DISCOURS PRELIMINAIRE

l'École polytechnique se préparait par de fortes études et par des travaux exacts aux plus belles découvertes. Joseph-Louis 'Gay-Lussac, élève ingénieur en 1801, allait devenir un grand maître lui-môme. Ses recherches sur les rapports volumétriques suivant lesquels les gaz se combinent entre eux ont conduit à ce double résultat , de fournir un argument nouveau et décisif en faveur des proportions définies, de donner à la théorie atomique un appui solide et une nouvelle expression.

Rappelons d'abord les faits.

Les rapports en volumes suivant lesquels les gaz hydrogène et oxygène se combinent pour former de l'eau n'étaient pas fixés avec certitude. On avait admis tour à tour que cette combinaison s'effectuait dans le rapport de 12 volumes d'oxygène à 23 volumes d'hydrogène, de 100 volumes d'oxygène à 205 volumes d'hydrogène, de 72 volumes d'oxygène à 143 volumes d'hydrogène. Gay-Lussac démontra en 1805, en collaboration avec A. de Humboldt, que les deux gaz se combinent exactement dans le rapport de 1 volume de l'un à 2 volumes de l'autre.

Généralisant cette observation, il fit voir, en 1809, qu'il existe un rapport simple non -seulement entre les volumes de deux gaz qui se combinent, mais encore entre la somme des volumes des gaz qui entrent en combinaison et le volume qu'occupe la combinaison elle-même, prise à l'état gazeux.

Ainsi 2 volumes d'hydrogène s'unissent à 1 volume d'oxygène pour former 2 volumes de vapeur d'eau.

2 volumes d'azote sont combinés avec 1 volume d'oxygène dans 2 volumes de protoxyde d'azote.

Dans ces deux cas, 3 volumes des gaz composants se réduisent à 2, par l'effet de la combinaison : le rapport de 3 à 2 est simple. Dans d'autres cas on constate les rapports de 2 à 2 ou de à à 2. Ainsi, 1 volume de chlore s'unit à 1 volume d'hydrogène pour former 2 volumes d'acide chlorhydrique; 3 volumes d'hydrogène s'unissent cà 1 volume d'azote pour former 2 volumes d'ammoniaque.

La découverte de Gay-Lussac a une portée immense. Pour saisir les conséquences qui en découlent, rapprochons-la des faits découverts antérieurement.

Les corps se combinent en proportions pondérales définies qui expriment, d'après Dalton, les poids relatifs de leurs atomes.

Les gaz se combinent en proportions volumétriques définies et simples, c'est-à-dire qu'on constate un rapport simple entre les volumes des gaz qui entrent en combinaison.

Si donc on applique aux gaz l'hypothèse de Dalton, n'est-il pas évident que les poids des volumes des gaz qui se combinent doivent représenter les poids de leurs atomes? Prenons un exemple. Si 1 volume de chlore s'unit à 1 volume d'hydrogène, le poids de 1 volume de chlore doit représenter le poids de 1 atome de chlore , et le poids de 1 volume d'hydrogène doit représenter le poids de 1 atome d'hydrogène. Mais les poids de volumes égaux des gaz, rapportés à l'un d'eux, sont ce qu'on nomme leur densité. Il doit donc exister une relation simple entre les densités des gaz et leurs poids atomiques.

Cette relation existe. Nous verrons que les densités des gaz sont proportion-

DALTON ET GAY-LUSSAC. xix

nelles aux poids de leurs atomes ou à des multiples simples de ces poids atomiques.

On le voit , la découverte de Gay-Lussac , après avoir apporté une puissante confirmation à la loi des proportions définies, a prêté un appui efficace à la théorie atomique, en montrant que les densités des gaz offraient un moyen de détermination ou de contrôle des poids atomiques. Et pourtant, par un singulier hasard, ces deux corollaires de la découverte dont il s'agit ont été méconnus par ceux-là mêmes qui avaient le plus grand intérêt à les mettre en lumière et à les faire accepter. Dalton a mis en doute l'exactitude des faits avancés par Gay-Lussac. Gay-Lussac, de son côté, estimait que le fait des rapports simples et définis entre les volumes des gaz qui se combinent pouvait se concilier avec l'opinion de Berthollet que les corps s'unissent, en général, en proportions très -variables1. Il essayait ainsi de sauver les idées de Berthollet au moment même où il leur portait un coup décisif.

Nous venons de signaler l'existence d'une relation simple entre les densités des gaz et les poids de leurs plus petites particules. Un chimiste italien a essayé de la préciser peu de temps après la découverte de Gay-Lussac. Dans un mémoire publié en 1811, Amedeo Avogaclro2 a émis l'opinion que les gaz sont formés de particules matérielles assez espacées pour être complètement affranchies de toute attraction réciproque, et ne plus obéir qu'à l'action répulsive de la chaleur. Ces petites masses, il les nommait molécules intégrantes ou constituantes. En prenant la forme gazeuse, la matière se résout, d'après lui, en molécules intégrantes dont le nombre est le même pour des volumes égaux. Il en résulte que dans les gaz les poids de ces molécules intégrantes sont proportionnels aux densités.

Avogadro appliquait cette proposition à tous les gaz, simples ou composés. Dans sa pensée, les molécules intégrantes n'étaient donc pas les atomes proprement dits, c'est-à-dire les petites masses indivisibles par la force chimique, c'étaient des groupes d'atomes unis entre eux par l'affinité et mis en mouvement par la chaleur. En un mot, elles constituaient ce qu'on nomme aujourd'hui les molécules. Ces molécules étant contenues en égal nombre dans des volumes égaux de différents gaz, il est évident que la chaleur doit les écarter également. L'hypothèse d' Avogadro, il le fait remarquer lui-même, explique donc ce fait que les mêmes variations de température et de pression font subir à tous les gaz, à peu de chose près, les mêmes variations de volume.

Une conception si juste et si simple semble avoir échappé à l'attention des contemporains, soit que son auteur ait manqué de l'autorité nécessaire pour la faire adopter, soit qu'il l'ait discréditée en essayant d'étendre son hypothèse aux corps non gazeux. Ampère a reproduit cette hypothèse en 1814 3. Il nomme