés à cette expérience par mes découvertes sur la potasse et la soude (*).
' On a émis et l'on peut encore émettre différentes opinions concernant la nature de cette substance remarquable. M. Berzélius suppose que l'ammoniaque consiste en un métal particulier combiné à de l'oxygène et dont l'hydrogène et l'azote
(1) Davv, Pldlos. Chiin., trad. Van Mous. Paris, i8i3; t. Il, p. 386.
(2) Ihid., t. II, p. 722.
(•^) Davy décrit ici la préparation de l'anialganic d'ammonium par les amalgames alcalins.
['*) Ils disent, dans un Mémoire de 180S : « >sous avons examiné l'action du métal de la potasse sur l'acide boracique. » [Recherches phtjs. et chlm., t. I, p. 278.) Etrange lapsus.
•?.yS CHAPITRE VU.
sont des oxydes distincts. Cette idée est aussi celle que j'ai embrassée immédiatement après que l'amalgame fut connu. » Une autre manière de voir est de considérer lamalgame comme composé de mercure uni à de l'azote et à de l'hydrogène avec une proportion de ce dernier plus grande que dans l'ammoniaque. MM. Gay-Lussac et Thénard se sont attachés à cette idée et l'ont soutenue. »
Les plus grands chimistes, les expérimentateurs les plus scrupuleux et les plus précis, ne sont pas à l'abri de l'erreur. Les analogies entre les alcalis et l'ammoniaque, qui sont encore j)0ur nous une énigme malgré les théories et les mots dont on a voilé notre ignorance, devaient s'imposer à l'esprit de Davy. En faisant passer du gaz ammoniac sur du fer chauffé, il crut constater la formation d'oxyde; il en détermina même la proportion (^). En 1785, Berthollet (^) avait fait l'analyse eudiométrique de ce gaz; Davy répétait l'expérience, croyait y trouver de l'oxygène, et formulait une conclusion bien curieuse sous la plume de celui qui était appelé à établir la nature élémentaire du chlore :
« L'oxygène doit être considéré comme élément essentiel de tout alcali véritable, en sorte qvie, conformément au principe de l'acidité adopté par la nomenclature française, on pourrait aussi l'appeler le principe de V alcalinité (■*). >>
L'erreur que Davy avait commise relativement à la composition du gaz ammoniac fut reconnue ])ar lui ultérieurement (^). Cependant, malgré la remarquable indépendance de son esprit, i! ne pouvait s'alfranchir d'un autre ])réjugé relativement à la nature d»i soufre el du ])h()sphore. l\ir exemple, il fit agir le soufre sur le potassium et constata que le sulfure ainsi formé, traité par l'acide muriatique, ne donne pas, tant s'en faut, la f|uantité d'hydrogène sulfuré correspondant au potassium mis en o'uvre. Da\'\ en coucliil (jim' le soutVo coiiiicul de l'oxygène.
f) Phil. Transacf., 1808, p. '^■J.
(^1 Mémo ir PS de l'Aradénii?.
(») Pliil. Trans., iSoS. p. [i.
(*) Nolanune/il, Pliil. Cliiin., I. I, p. ,187.
i'EIUODp: dk oavv. les lois doctrinales. 279
Cette expérience se faisait en 1809 (^). Son auteur n'a pas insisté, mais il ne semble pas s'être départi d'un certain scepticisme quant à la nature élémentaire du soufre et du phosphore (-).
Cependant, malgré ces erreurs passagères qui ne pouvaient exercer aucune influence fâcheuse sur la marche de la science, l'œuvre de Davy n'avait pas dit son dernier mot. La découverte des métaux alcalins l'amenait à essayer l'électrolyse de l'acide borique et de la silice.
« J'ai produit le premier bore en octobre 1807, en décomposant l'acide boracique par le moyen de l'électricité, et, en mars 1808, par le potassium; mais je ne l'obtins pas en quantité sulîisante pour en examiner les propriétés et pour m'assurer de sa nature. En juin 1808, MM. Gay-Lussac et Thénard firent l'expérience de faire échauffer l'acide boracique avec le potassium, mais ce ne fut c[u'au milieu de novembi'e qu'ils décrivirent les propriétés du bore; et, au commencement du même mois, je m'étais procuré une assez grande quantité de ce corps pour pouvoir en rechercher les rapports chimiques (''). »
Nous ne traiterons pas ici la question de savoir si le mérite de cette découverte revient à Davy. En réalité nous inclinons à penser qu'il appartient plutôt à Gay-Lussac et Thénard ('), bien qu'étant une conséquence de la découverte des métaux alcalins.
L'électrolyse de la silice avait fourni à Davy certains résultats (^); Berzélius, en mélangeant la silice avec du fer et rédui-
(^) D'après Gav-Lussac et Thénard, Recherches physico-chimiques^ t. I, p. 187, Paris, 181 1.
(^) Phil. Chim., t. I, p. 565 : <; On a rangé le soufre au nombre des corps indécomposés à cause que jusqu'ici on ne connaît rien de certain à l'égard de ses éléments. » — Tome I, p. 691 : « Dans la distribution des faits appartenant à la science, on doit continuer à regarder le phosphore comme un corps indécomposé. »
(3) Ibid., t. I, p. 63o.
(*) loir pour cette discussion : Gay-Lussac et Thénard, Recherches plil/sico-chiiniques, t. I, p. 276. Paris, 181 1 ; 2 vol.
15) Phil. Chim., t. II, p. 414.
U80 CIIAPITRI-; Ml.
sant le mélange par le charbon à très haute température, avait obtenu du siliciure de fer (^) ; puis Davy avait essayé l'action de la vapeur de potassium sur la silice chaufïée au rouge (^). Toutefois le métalloïde nouveau ne fut reconnu avec certitude que quelques années plus tard par Berzélius, qui l'obtint eu faisant agir le potassium sur le fluorure double de silicium et de potassium.
Telle est l'œuvre de Davy sur ce point fondamental de la nature des alcalis. Œuvre essentiellement féconde, non pas seulement par la découverte proprement dite du potassium et du sodium, mais aussi par le fait que les chimistes, en ces deux éléments nouveaux, se trouvaient munis d'agents de réduction d'une énergie particulière qui allaient permettre, directement ou indirectement, d'isoler tous les métaux.
