‹ La terre arableChapitre 18 sur 77 · CONSTITUTION CHIMIQUE · texte numérisé non relu

CONSTITUTION CHIMIQUE

préparent, où s'élaborent les solutions nourricières. De fait, en raison de sa constitution complexe, le sol peut toujours mettre à la disposition des plantes une certaine quantité de matériaux alimentaires. On y trouve, en proportions variables, du carbone, de Va{ote, de Vaciae phosphorique, de V acide sulfurique, de la silice, ànfer, du manganèse, d^V alumine, de la chaux, de la magnésie, de la potasse, etc. Et si nombre de ces substances y sont assez abondantes pour parer aux besoins impérieux de la végétation, il en est d'autres qui manquent parfois ou qui, revêtant une forme passive, ne sont pas immédiatement assimilables. L'étude chimique du sol présente donc un intérêt de tout premier ordre.

Analyse chimique, — Si la séparation des composants mécaniques nous fait connaître la structure des terrains, elle ne fournit aucune indication sur l'abondance ou la rareté des principes fertilisants, A cet égard, V analyse chimique seule peut nous donner des renseignements précis. En quoi consiste cette analyse ? Quel est son but et quels sont ses moyens ?

Analyser chimiquement un sol, c'est en déterminer la composition élémentaire par l'isolement respectif de tous les corps, solubles ou non, qui s'y trouvent contenus. Ainsi comprise, l'analyse sera intégrale ou complète. Dans la pratique ordinaire, on se contente de doser ïa^ote, V acide phosphorique, la chaux et la potasse, qui sont les agents essentiels de la fertilité, je veux dire ceux dont l'apport devient parfois nécessaire. iMais ces dosages partiels ne suffisent pas toujours... Pour bien connaître la terre, quant à sa constitution chimique, il faut effectuer la séparation intégrale des éléments. Et d'abord quels sont ces éléments et sous quelle forme les rencontre-t-on?

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L'épuisement des terres à Teau ne fournissant qu'un très faible résidu, on est en droit de dire que la presque totalité des composants sont insolubles, ce qui est fort heureux d'ailleurs. D'autre part, en raison mêmç de l'existence de l'humus — dont les cendres contiennent toujours des sels minéraux divers — ' nous admettrons que les principes fertilisants se trouvent ordinairement répartis entre les composants essentiels du sol, que ceux-ci soient de nature organique ou inorganique.

Ainsi, à part l'azote — qui appartient presque entièrement aux débris végétaux et aux> substances humiques — les principes fertilisants se trouvent à l'état de combinaisons insolubles dans les éléments silicates et organiques. Pour bien les dégager, il faut recourir à des réactifs violents, alcalins ou acides, susceptibles de les dissoudre ou de les décomposer.

Sans entrer dans le détail des manipulations, je crois devoir indiquer ici la marche générale de chaque dosage. Bien que cet exposé présente quelque aridité — surtout pour les personnes encore peu familiarisées avec la science chimique — j'en recommande la lecture à tous ceux qui veulent interpréter les résultats analytiques servant de base pour l'appréciation de la fertilité. Afin d'éviter les redites, je rappellerai une fois pour toutes que les nombres obtenus à l'analyse doivent être toujours rapportés à looo grammes de terre fine séchée à iio degrés. Si le sol contient des graviers ou des cailloux, on corrigera ces nombres en tablant sur la proportion de terre fine existant réellement dans un kilogramme de matière sèche.

Dosagô intégral des éléments. — Les méthodes analytiques ordinaires, basées sur Temploi des acides chlorhydrique ou azotique, ne donnent pas, ainsi que l'ont

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montré MM. BsrtheItQt et André, des résultats absolument rigoureux. C'est pourquoi nous croyons préférable d'indiquer, en premier lieu, les procédés rationnels permettant de faire le dosage des corps métalloïdiques et des principaux corps métalliques.

a) Do%a.ge des corps métalloïdiques. — Nous rattachons à ce groupe, le carbone et Vacide carbonique^ Va^ote, la silice^ les acides phosphorique et sulfurique, etc.

i** DosAGB DU CA.RBOMB. — Dàns le sol, le carbone appartient soit aux matières humiques (carboné organique), soit aux carbonates terreux (carbone minéral).

a) Acide carbonique. — • Le dosage du carbone minéral ou de Tacide carbonique des carbonates s'effectue très aisément, à l'aide des calcimètres divers, en traitant par un acide un poids connu de terre sèche et mesurant le volume gazeux obtenu, dont on calcule ensuite le poids. Pour doser plus rigoureusement ce corps, il faut utiliser la trompe à mercure, qui permet de recueillir exactement le gaz dégagé que Ton absorbe, après Tavoir mesuré, avec ui^ solution concentrée de potasse.

b) Carbone organique. — Pour l'analyse du carbone organique, M. BinTHBLOT conseille d'opérer par incinération, dans un couraht d'oxygène pur, sur lo grammes de terre fine séchée à iio*> et placée dans une nacelle de platine qu'on engage dans le tube & combustion. Peu à peu, sous l'influence de la chaleur, la matière organique est détruite : le carbone s'en dégage & l'étal d'acide carbonique, et l'hydrogène à l'état d'eau. On recueille l'eau dans des tubes contenant de la ponce sulfurique, et l'acide carbonique dans des tubes à potasse. Chaque série de tubes ayant été préalablement pesée, on les repèse à la fin de l'expérience, et la différence de poids correspond à la quantité de gaz dégagé (i). Toutefois, comme les carbonates terreux peuvent se décomposer partiellement au cours de l'incinération, il faut doser l'acide carbonique dans la terre et dans le résidu incinéré. La différence trouvée entre ces deux dosages donnera la proportion de carbone minéral qui s'est dégagé pendant la calcination. En soustrayant ce nombre de celui précédemment obtenu, on aura exactement le poids de lacide carbonique formé dans la combustion des matières organiques. On en déduit ensuite, par le calcul, la quantité de carbone appartenant aux matières humiques.

(i) La différence de poids des tubes à ponce sulfurique permettrait de calculer la quantité d'hydrogène provenant de la combustion des matières organiques.

c) Humus. — On obtiendrait approximativement la proportion <i?'humus en doublant le carbone organique. M. Berthelot préfère additionner les quantités respectives de carbone et d'azote, puis augmenter de soixante centièmes le nombre ainsi trouvé.

2"» Dosage de l'azote. — Partout où la nitrification est active, il existe une certaine quantité d'azote à l'état ammoniacal et à l'état nitrique ; mais, comparativement à la richesse azotée totale du sol, ces quantités sont toujours très faibles, et il n'y a qu'au cas où elles seraient de nature à fausser les résultats du dosage de l'azote organique qu'il devient parfois nécessaire de laver préalablement la terre.

a) A^ote organique. — Pour doser Va:(ote organique, on le transforme en azote ammoniacal : soit en employant la méthode à la chaux sodée^ soit en utilisant le procédé KJeldhal. M. Berthelot recommande la première méthode, mais à condition d'opérer dans un courant lent d'hydrogène humide,, afin d'éviter toute action oxydante et tout séjour prolongé des gaz dans le tube rouge — ce qui exposerait à décomposer une partie de l'ammoniaque. L'action de l'humidité concourt, d'ailleurs, à la transformation des cyanures et des composés amidés.

Le dosage s'eiBFectue sur 5 ou 10 grammes de terre sèche intimement mélangée à de la chaux sodée en poudre. Le mélange est introduit dans un tube de verre vert qu'on place ensuite sur la grille à analyse. On chauflfe modérément au début ; l'ammoniaque qui se dégage est recueilli dans l'acide sulfurique titré, coloré par quelques gouttes de tournesol ou de méthylorange. A la fin de l'opération, on balaye les gaz restant par un courant d'hydrogène produit à l'aide d'un appareil spécial, ou bien en calcinant un mélange d'acide oxalique et de chaux placé à l'une des extrémités du tube. On titre ensuite la liqueur sulfurique avec une solution alcaline, et on calcule la proportion d'azote (i).

Dans le procédé KJeldhaly la terre est attaquée dans un matras par de l'acide sulfurique concentré et pur, en présence d'une goutte de mercure. On chauffe avec précaution ; peu à peu, le mélange noircit, et la matière se désagrège : l'azote organique passe à l'état d'azote ammoniacal. Quand le liquide est limpide et bien décoloré, la transformation est complète. On se trouve alors en présence d'un mélange contenant, avec les débris terreux, de l'acide sulfu-

(i) Soient V le volume de la solution alcaline nécessaire à la neutralisation directe de io*=<' d'acide décinormal correspondant à 0,014 d'azote, V le volume employé pour la même opération. Après la distillation de l'ammoniaque, la proportion x d'azote sera donnée par la formule : (V — y) 0,014

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rique en excès, du sulfate de mercure, du sulfate d'ammoniaque et un sulfate double de mercure et d'ammoniaque. Après refroidissement, on transvase le tout dans un ballon d'un litre où Von a mis environ 150 ce. d'eau distillée. On ajoute successivement deThypophosphite de so Jium, qui réduit les sels de mercure, puis un excès de soude. Il n'y a plus qu'à distiller le liquide à l'appareil Schlœsing modifié par Aubin, et à recueillir Tammoniaque dans un volume connu d'acide sulfurique titré. On détermine ensuite la proportion d'ammoniaque ou d'azote comme il a été dit précédemment.

b) A^ote ammoniacal. — Le dosage de l'ammoniaque contenue dans le sol n'est jamais d'une exactitude rigoureuse. Dans la pratique courante, on se contente de distiller (au serpentin Schlœsing) un mélange de 300 grammes de terre et de 500 ce. d'eau distillée environ additionné d'un gramme de magnésie calcinée. La magnésie déplace l'ammoniaque qu'on recueille dans 10 ce. d'acide . sulfurique titré décinormal. On termine l'opération comme pour les dosages précédents.

c) A:iote nitrique. — Les nitrates existent dans toutes les terres fertiles où la nitrification se produit normalement. On les dose dans les eaux d'épuisement, provenant de 100 grammes de terre, après concentration et addition d'acide acétique. Le procédé en usage repose sur la réduction de l'acide azotique en présence d'un acide minéral et d'un sel ferreux ; il se fait alors un composé gazeux — le bioxyde d'azote — qu'on recueille dans une éprouvette graduée. Du volume obtenu, on déduit ensuite la proportion correspondante d'azote nitrique.

L'opération doit être conduite de la manière suivante : dans un ballon d'un quart de litre environ, on introduit 30 ce. de chlorure ferreux et à peu près autant d'acide chlorhydrique. On ferme le ballon avec un bouchon en caoutchouc portant un tube à entonnoir avec robinet et un tube de dégagement qui plonge dans une terrine remplie d'eau ou dans une cuve à mercure. Le robinet étant fermé, on fait bouillir le liquide et, dès que l'air est complètement chassé, on introduit goutte à goutte la solution nitrique.

On lave la capsule à plusieurs reprises avec de l'eau aiguisée d'acide chlorhydrique et on introduit, avec les mêmes précautions, les eaux de lavage dans l'appareil. Quand l'opération est terminée, on mesure le volume gazeux et on détermine son poids (i), qu'on multiplie par 0,466 pour avoir l'azote correspondant.

(i) Pour cela on fait usage de la formule connue ;

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y DosA-GB DE LA siLiCB. — Bien que les silicates soient les composés minérau]( dominants du sol, on a rarement besoin de doser la silice, qui semble ne jouer qu*un rôle secondaire dans la nutrition des plantes. Toutefois, quand les recherches scientifiques l'exigent, on peut avoir besoin de séparer ce corps. Pour cela, on fond au rouge, dans un. creuset de platine, un ou deux grammes de terre sèche mélangée à cinq fois son poids de carbonate de soude ou de potasse pur. La fusion détermine la formation de silicates alcalins solubles que l'on reprend par l'eau et dont on précipite la silice par un acide. Le précipité gélatineux est recueilli, lavé, incinéré et pesé.

4** DOSAGB DU SOUFRB BT DU PHOSPHORE. — Quaud OU VCUt

doser rigoureusement ces corps, il faut tenir compte de l'existence des composés sulfoconjufrués et phosphoconjugués que les acides attaquent très imparfaiteàient, mais qui se dissolvent assez vite dans les alcalis.

M. Bebthblot conseille d'incinérer la terre fine dans un tube & combustion (comme pour le dosage du carbone), mais en présence du carbonate de soude, ou bien à l'air libre, en projetant dans la masse du nitrate de potasse.

Dans ces conditions, le soufre et le phosphore des combinaisons organiques ne se perdent pas ; ils passent à l'état de sulfates et de phosphates^ et il suffit de reprendre la matière par un acide étendu, à chaud, puis de doser ces éléments, par les méthodes ordinaires, dans la solution obtenue. Après filtration et lavage du résidu, on amène les liquides à un volume connu (200 ce. par exemple) qu'on partage ensuite pour les besoins de l'analyse.

a) Acide sulfurique. — On le dose sur 100 ce. de liqueur acide, en précipitant par le chlorure ou Va^otate de baryum. Il se fait ainsi du sulfate de baryte insoluble. Quand la précipitation est complète, on laisse le liquide à l'étuve pendant quatre ou cinq heures (quelquefois plus) pour bien rassembler le précipité et obtenir par la suite une filtration parfaite. Cela fait, on recueille le précipité sur un filtre rond à analyse ; on lave soigneusement le vase et le précipité à l'eau chaude acidulée ^(contenaat 10 pour 100 d'acide chlorhydrique pur), puis à l'eau bouillante jusqu'à ce que le liquide filtré ne précipite plus par l'acide sulfurique (ce qui prouve que le chlorure de baryum est complètement entraîné) et par l'azotate d'argent (preuve certaine de l'élimination des chlo-

dans laquelle H représente la pression barométrique, f la force élastique de la vapeur d'eau à la température t, et a le coefficient de dilatation des gaz. On peut opérer aussi par comparaison avec une solution de nitrate de titre connu.

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rures et de Tacide chlorhydrique ayant servi au premier lavage). On sèche le filtre et son contenu à l'étuve, puis on détache soigneusement le précipité. Le filtre est calciné séparément, dans une capsule tarée, et les cendres grises obtenues sont additionnées de quelques gouttes d'acide azotique ou même d'acide sulfurique et incinérées de nouveau. Cela fait, on verse le précipité dans la capsule, on calcine et on pèse le tout après refroidissement. Du poids de sulfate de baryte obtenu, on déduit la proportion correspondante d'acide sulfurique (en SO') en multipliant par le coefficient 0,343.

b) Acide pkosphorique, — On le sépare généralement de la solution azotique à l'état de phosphomolyhdate d'ammoniaque. 11 importe surtout que la silice ait été parfaitement insolubilisée. En cas de doute, il faudrait évaporer la solution acide, incinérer le résidu et reprendre par l'acide nitrique.

La liqueur azotique traitée par le nitromolybdate d'ammoniaque (50 ce. environ) (i) doit être maintenue pendant douze heures à la température de 50® environ, pour que la précipitation soit complète. Le précipité jaune de phosphomolyhdate est alors recueilli sur un filtre taré et soigneusement lavé avec de l'eau azotique à ^ pour 100. Après avoir fait tomber quelques gouttes d'eau sur le papier, pour entraîner l'acide azotique qui l'imprègne, on sèche à l'étuve, à la température de 60" environ, jusqu'au moment où la coloration bleue apparaît. En multipliant par 0,38 le poids de phosphomolyhdate, on obtient la proportion correspondante d'acide phosphorique (a).

b) DoBSLg'6 des oxydes métalliques. — Pour effectuer la séparation des oxydes métalliques : oxydes de fer et d'aluminium, chaux, magnésie, potasse, etc., il faut de toute nécessité détruire les combinaisons silicatées. On y parvient assez facilement par l'emploi de l'acide fluorhydrique ou du fluorhydrate d'ammoniaque (procédé Rose), qui attaquent énergiquement la silice en formant des vapeurs blanches de fluorure de silicium. Cette réaction doit toujours être faite dans une capsule de platine et sous une hotte à fort tirage.

(i) On prépare cette liqueur en dissolvant xoo grammes d'acide tnolybdique dans 400 grammes d'ammoniaque (de densité 0,95) et en ajoutant enraite 1,500 grammes d'acide azotique (de densité i,3o). On abandonne plusieurs jours le liquide dans un endroit tiède et on décante ensuite.

(2) On peut aussi dissoudre le phosphomolybdate dans l'ammoniaque, le transformer en phosphate atnmoniaeo-magnésien, en y ajoutant du chlorure de magnésium et un sel ammoniacal, ou bien xo«° de liqueur de Joulie — et continuer comme il est dit au dosage de la magnésie. Le poids de pyrophosphate sera multiplié par 0,6394 Cette méthode est plus exacte.

car il est dangereux de respirer les vapeurs qui se dégagent. Nous avons adopté de préférence le procédé Rose.

On prend 3 ou 3 grammes de terre fine sèche et on la mélange, dans une capsule de platine, avec 5 à 6 fois son poids de fluorhydrate d'ammoniaque pur ; on ajoute ensuite quelques centimètres cubes d'eau pour obtenir une masse pâteuse homogène, et on chauffe modérément au début... L'attaque se fait; et quand le dégagement des vapeurs ne se produit plus, on traite par l'acide sulfurique, qui doit dissoudre intégralement le résidu (i). Dans la solution ramenée à un volume connu (250 centimètres cubes), on dose ensuite les oxydes métalliques par les méthodes ordinaires de séparation que nous allons décrire très succinctement.

!• Dosage de l'alumine et du fer. — Sur une première prise d'échantillon (50 ce.) on peut doser le fer par la méthode volumétrique à l'aide du caméléon minéral ou permanganate de potassium. A cet effet, on ajoute d'abord des petits fragments de zinc à la liqueur sulfurique ; il se produit ainsi un dégagement d'hydrogène qui réduit les sels ferriques en sels ferreux ; quand la liqueur est bien décolorée — le zinc étant complètement dissous — on ajoute de l'eau distillée pour compléter le volume à 300 ce. environ, puis on verse goutte à goutte, à l'aide d'une burette, la solution de permanganate titré (3 gr. 163 par litre) jusqu'à production d'une teinte rose persistante. Du nombre de centimètres cubes de permanganate employé, on déduit la proportion de fer en multipliant par 0,0056.

Pour doser l'alumine, on prélève 25 ce. de la liqueur primitive; on peroxyde le fer par ébuUition en présence de l'acide azotique et on neutralise ensuite par de l'ammoniaque. Il se forme un abondant précipité d'hydrates alumineux et ferrique. On le recueille sur un filtre à analyse, on le lave à l'eau bouillante, on sèche, on incinère et on pèse. En retranchant du poids total la proportion de fer, calculé en sesquioxyde (Fe^O'), on obtient la quantité d'alumine (3).

3° Dosage de la chaux et de la magnésie. — On sépare habituellement la chaux à l'état d'oxalate, et la magnésie à l'état de phosphate ammoniaco-magnésien.

Pour doser la chaux, on prélève 50 ce. de la solution primitive.

(i) Si la dissolution était incomplète, il faudrait traiter le résidu par du fluorhydrate d'ammoniaque et recommencer ainsi l'opération.

(2) On pourrait éliminer l'alumine et le fer à l'état de phosphates de sesquioxyde, dans une liqueur nettement acétique. Dans ce cas, on neutraliserait par l'ammoniaque la solution primitive, on acidifierait ensuite fortement avec l'acide acétique et l'on précipiterait par le phosphate de soude.

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Après avoir neutralisé par addition d'ammoniaque, oh redissout le précipité dans Tacide acétique (si la dissolution est incomplète, il faut filtrer], puis on ajoute au liquide acide de Toxalate d'ammoniaque en léger excès. Quand l'alumine et le fer abondent, il vaut mieux acidifier par Tacide oxalique et ajouter directement l'oxalate ammoniacal. Un précipité blanc se forme aussitôt ; on chauffe modérément, on filtre et on lave à Teau chaude. Après dessiccation, on incinère : l'oxalate se transforme alors en carbonate calcique, et comme celui-ci peut se décomposer partiellement, on ajoute, à la fin, du carbonate d'ammoniaque pour recarbonater la chaux vive qui a pu se former. Il suffit ensuite de calciner légèrement, pour chasser le sel ammoniacal, puis de peser le résidu... En multipliant le poids du carbonate de chaux par 0,56, on aura la proportion correspondante de chaux (en CaO).

La magnésie peut se doser dans le liquide provenant de l'opération précédente. Dans la liqueur obtenue, après concentration, on ajoute de l'ammoniaque et du phosphate de soude ou d'ammoniaque ; on agite, il se fait alors un précipité cristallin de phosphate ammoniaco-magnésien. Après douze heures de repos, le précipité est recueilli sur un filtre à analyse, lavé à Teau ammoniacale (îo pour 100), séché et incinéré : il se fait du pyrophosphate de magnésie qu'on pèse ensuite. Il suffit de multiplier le nombre trouvé par 0,36 pour avoir la quantité de magnésie (MgO).

3° DosAGB DE LA POTASSE ET DE LA SOUDE. — La séparation des alcalis fixes est assez laborieuse. Sur 100 ce. de la liqueur primitive, on ajoute d'abord du chlorure de baryum en quantité suffisante pour précipiter tous les acides susceptibles de former des sels insolubles. Cela fait, on met un excès d'eau de baryte qui précipite, à l'état d'hydrates insolubles, la chaux, les oxydes de fer et d'alumine, etc.. On chauffe modérément puis on filtre. Dans le liquide filtré — contenant la potasse, la soude, l'excès de baryte et de chlorure de baryum — on élimine la baryte en faisant passer un courant d'acide carbonique, et le chlorure de baryum en traitant par le carbonate d'ammoniaque. Après avoir rassemblé le précipité par la chaleur, on filtre et on lave. Le liquide est ensuite concentré, évaporé à sec et légèrement calciné pour l'élimination des sels ammoniacaux. Qn reprend par l'eau ^si tout ne se dissout pas, on filtre), puis on ajoute un peu d'acide chlorhydrique pour transformer les alcalis en chlorures ; on évapore à sec et l'on détermine ensuite le poids (P) des chlorures. On traite par un peu d'eau bouillante et par un léger excès de chlorure de platine qui donne naissance à des chloroplatinates de sodium et de potassium. Le liquide est évaporé à sec au bain-marie. On épuise le résidu par un mélange d'alcool et d'éther ; le chloroplatinate de sodium se dissout. Quand l'épuisement est complet, il ne reste que du chlo-

roplatinate de potassium ; on l'entraîne par Teau bouillante dans une solution chaude de formiate de soude qui réduit le sel en donnant du platine (i). On recueille ce platine, on incinère et on pèse. Le poids obtenu multiplié par 0,4835 donne la proportion correspondante de potasse.

^ On dose la soude par différence, en retranchant du poids (P) celui du chlorure de potassium, calculé d'après la dose de potasse. On 'obtient ainsi le poids du chlorure de sodium, dont on déduit facilement la quantité de soude (en Na'O).

Méthodes analytiques ordinaires. ^ Les procédés de dosage adoptés dans les laboratoires et les stations agronomiques diffèrent des précédents, au point de vue de Tattaque, en ce qui concerne le soufre, le phosphore et les oxydes métalliques. On se contente de traiter la terre fine et sèche au bain de sable pendant cinq heures par l'acide azotique concentré. Le résidu évaporé à sec et calciné (pour insolubiliser la silice) est ensuite repris par l'acide nitrique étendu. On filtre, et dans la liqueur filtrée — complétée à un volume connu — on peut doser les corps en employant les méthodes de séparation que nous avons décrites. Mais si le comité des stations agronomiques a donné de semblables instructions, s'il a laissé de côté l'analyse intégrale du sol, c'est parce qu'il a jugé préférable — pour la pratique agricole — de limiter les dosages à la détermination des matériaux susceptibles d'être assimilés ou de devenir promptement utilisables par les végétaux.

Malgré de louables efforts, il ne semble pas que le problème ait été convenablement résolu. L'emploi des acides violents ne permettra jamais d'atteindre le but poursuivi. Dès lors, les méthodes analytiques ordinaires — sauf pour les dosages du carbone et de l'azote — ont le double défaut de ne pas nous renseigner de façon précise sur la proportion d'éléments assimilables ni sur la richesse globale du sol, la constitution de ce dernier ne pouvant être établie que par le dosage intégral.

(1) On peut avantageusement faire la réduction en solution chlorhydrique à l'aide d'un ruban de magnésium.

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Pour bien se convaincre de l'insuffisance des procédés ordinaires d'analyse, il suffit de jeter un coup d'oeil sur le tableau suivant, où se trouvent consignés les résultats obtenus par MM. Bbrthblot et André avec une terre de Meudon. Ces savants ont trouvé, en effet, que looo grammes de terre fine et sèche contenaient :

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