C. A Vétat solide

Lorsque l’eau , arrivée à la température de zéro, continue à recevoir l’influence d’une cause qui la refroidit, elle passe à l’état solide. Ce changement d’état présente deux phénomènes remarquables :

i° Un dégagement de chaleur;

c2° Une augmentation de volume.

i ° Dégagement de chaleur.

Il se sépare de l’eau qui se congèle une quantité notable de chaleur : on en a la preuve directe toutes les fois qu’un thermomètre est plongé dans une masse d’eau qui est en repos parfait; le thermomètre peut descendre jusqu’à 4° au-dessous de zéro ; mais si par l’effet d’une secousse donnée au vase qui contient l’eau, ou par l’effet d’un mouvement vibratoire qu’on lui imprime, ou encore par le contact d’un morceau de glace, la congélation s’opère rapidement, sur-le-champ le thermomètre remonte à zéro.

S’il n’est5, pas possible de rendre sensible au thermomètre la chaleur qui se dégage de l’eau lorsqu’elle se congèle lentement sans que sa température se soit abaissée au - dessous de zéro, il est aisé de démontrer que ce dégagement n’en a pas moins lieu, et il y a plus, c’est qu’on peut le mesurer. En effet, prenez ikîl- de glace à zéro et un kilog. d’eau à 7 5°; mêlez-les et vous aurez 2kl1 d’eau liquide à zéro; conséquemment la glace en se fondant absorbe la chaleur qui élève à y 5° un poids d’eau liquide

APPLIQUÉE A LA TEINTURE. l ï

à zéro égal au sien , ou encore la chaleur qui élèverait de i° rj5klL d'eau liquide à zéro : conséquemment l'eau à zéro ne peut se congeler sans perdis cette même quantité de chaleur.

Ce phénomène est tout-à-fait analogue à celui que nous avons observé dans la vaporisation.

2° Augmentation de volume.

L’eau , en passant de l’état liquide à l’état de glace, éprouve une augmentation de volume tel, que sa densité est moindre que o,g5544°6, la densité de l’eau à zéro étant 1,00. M. Thomson dit que la densité de la glace à zéro est 0,92 , celle de l’eau liquide à 160 étant j. Mais une fois que la glace est formée , elle se condense de plus en plus à mesure qu’elle se refroidit.

Plusieurs conséquences se déduisent de ces variations de densité ou de volume que présente l’eau qui se refroidit et se congèle.

Première conséquence. -1— Supposons une masse d’eau contenue dans une cavité dont les parois sont imperméables à la chaleur, et qui ne peut se refroidir que par sa surface. Il est clair, d’après ce qui précède, que si la température initiale est à 8°, par exemple, la première couche de liquide, perdant de la cha-

-4e LEÇON DE CHIMIE

leur, deviendra plus dense et descendra, tandis que les couches inférieures étant plus légères monteront. Il est évident que de pareils courans auront lieu tant que la masse ne sera pas parvenue dans toutes ses parties à 4°; il est évident encore que l’uniformité de température s’établira par ces courans mêmes. Mais dès que la masse sera à 4°> la première couche, en se refroidissant, deviendra plus légère, et tendra par là même à conserver sa position ; dès lors le froid continuant, elle pourra se congeler, et ainsi de proche en proche. Yoilà pourquoi les couches inférieures des lacs profonds situés dans des régions froides sont à 4°«

Vous voyez d’après cela, Messieurs , combien la profondeur d’une masse d’eau doit avoir d’influence sur la durée du froid de l’atmosphère qui est nécessaire pour la congeler. Vous voyez qu’un froid de i à 2°, qui gèlera un ruisseau, sera incapable de geler une rivière; vous voyez l’avantage qu’il y aura pour un atelier à être placé sur le bord d’une rivière profonde plutôt qu’à l’être sur celui d’un ruisseau.

Deuxieme conséquence. — L’expansion de l’eau qui se congèle explique pourquoi il ne faut pas laisser exposer au froid de l’hiver de

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Peau renfermée dans des vases de verre, de grès, etc., dont l’orifice est étroit, et qui sont pleins de liquide, car ces vases se briseraient indubitablement; et à ce sujet je rappellerai que Peau qui remplit exactement un canon de fonte dont l’ouverture est hermétiquement fermée, un globe de cuivre dont les parois sont trèsépaisses , en détermine la rupture par la force expansive qu’elle exerce en se congelant.

Lorsque Peau se congèle dans des circonstances favorables au groupement de ses particules, elle cristallise. On a observé de la glace sous forme de prismes hexaèdres.

La glace a une certaine élasticité; cependant, elle se laisse pulvériser aisément, surtout quand on la prend à plusieurs degrés au-dessous de zéro. Bien entendu que le mortier et le pilon employés pour la diviser doivent être aussi froids qu’elle.

L’eau étant indispensable à* tous les procédés de la teinture, et son importance, quels que soient les rapports sous lesquels on l’envisage, ne pouvant être méconnue, je m’écarterai, dans l’exposé que je vais faire de ses propriétés chi-

ï4 4* LEÇON DE CHIMIE

iniques, de la règle que je me suis prescrite de ne parler de Faction d’un corps sur un autre qu’après avoir traité de l’un d’eux; je vais considérer les actions les plus remarquables que l’eau exerce en général sur les corps avec lesquels on la met en contact.

A. Des actions que Veau exerce sans éprouver de décomposition , et sans en faire éprouver aux corps sur lesquels elle agit .

i° Combinaisons définies de Veau, ou hydrates.

L’eau peut se combiner avec un grand nombre de corps en des proportions définies. Les acides forment presque tous avec l’eau des composés qui sont parfaitement définis dans leur composition. Il en est de meme des bases saiifiables qui ont une énergie alcaline remarquable, ainsi que de la plupart des substances salines.

L’acide sulfurique à 66° de i’aréoinètre de Baumé, dont la densité est de i,84Ô , et la potasse à l’alcool qui a été bien préparée, sont deux exemples d’une combinaison définie de l’eau avec des corps doués de propriétés antagonistes très-intenses.

D’un autre côté, le sulfate de protoxide de

fer contient o,455 d’eau, le sulfate de deutoxide de cuivre en contient o,36, l’alun o,455, le sous-carbonate de soude o,63, etc.

Les acides et les alcalis, en se combinant avec l’eau, ne perdent pas leurs propriétés caractéristiques, de sorte qu’on peut étudier leurs pro priétés spécifiques dans leurs hydrates.

20 Combinaisons indéfinies de Veau .

L’eau se combine avec beaucoup de corps en des proportions indéfinies; par exemple, je puis verser des quantités d’eau toujours croissantes, dans l’acide sulfurique hydraté que voici, sans apercevoir aucune limite à la combinaison. Je ne crois pas que lorsque la quantité d’eau sera très» considérable, on doive considérer tous les atomes de ce corps comme étant unis avec de l’acide sulfurique ; mais avant qu’on ait atteint cette limite, il est vrai de dire qu’on a combiné l’eau à de l’acide sulfurique en un grand nombre de proportions. Je pourrais, au lieu d’acide sulfurique , prendre une base salifiable, de la potasse, par exemple, ou bien encore de l’alun, du sucre, et obtenir pareillement des combinaisons en proportions indé» finies.

4e LEÇON DE CHIMIE

C’est aux combinaisons indéfinies qu’il faut rapporter les dissolutions dans l’eau des gaz peu solubles dans ce liquide : voici les résultats d’expériences faites par M. Th. de Saussure à ce sujet.

oo mesures d’eau bouillie à la température de i8°

ont dissous :

: Azote

Hydrogène

Oxide de carbone . . .

Oxigène. .

Hydrogène bicarboné. .

Protoxide d’azote . . ..

Acide carbonique . . .

Acide hydrosulfurique.

Acide sulfureux. . . .

Lorsque de Feau bouillie et refroidie est en contact avec un grand volume d’air atmosphérique, ioo mesures d’eau dissolvent jusqu’à 5 mesures d’air.

L’air dissous est plus riche en oxigène que l’air ordinaire : et on observe en soumettant Feau aérée à Faction de la chaleur dans l’appareil que vous avez sous les yeux , que les premières portions d’air qui se dégagent contiennent de 0,2*2 à o,23 d’oxigène, tandis que les dernières en contiennent de o,32 à o,34; enfin en mettant de Foxigène pur en contact avec de

l’eau saturée d’air, de l’oxigène est dissous, et un volume d’azote moindre que le volume d’oxigène absorbé est éliminé.

Tous ces faits s’expliquent quand on considère que l’eau a plus d’affinité pour l’oxigène que pour l’azote.

L’eau peut être dépouillée de l’air qu’elle tient en dissolution , non-seulement par l’ébullition, mais encore par son séjour dans le vide et par la congélation.

3° Union de Veau avec les tissus organiques .

L’eau se trouve unie avec certaines matières dans un état extrêmement remarquable. Je n’ose dire qu’elle y est en combinaison, parce que dans l’état actuel de la science on ne peut prononcer si elle est fixée par une force chimique ou si elle l’est simplement par une force physique. Ce qu’il y a de certain, c’est que les unions dont je parle sont d’une grande importance pour les arts et la physiologie.

Les tissus organiques, tels que les tendons, la peau desséchée, etc., sont susceptibles de s’unir à l’eau quand on les tient plongés dans ce liquide; ils perdent alors leur couleur jaune, leur demi-transparence, et reprennent l’aspect et les

iS

Ae LEÇON DE CHIMIE

propriétés physiques qu’ils ont à l’état frais. L’eau adhère faiblement à toutes ces matières, car il suffit de les soumettre à une pression ménagée pour en séparer assez d’eau pour qu’elles perdent de nouveau les propriétés qui les caractérisent à l’état frais. Cependant il faut observer que jamais on n’opère une séparation complète du liquide, car il y en a une certaine quantité qui reste certainement fixée aux tissus organiques par l’affinité chimique.

La flexibilité du bois est due à l’eau interposée, car, à moins qu’on ne le réduise à des plaques extrêmement minces, il est cassant quand on le prive de son humidité. Vous en aurez la preuve en exposant du papier épais à une chaleur insuffisante pour le brûler, mais capable de le dessécher.

L’eau, qui donne la ductilité à l’argile, à la pâte de farine de froment, me semble être dans un état analogue à celui dont je viens de parler.

B. Des actions que Veau exerce sans se décomposer, mais en faisant éprouver quelque altération à des corps composés.

L’eau agit sur certains corps en leur faisant éprouver une altération sensible. Par exemple.

il existe des sels qui ne peuvent s’y dissoudre* au moins en certaines proportions, sans éprouver un changement d’équilibre dans leurs principes immédiats; tel est le nitrate de bismuth; si je verse de l’eau sur ce sel, il se sépare en deux parties; l’une se dépose, c’est un soussel; l’autre partie, l’acide nitrique , reste daps la liqueur, mais elle retient en dissolution une certaine quantité de sous-sel.

G. Des actions que Veau exerce en se décomposant.

Plusieurs corps simples décomposent l’eau: les uns, comme le chlore, s’emparent de son hydrogène; d’autres, comme le fer, et surtout le potassium, s’emparent de son oxigène. Quand vous faites passer de la vapeur d’eau sur du fer chauffé au rouge dans un tube de porcelaine, la décomposition de l’eau s’opère, et on admet généralement que pour 3 atomes de fer il y a 8 atomes d’eau décomposés ; 1 6 atomes d’hydrogène se dégagent, et 8 atomes d’oxigène, en s’unissant au fer, forment 2 atomes de peroxide et 1 atome de protoxide.

La décomposition de l’eau s’opère , ainsi que vous l’avez vu hier, lorsque du fer, de l’acide sul-

4e LEÇON DE CHIMIE

furique et de Feau réagissent dans un flacon auquel on a adapté un tube recourbé propre à recueillir les gaz ; il se produit alors du sulfate de fer, et il se dégage de l’hydrogène. Or, nous avons mis en réaction du fer, de Facide sulfurique et de Feau ; nous savons que le sulfate de fer est composé de protoxide de fer et d’acide sulfurique; ainsi le fer oxidé aux dépens de Feau s’est combiné avec Facide sulfurique, et l’hydrogène est devenu libre; et, si l’opération était faite avec une assez grande précision, nous pourrions, en déterminant le poids de l’hydrogène dégagé, et celui de Foxigène fixé au métal, nous assurer que la somme de ces poids est précisément égale au poids de Feau décomposée.

La théorie atomistique représente encore dans ce cas avec exactitude les proportions suivant lesquelles les corps se combinent. Si nous avons i atome de fer, nous savons que pour le convertir en protoxide, il lui faut 2 atomes d’oxigène ; nous savons , d’un autre côté, que le soufre se combine à 3 atomes d’oxigène pour former de Facide sulfurique; mais, comme dans l’expérience qui nous occupe Facide sulfurique n’éprouve pas de changement de nature, nous pouvons le considérer comme un corps simple.

Dans le sulfate de fer il y a 2 atomes d’acide sulfurique; enfin l’eau se compose de 2 atomes d’hydrogène et de 1 atome d’oxigène. Cela posé, si nous mettons en contact de l’acide sulfurique, de l’eau et du fer, il faudra 2 atomes d’eau pour convertir 1 atome de fer en protoxide, et 2 atomes d’acide sulfurique pour neutraliser ce protoxide; enfin, il faudra de l’eau en excès pour dissoudre la combinaison.

Corps mis en réact. Résultat Résultat définitif.

1 atome de fer 4 at. hydrogène 4 at. hydrogène

■ « { \ : g* } . * prot* * ~ { ; asE

2 at. acide sulfurique. 2 acide sulfurique.

Y. PROPRIÉTÉS ORGANOLEPTIQUES.

L’eau est inodore; elle passe pour insipide; mais, quand on la goûte, elle produit toujours une sensation particulière, qui est le résultat de deux actions : d’abord, prenant l’eau à une température plus basse que celle de notre bouche, nous devons éprouver une sensation de fraîcheur, mais ce n’est point une sensation spéciale à l’organe du goût. En second lieu, la salive étant imprégnée de sels qui sont délayés par l’eau, il résulte de l’affaiblissement de leur action une autre sensation qui se confond peutêtre avec celle que l’eau elle-même peut exercer sur le goût.

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Vf. ÉTAT.

L’eau se trouve dans la nature à l’état solide, à l’état liquide et à l’état de fluide élastique. Pendant l’hiver, tant que la température est à quelques degrés au-dessous de zéro, elle conserve son état de glace, et il faut qu’il survienne dans l’atmosphère une élévation de température pour qu’elle devienne liquide.

L’eau existe à l’état de vapeur dans l’atmosphère aux températures ordinaires en quantités sensibles. Pour le démontrer, il suffit de mettre de l’hydrochlorate d’ammoniaque dans un vase de verre, et d’y verser de l’eau froide; les corps, en se combinant, donnent lieu à un abaissement de température ; or cet abaissement de température rend le vase qui est en contact avec le mélange plus froid que l’air; à son tour, le vase refroidit l’air qui le touche , dès lors la vapeur d’eau qui s’y trouve mélangée se réduit à l’état liquide, qui se condense en gouttelettes sur les parois extérieures du vase. Ce phénomène s’observe encore dans les chaleurs de l’été, lorsque des bouteilles , qui étaient conservées dans une cave , viennent à être transportées dans une atmosphère plus chaude que celle de la cave.