XXVI
C'est à l'aide des données générales qui précédent, et de quelques autres qui sont particulières à certaines matières, que l'on peut parvenir à déterminer les poids relatifs des atomes; mais, il faut le dire, ces déterminations sont bien vagues et il suflirait peut-être d'une seule découverte pour les renverser toutes.
Toutefois ces découvertes n'auront pas d'influence sur les proportions des combinaisons, mais simplement sur la manière dont on devra les considérer ; car, au lieu d'un atome, il pourra y en avoir deux, trois, quatre, etc.; ces poids seront alors deux fois, trois fois, quatre fois moins lourds, de manière que deux, trois et quatre atomes ne pèseront pas plus qu'un de ceux qu'on admet actuellement ; ou bien il pourra encore arriver que plusieurs de ceux-ci soient ramenés à un seul.
Il faut constamment se rappeler que tout ce qui compose celte deuxième partie, est une conséquence de l'existence des atomes, et que c'est par les phénomèiies qui signalent leur existence que l'on cherche à les déterminer. La géométrie, la physique et la chimie, se réunissent pour en déterminer le nombre;
A l'étude de la chimie, 109
mais à ces deux dernières seulement appartient la fixation de leurs poids ; c'est par les expériences les plus simples et en môme temps les plus rigoureuses, que l'on cherche à y parvenir. On n'indiquera que le résultat des expériences qui ont été faites pour cela, mais on fera connaître avec détails les principaux calculs dont on fait usage dans ce cas.
Nous allons passer en revue, par ordre alphabétique, tous les corps simples, pour examiner ce qui peut servir à fixer leurs poids relatifs.
Le terme de comparaison est l'oxigène qui est considéré comme pesant 100. Cela étant admis, on ^erra que chaque détermination de poids atomique est appuyée sur des exemples fournis par les corps simples, et que cet ensemble forme ainsi une espèce de cercle vicieux qui , pourtant, peut être l'expression de la vérité. Quoi qu'il en soit, les nombres donnés sont toujours aussi exacts que possible, et déterminés avec le plus grand soin , de sorte que cela ne peut jamais apporter d'erreur dans les proportions des combinaisons.
§ XXVIII. Aluminium. L'alumine est un oxide qui, non-seulement, peut remplacer le scsqui-oxide de fer dans plusieurs de ses combinaisons sans en changer la forme, mais quj,
no INTRODUCTION
isolé, cristallise dans le même système. C'est ce qu'on observe en comparant les corindons hyalins et le fer oligiste. Ayant adopté la formule 0^ Fe"" pour cet oxide de fer ; celle de l'oxide d'aluminium sera 0^ Al'.
ICO parties de sulfate d'alumine anhydre laissent, après une forte calcination, un résidu de 29,954 d'alumine; le reste, = 70,066, est de l'acide sulfurique.
Bans les sulfates neutres, l'acide sulfurique contient trois fois plus d'oxigène que l'oxide. Comme nous avons adopté 0^ Al" pour formule de l'alumine , celle de son sulfate doit être 3 0^ S M- 0^ Al^
Le poids atomique de l'acide sulfurique étant connu (i) , on trouve celui de l'alumine par cette proportion :
70,066 ". 3 0^ S ::= ï5o3,495 : *. 29,934 *. X = 642,317 = 03 Al^
Si de 642,317 on retranche 0' = 5oo , il reste 342,317 pour le poids de deux atomes d'aluminium.
(i) Voyez la table ci-jointe.
A l'Étude de la chimie. m
Antimoine. Un poids déterminé de ce métal peut se combiner avec des quantités d'oxigène qui sont entre elles ^f 5, 4> 5- Une seule de ces combinaisons est basique; c'est la moins oxigênée, et toutes trois jouissent des caractères assignés aux acides. La pénultième sature une quantité de base qui renferme quatre fois moins d'oxigène qu'elle; et la dernière, une quantité de base qui n'en contient que le cinquième.
La série d'oxigénation de l'azote , où se trouvent les rapports atomiques présentés par l'antimoine, contient deux atomes de radical pour 5 et pour 5 d'oxigène: en est-il de même pour l'antimoine? c'est ce qu'il est bien difficile de décider. Si cela existe , la plus simple exprès* sion des formules est : 0' Sb% 0^- Sb, 0^ Sb\ Mais comme ces acides contiennent trois, quatre et cinq fois plus d'oxigène que les bases qu'ils saturent, il y a autant de probabilités pour que ces formules deviennent 0' Sb, 0^ Sb, 0* Sb. Dans le premier cas, le poids atomique de l'antimoine = 806,4^2; dans le second, il est 1612,904.
Le premier nombre étant adopté, il existe
un chlorure ayant cette formule : CPSb, un autre ayant celle-ci: Cl^ Sb, un sulfure qu'on représente ainsi : S^ Sb\
Pour le deuxième poids, on aurait CF Sb, CP° Sb et S^ Sb.
Avec aucun de ces poids on ne peut parvenir à trouver un nombre d'atomes qui puisse mener facilement à la forme du sulfure , dont nous venons de donner la formule.
Les proportions d'antimoine et d'oxigène qui se combinent ont été déterminées en traitant loo parties d'antimoine par l'acide nitrique, et calcinant doucement le produit qui est l'acide 0^ Sb qui pèse alors 124,8, 24 parties 8 d'oxigène se sont donc combinées à 100 parties d'antimoine; d'où l'on tire
Argent. On détermine avec une grande précision les proportions d'argent et de chlore qui peuvent se combiner; mais il est dinicile de choisir entre les poids atomiques que l'on peut adopter, car ils présentent tous de grandes probabilités pour eux.
100 parties d'argent s'unissent avec 52,75 de chlore pour former un chlorure que l'on rencontre sous la forme cubique dans la nature. Cette combinaison est telle que, si l'on
A l'Étude de la chimie. ïi3
admet Cl' Ag, Cl Ag, ou Cl Ag% chacune de ces formules peut donner un cube. (§ XI , F.) On n'en peut donc rien déduire. D'après les expériences de MM. Dulong et Petit, le calorique spécifique de l'argent = OjoSSy. Leurs expériences tendant à prouver que le calorique spécifique des atomes est égal pour chacun d'eux (§ XVI), il en résulterait que le poids atomique de l'argent serait 675,804, et l'oxide, couleur olive, serait 0 ■+• Ag%
D'une autre part, M. Mitscherlich a trouvé que le sulfate d'argent était isomorphe avec le sulfate de soude anhydre, et il en conclut que l'oxide d'argent contient le même nombre d'atomes que l'oxide de sodium, = 0 -H Ag. Le poids de l'argent est alors double du précédent et = 1 35 1,608. M. Berzélius fait valoir, en faveur de l'observation de M. Mitscherlich , la relation qui existe entre les poids atomiques de l'argent et du plomb, ainsi qu'entre leurs densités; mais il faut bien se garder de conclure l'isomorphisme de deux corps sur une seule comparaison , et la relation qui existe entre les poids atomiques et les densités ne permet réellement pas que l'on s'en serve pour un pareil cas; il liuit encore ajouter que, quand bien même l'isomorphisme de l'argent et du sodium serait démontré, rien ne prouve que
fl4 INTRODUCTION
4'oxide de sodium ne contient pas deux atomes de sodium pour un de métal.
Le deuxième poids est celui dont on se sert communément; mais ce n'est point une raison pour l'adopter. Nous nous servirons donc du premier : dans ce cas, l'oxide d'argent a cette formule, 0 Ag% et le chlorure celle-ci, Cl Ag. En prenant les nombres précédens , on établit la proportion suivante qui donne le poids de l'atome d'argent :
3^,75 : 221, 026 rr Cl : ; 100 : x = 675,804 = Ag.
Arsenic. L'arsenic paraît être isomorphe avec l'antimoine; le calorique spécifique de ce ^ernier métal tendant à démontrer que l'acide antimonieux renferme cinq atomes d'oxigène pour deux d'antimoine, l'acide arsénieux doit s'écrire de la même manière, 0^ As%
^,2o3 parties d'acide arsénieux , calcinées avec du soufre, donnent 1,069 d'acide sulfureux. Cet acide contient deux atomes d'oxigène, et Tacide arsénieux en contient trois : deux molécules de ce dernier acide doivent donc concourir à la formation de trois molécules du premier, et l'on peut établir cette proportion ; 1,069 • 3 0^ S — 1203,495 : 2,2o3 : X = 2 03 As» =; 2480,167.
203As'ouO^As,4z=24Bo,i67 — 0^ou6oo , . . i =470)042=As.
À l'étude de la. chimie." ii5
Si les densités des vapeurs étaient proportionnelles aux poids atomiques, l'arsenic, qui est parfaitement isomorphe avec le phosphore, pèserait une fois plus, et l'acide arsénieux serait formé de trois atomes d'oxigène et d'un seul atome de métal.
Azote. L'azote étant gazeux, son poids atomique se déduit de sa densité (§XXII). La densité de l'oxigène étant 1,1026, son poids atomique étant 100, la densité de l'azote étant 0,976, on établit cette proportion : 1,1026 ; 100 ; ; 0,9^6 ° x = 88,5i8.
Les quantités d'oxigène qui s'unissent à l'azote sont entre elles ^ i, 2, 3, 4> ^ pour la même quantité d'azote exprimée en poids ou en volume. Ces combinaisons sont :
Le protoxide d'azote = N" -h 0.
Le binoxide d'azote = N" -f- 0'.
L'acide nitreux = N* 4- 0^
L'acide hypo-nitrique = N' -f^ 0"^.
L'acide nitrique = N' -H 0^.
En décomposant le nitrate de plomb 0° N* Pb, M. Berzélius a aussi obtenu 88,61 pour le poids de l'azote : le premier nombre est adopté par tous les chimistes.
Il6 INTRODUCTION
Baryum. Le baryum étant isomorphe avec le plomb dans la plupart de ses combinaisons , la formule de son oxide = 0 -h Ba.
Cent parties de chlorure de baryum donnent 1 58,07 de chlorure d'argent par double décomposition. Cela suffît pour trouver le poids du baryum : 158,07 • ^^^ double du poids atomique du chlorure d'argent = 1794,26 (i) Il 100 de chlorure de baryum ; au poids atomique du chlorure de baryum = 1299,527.
D'autre part, le poids atomique du chlorure de baryum, moins le poids du chlore qu'il contient, c'est-à-dire deux atomes, égale le poids du baryum :
856,877 est donc le poids atomique du baryum.
Par d'autres expériences, M. Berzélius a trouvé que cent parties de chlorure de baryum donnaient 112,175 parties de sulfate de baryte.
Sachant la quantité de chlorure d'argent
(1) Le chlorure d'argent ne contenant qu'un atome de chlore, on en a pris le double pour qu'il en renferme autant que le chlorure de baryum. (Voyez Argent dans la table qui suit. )
A l'étude de la. chimie. ^i^
donnée par la décomposition de cent parties de chlorure de baryum, on peut facilement trouver la quantité de chlore qu'il contient, et de là chercher l'équivalent d'acide sulfurique , y ajouter le quart de l'oxigéne qu'il renferme , le retrancher du poids du sulfate de baryte; le reste est celui du baryum. Par une proportion on trouve alors son poids atomique. Mais cette manière d'opérer rend ce dernier calcul toutà-fait dépendant du premier, tandis que l'on peut se soustraire à cette dépendance qui empêcherait de voir une erreur si elle existait. Voici les données de l'opération : dans loo parties de chlorure de bayrum et dans 1 12,175 de sulfate de baryte, il y a la même quantité de métal ; le premier est CP -H Ba , et le second 0' S -h 0 Ba = 0^ S -h Ba. Or , la quantité de chlore contenue dans 100 parties de chlorure de baryum est à la quantité de soufre et d'oxigéne contenue dans 112,175 de sulfate de baryte , comme les poids atomiques Cl'' et 0^ S sont entre eux ; c'est-à-dire que le rapport est le même dans les deux cas :
1 11,1752 — ba 0^ S
100 — ba Cl^
Mais, quoique le rapport soit le même , la diuérence qui existe entre les poids de Cl' et de C* S
ïié INTRODUCTION
croîtra OU diminuera comme ces propres poids.
Or, 04 S = 6oi,i65 — C^ ou 44^,652 1 6oi,i65 * * 1 12,175 — 100 ; X =
la quantité d'oxigéne et de soufre contenue dans 112,175 du sulfate de baryte : le reste est du baryum = ba.
On peut alors trouver le poids de ce métal par une simple proportion :
1 13, 175 — ba ; La ; ; 04 S = 601, i65 '. x = Ba.
Le nombre ainsi obtenu diffère un peu de celui qui est déduit de la décomposition du chlorure de baryum par le nitrate d'argent ; mais M. Berzélius a adopté ce dernier nombre, ou 856, 880, dont nous nous servirons.
Bismuth. MM. Dulong et Petit ont trouvé
que le calorique spécifique du bismuth était
0,00288. Le produit du calorique spécifique
des autres corps étant 37,53 (§ XXVI),
'' = i3o3. On a également trouvé que
100 parties de bismuth se combinent à 11,275
d'oxigéne,
""5T ïï^= 0,077; ^ = 011.
i3o3 = Bi " 100=0
0*075 l 0,11 ;; le nombre des atomes de bismuth est à celui des atomes d'oxigéne dans l'oxide de ce métal, et 0,075 étant à 0,11
A l'Étude de la. chimie. iiq
;• 2 ; 5, l'oxide de bismuth a cette formule 0^ Bi". Son poids atomique s'obtient par celte proportion :
ii,a'j5 ', 3 X loo y, 1 X == 1 330,377 = Bi.
Bore. Il existe entre le bore et le silicium une parfaite analogie; d'une autre part, la silice et l'alumine ont aussi la plus grande analogie ; elles cristallisent dans le même système, s'accompagnent partout, jouent les mêmes rôles dans une foule de combinaisons naturelles et dans les verres. L'alumine, de son côté, étant parfaitement isomorphe avec le sesqui-oxide de fer, celui-ci ayant plusieurs degrés d'oxidation bien connus, sa formule étant 0' -H Te", il en résulte que l'alumine, la silice et l'acide boiique anhydre doivent avoir la même formule, qui est alors 0^ X% M. Dumas est parvenu au même résultat par d'autres considérations tirées de la composition du chlorure de bore. Il a vu que dans la préparation de ce corps, en faisant passer un courant de chlore sec sur de l'acide borique calciné avec du charbon, il obtenait trois volumes d'oxide de caibone et deux volumes de chlorure de bore qui existe à l'état de vapeur. L'oxigène de l'oxide de carbone ne pouvant provenir que de l'acide borique, cet oxide en renfermant la moitié de
son volume , les trois volumes devaient en contenir i et ] ; mais, dans presque toutes les circonstances où Ton substitue le chlore à l'oxigène , un volume de celui-ci est remplacé ])ar deux volumes de celui-là; on peut donc dire que les deux volumes de vapeur de chlorure de bore renfermaient trois volumes de chlore, nombre double des volumes d'oxigène. La densité d'un volume de chlorure de bore étant 5, 942, si on en retranche une fois et demie celle du chlore = 5, 660, il reste 0,282 pour le poids du bore contenu dans un volume de gaz : c'est ce qui est en effet. Si l'on suppose que ce poids corresponde à un demi-volume de vapeur de bore, le chlorure de bore a cette composition Cl^ B (§ XIV, G.), et le poids de la vapeur de bore sera 0,664 ; d'où la proportion 1,1026 l ïoo II 0,564 r X = 5i,i5 (i). 100 parties d'acide borique contenant 68,81 d'oxigène, on en trouve la formule par les moyens ordinaires = 0^ B% et le poids du bore est 68, 1 02 (§ XVHI, A. 1°). L'acide borique du borate de soude contient six fois plus d'oxigène que la soude, et sa formule est 2 0^ B' h- 0 Na, lorsqu'il a été fondu , ou plus simplement 0' B'^ Na. La formule du boracite est 4 0^ B 4- 5 0 Ma = 0'' B« Ma^
(i) Ce poids u'cst qu'approximatif.
Brome. Ce corps est complètement isomorphe avec le chlore; le poids de sa vapeur = 5,3953, et son poids atomique = 489, i53.
L'acide bromique a celte formule 0" Br' ; l'acide hydrobrôraique = Br H: d'où il découle qu'il faut deux molécules d'acide hydrobrômique pour décomposer une molécule de monoxide méîallique, attendu qu'il faut deux atomes d'hydrogyne et un atome d'oxigéne pour former une molécule d'eau : 2 Br H -t- 0 A = Br"* A -H 0 IP. Les bromures ainsi composés cristallisent dans le système cubique, et chaque molécule intégrante contient vingtsept atomes (§ XI, F. 1°).
Il en est de même pour le chlore, l'iode et le fluor.
Cadmium. Le cadmium ressemble tellement au zinc, qu'ils ont été long-temps confondus: ayant adopté 0 Zn pour la formule de l'oxide de zinc, celle du cadmium doit être semblable = 0 Cd. L'oxide de cadmium contenant i4j352 d'oxigéne, pour 100 parties de cadmium, le poids atomique de celui-ci = 696,767.
Calcium. La chaux, ou oxide de calcium,étant isomorphe avec les protoxides de fer, de strontium^ de baryum, etc. (§ XI^ D.), ayant
i iîi INTRODUCTION
adopté cette formule 0 A pour tous ces oxides, celle de la chaux ou oxide de calcium doit être 0 Ca.
5oi parties de chlorure de calcium donnent 775 parties de chlorure d'argent, contenant 190,7 de chlore.
775 parties de chlorure d'argent sont au double du poids atomique du chlorure d'argent, comme Soi est au poids du chlorure de calcium = 698,669; mais en retranchant deux atomes de chlore du poids de ce chlorure, le reste est le poids du calcium = 256,019. (Voyez Baryum.)
Carbone. L'oxigéne s'unit au carbone pour former l'acide carbonique sans changer de volume; le poids spécifique de cet acide = 1,6245; si l'on en retranche celui de l'oxigéne, on a 1,5245 — 1,1026 = 0,4219: c'est ce nombre qui est adopté par les cliimistes français, comme étant le poids de la vapeur du carbone (§ XIV, D.). Mais si c'était là le poids de la vapeur de carbone, l'acide carbonique serait formé d'un volume de vapeur de carbone et d'un volume d'oxigéne condensés en un seul : ce fait est contraire à toutes les observations ; car lorsque des gaz simples se combinent à volumes égaiio:, ils ne se condensent pas; comme cela a lieu pour le binoxide
A l'Étude de la caiMiE. 12S
d'azote, l'acide hydrochloriqiie, l'acide hydriodique. On observe au contraire que , lorsque deux volumes d'un gaz se combinent avec un volume d'un autre gaz, il y a condeusatioii en deux volumes : cela s'observe pour la vapeur d'eau etleprotoxide d'azote (§ XIV. B.). D'après ces considérations , l'acide carbonique serait formé de deux^ volumes d'oxigène et d'un volume de vapeur de carbone, condensés en deux volumes; d'où l'on voit facilement que la densité de la vapeur de carbone serait une fois plus dense ou = o,845§; d'où l'on tire
On obtient le poids atomique de l'acide carbonique par la formule suivante :
En retranchant 200 pour le poids de l'ôxigêne, il reste 76,628 pour celui du carbone (i).
La formule de Voxide de carbone = 0 G; il est formé d'un demi-volume d'oxigène et d'un demi-volume de vapeur de carbone sans condensation. Les carbonates neutres ont cette formule 0"" C -i- 0 A = 0^ C A. Leur forme
(i) M. Beizélius , en partant du même point, trouve et adopte 76, 438. Ce nombre ne peut provenir que
d'une faute d'impression.
est presque constamment celle d'un rhomboèdre comme celle des oxides 0^ A'.
Gériuin. Le cérium forme deux oxides dont les quantités d'oxigéoe sont entre elles Il 2 l 5, pour une même quantité de métal. M. Hisinger a trouve qu'un certain poids de proto-chlorure de cérium pouvait donner i8ig parties de chlorure d'argent, ou 684 parties d'oxidule de cérium; d'où il suit que
1819 : 2 Cl Ag = 1794,257 :: 684 : x =
694,695 = 0 Ce; mais le poids de l'oxide de cérium moins celui de l'oxigène, qui est loo, doit donner le poids du cérium = 594,695.
Cent parties de proloxide de cérium renfermant 14,821 parties d'oxigéne et 85,179 de cérium, sa formule est 0 Ce ; celle du sesquioxide est 0"* Ce\
Chlore. Le chlore existe à l'état gazeux; sa densité = 2,^252, selon M. Gay-Lussac. On peut donc en trouver le poids atomique par cette proportion :
Le poids atomique du chlore étant d'une grande importance, parce qu'il sert pour en déterminer d'autres, M. Berzélius Fa trouvé de plusieurs manières :
i"En décomposant cent parties de chlorate de potasse anhydre par la chaleur, il obtient.
A l'Étude dé la chimie. i25
d'une part, 59,t5 d'oxigène, et d'autre part, un résidu fixe de 60, 85 de chlorure de potassium; la formule du chlorate de potasse étant 0' Cl^ -4- 0 K = 0'^ -H CP K, 39,15 représente six atomes d'oxigéne; d'où
39,15 : oG = 600 : : 6o,85 : x = 932,566 = ci' k =
chlorure de potassium.
Cl'K — K = Cb ; dozic 932,566 — ^iSg^giG =/{^2,65o. 442, 65o „,
^^-^ = 231,025 = Cl.
2° 100 parties de chlorure de potassium, par double décomposition opérée au moyen du nitrate d'argent, donnent 192,4 de chlorure d'argent.
Dans ces deux quantités de chlorures, la quantité de chlore est la même : la différence des poids ne vient donc que de celle qui existe entre ceux du potassium et de l'argent. Mais les quantités proportionnelles d'argent et de potassium sont eiure elles comme leurs différences. (Voyez baryum.)
A[;» (i) = 1 351,607 — K OU 489,916 = 861, 6gT. 19^4 — 100 = 9^,4- Donc :
861,691 '. 92,4 !I Ag' ou i35i,6o7 '. x= 144^934 = la quantité d'argent contenue dans 192,4 de
(1) Equivalent de K.
chlorure. Or, 192,4 — i44>954 = 47;466 == la
quantité de chlore; d'où
i44>934 '. Ag' ou. i35i,6o7 *.: 4:466 : x=: 442,652
= 2 Cl. -Î-Ï-J ==: 221,326.
3° 100 parties d'argent donnent 1^2, j5 parties de chlorure d'argent lorsqu'on les unit avec le chlore. Ces nombres suffisent pour trouver le poids atomique du chlore par une seule proportion :
