I.’aride hyponitrique

L’acide nitrique —

Esprit élevé, Dalton ne s’arrêta pas aux faits, mais chercha à en rendre compte par une conception théorique. Reprenant l’idée de Leucippe et le mot d’Épicure, il supposa que les corps étaient formés par de petites particules indivisibles qu’il nomma atomes. A cette notion ancienne et vague il donna un sens précis en admettant, d’une part, que pour chaque

espèce de matière les atonies possèdent un poids invariable, et de l’autre que la combinaison entre diverses espèces de matière résulte de la juxtaposition de leurs atomes. Cette hypothèse fondamentale étant admise, le fait des proportions définies et le fait des proportions multiples trouvent une explication simple et satisfaisante. Les proportions définies suivant lesquelles les corps se combinent représentent les rapports invariables entre les poids des atomes qui se juxtaposent; et si un corps peut se combiner avec un autre en plusieurs proportions, de telles combinaisons multiples ne peuvent s’effectuer que par la juxtaposition de 1, de 2, de 3, de 4, etc. atomes d’un corps à un ou plusieurs atomès d’un autre corps. Il en résulte évidemment que si le poids de ce dernier corps est constant, les poids de l’autre, dans les diverses combinaisons, doivent être des multiples l’un de l’autre.

Comme conséquences immédiates de ces propositions, Dalton admettait que le poids atomique d’un corps composé était formé par la somme des poids atomiques des éléments, et que les proportions définies suivant lesquelles se combinent les corps composés, acides et bases, ne représentent que les rapports invariables de leurs poids atomiques. Ainsi les lois de Wenzel et de Richter n’apparaissaient que comme des cas particuliers d’une loi générale qui régit la composition de tous les corps : l’hypothèse des atomes en tentait l’explication.

Mais ces poids atomiques n’ont pas une valeur absolue : ils ne représentent autre chose que les rapports suivant lesquels les corps se combinent. Il fallait donc choisir une unité comme terme de comparaison. Dalton rapporta tous les poids atomiques à celui de l’bvdrogène qu’il posa = 1 . Dans son ouvrage intitulé : New

LOIS DE GAY-LUSSAC

System of Chemical Phtlosophy, et qui parut en 1808, il donna la table suivante :

Hydrogène. . .

Poids atomiques.

Nombres exacts.

Azote

Carbone. . . .

Oxygène. . . •

Soufre

Magnésie . . .

Chaux

Soude

Potasse ....

Strontiane. . .

Baryte

Fer

Zinc

Cuivre

Plomb

Argent

Platine

Mercure ....

On voit que pour un certain nombre de corps les nombres de Dalton se rapprochent sensiblement des nombres exacts. Cet accord est encore plus satisfaisant dansune table que donna Wollaston en 1814 (l)etdans laquelle les poids atomiques ou plutôt les équivalents (le mot est de Wollaston) sont rapportés à l’équivalent

de l’oxygène =10.

Lots de Gat-Lussac. Distinction entre les atomes et les équivalents. — Dans les premières années de ce siècle, la plupart des chimistes reconnaissaient comme vrais le fait des proportions définies et le fait des proportions multiples. Les uns s’en tenaient là,

(1) Annales de chimie, t. XC, p. 138.

LOIS DE GAY-LUSSAC

et employaient de préférence les expressions d'équivalents ou dénombrés proportionnels ; les autres, partisans des idées de Dalton, admettaient que les nombres proportionnels représentent les poids relatifs des atomes, et les nommaient poids atomiques. Mais équivalents et poids atomiques avaient alors la même valeur : ils représentaient les mêmes rapports. Pour Dalton, on le voit par la table donnée plus haut, l’eau était formée de I atome d’hydrogène (1), et de 1 atome d’oxygène (7), comme pour Wollaston, elle était formée de 1 équivalent d’hydrogène, et de 1 équivalent d’oxygène. Au fond les deux mots exprimaient une seule et même chose : la vraie théorie atomique n’était pas née.

Et pourtant à l’époque où écrivait Wollaston, les faits qui devaient amener les chimistes à séparer ces deux notions l’une de l’autre, étaient déjà découverts : Gay-Lus8ac avait posé, dès 1808, ses lois mémorables sur les volumes des gaz qui se combinent. Après avoir trouvé, en 1 805, avec A. dellumboldt, que l’hydrogène et l’oxygène se combinent exactement dans le rapport de 2 volumes du premier gaz et de 1 volume du second, il généralisa cette observation et montra qu’il existe un rapport simple, non-seulement entre les volumes de deux gaz qui se combinent, mais encore entre la somme des volumes de gaz qui entrent en combinaison et le volume qu’occupe la combinaison prise à l’état gazeux. Ainsi,

1) 2 volumes d’hydrogène se combinent avec 1 volume d’oxygène pour former 2 volumes de vapeur d’eau .

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

On voit que dans ces deux cas 3 volumes des gaz qui se combinent, se réduisent à 2 par l’effet de la combinaison. 11 y a condensation d'un tiers. Dans l'ammoniaque, il y a condensation à la moitié du

LOIS DE GAY-LIISSAC

volume primitif; au contraire dans le bioxyde d’azote et dans l’acide chlorhydrique, volumes égaux de deux gaz sont unis sans condensation. En effet :

3) 3 volumes d’hydrogène sont unis à 1 volume d’azote dans 2 volumes de gaz ammoaiac.

4) 1 volume d’azote est uni à 1 volume d’oxygène dans 2 volumes de bioxyde d’azote.

5) 1 volume d’hydrogène est uni à 1 volume de chlore dans 2 volumes de gaz chlorhydrique, etc.

La découverte de Gay-Lussac a une portée immense. En premier lieu elle apporta une confirmation éclatante à la loi des proportions définies, qui se trouva ainsi démontrée, non-seulement par la considération des poids, mais encore par celle des volumes. Et, chose digne de remarque, une preuve nouvelle n'était point superflue ; car la loi dont il s’agit trouvait encore, à cette époque même, quelques contradicteurs. Berthollet s’est efforcé de démontrer, jusqu’en 1808, que les proportions suivant lesquelles les corps se combinent ne sout pas absolument invariables. Mais sa grande autorité ne put prévaloir contre l’autorité des faits. La thèse contraire fut victorieusement soutenue par Proust.

Mais voici une autre conséquence de la découverte de Gay-Lussac. Si l’on peut admettre, avec Dalton, que les proportions définies suivant lesquelles les corps se combinent représentent les poids de leurs atomes, s’il est constant, d’après Gay-Lussac, que les volumes suivant lesquels les gaz s’unissent, sont entre eux dans des rapports simples et invariables, il est clair que les poids relatifs de ces volumes, c’est-à-dire les densités, doivent représenter les poids relatifs des atomes. Ainsi les poids atomiques des gaz doivent être proportionnels à leurs densités (ou au moins se trouver dans un rapport très-simple avec les densités). Il en résulte que

LOIS DE GAY-LUSSAC

pour trouver les poids relatifs des atomes des gaz simples, il suffit de déterminer et de comparer leurs densités. C’est là une conséquence immédiate de la loi de Gay-Lussac; et elle est importante à deux points de vue, d’abord en donnant un nouveau moyen pour la détermination ou pour le contrôle des poids atomiques, et puis en conduisant les chimistes à établir une distinction, entre la notion des poids atomiques et celle des équivalents. Jusque-là on les avait confondues. Dorénavant une telle confusion n'était plus possible. Ce point est important et il convient de l’établir clairement.

Nous avons vu que Dalton, ayant pris pour unité le poids atomique de l’hydrogène, adoptait pour le poids atomique de l’oxygène, le nombre 7 (le chiffre exact est 8); qu’il envisageait l’eau comme formée de 1 atome d’hydrogène et de 1 atome d’oxygène. Mais comme l’hydrogène se combine avec l’oxygène dans le rapport de 2 volumes à 1 volume, si l’on admet que les poids atomiques sont proportionnels aux densités, il faut admettre aussi que la combinaison s’accomplit dans le rapport de 2 atomes à 1 atome. En effet, les densités de l’hydrogène et de l’oxygène sont entre elles :: 1 : 1 6, et non pas :: 1 : 8, comme l’exigerait l’hypothèse atomistique de Dalton sur la composition de l’eau. Si donc 1 est le poids atomique de l’hydrogène, 16 sera celui de l’oxygène; et puisque la combinaison des deux corps s’effectue dans le rapport de 1 : 8 ou de 2 ; 16, il en résulte évidemment que l’eau est formée de 2 atomes d’hydrogène et de 1 atome d’oxygène. Cette conséquence est inévitable si l’on admet la proportionnalité entre les poids atomiques et les densités. En ce qui concerne les gaz simples, les chimistes ont été conduits à admettre cette proportionnalité, et à envisager les volumes comme représentant les atomes.

LOIS DE GAY-LUSSAC

Et cette conclusion a été fortifiée par des considérations tirées des propriétés physiques des gaz. Pris à une distance convenable de leur point de liquéfaction, ils se dilatent ou se compriment sensiblement de la même manière sous l’influence des mêmes variations de température ou de pression.

On a donc admis, et Ampère l'a dit le premier (1), que des volumes égaux de deux gaz renferment le même nombre d’atomes, et que, par conséquent les poids atomiques des gaz simples sont proportionnels à leurs densités. C’est ainsi que les découvertes de Gay-Lussacsont devenues une des bases de la théorie atomique. A cet égard Berzelius s’exprime ainsi (2) : « Si l’on dit atome au lieu de volume et si l’on considère les corps à l’état solide, au lieu de les prendre à l’état gazeux, on trouve dans la découverte de Gay-Lussac un des arguments les plus directs en faveur de l’hypothèse de Dalton. »

Chose curieuse, ce dernier a combattu, dans le principe, les idées émises par Gay-Lussac, et l’on s’explique cette singulière opposition en se rappelant que Dalton avait admis que, lorsque deux corps ne forment qu’une seule combinaison, celle-ci s'effectue atome par atome. La loi des volumes renversait cette hypothèse qui n’avait d’ailleurs aucune base solide. Cette loi fut bientôt acceptée par tous les chimistes; et parmi ceux qui en tirèrent un parti excellent, au point de vue du développement de la théorie atomique, il faut citer en première ligne Berzelius.

Poids atomiques et notation de Berzelius. — Les travaux considérables du chimiste suédois sur les équivalents et les poids atomiques, datent presque de

(1) La même pensée a été émise par le chimiste italien Avogadro.

(2) Traité de Chimie, édition française de 1831, t. IV, p. 532.

la même époque que ceux de Dalton. Pendant qu'il préparait, vers 1807, la première édition de son Traité de chimie , il eut occasion de lire l’ouvrage de Richter et le tira de l’oubli. Il ramena l’attention des chimistes sur les lois qui président à la composition des sels.

Richter avait dit que pour un même genre de sels, il existe un rapport constant entre la quantité d’acide et la quantité d’oxygène de la base. Rerzelius confirma cette proposition et lui donna une forme plus saisissante en établissant que, pour un même genre de sels, il existe un rapport constant et simple entre la quantité d’oxygène de l’acide et la quantité d’oxygène de la base; ainsi il fit voir que dans les sulfates neutres ce rapport est de 3 : 1 , dans les nitrates de 5 : 1 , dans les carbonates neutres de 2 ; 1.

Ici le grand progrès est moins peut-être dans l’énoncé d’une loi que dans la supériorité des analyses. Bergmann avait fait beaucoup d’analyses, Wenzel en avait fait d’exactes ; personne n’avait atteint au degré de précision auquel arriva Rerzelius, le créateur des méthodes analytiques modernes. 11 commença ses travaux dès 1 808, et en 1 81 5 il était en mesure de donner une table de poids atomiques, fondée sur ses propres déterminations, et bien plus exacte que celle de ses devanciers. Il compara les poids atomiques à celui de l’oxygène qu’il posa = 100. Celui de l’hydrogène était = 6,24. Ici apparaît clairement l’influence des découvertes de Gay-Lussac sur la fixation des poids atomiques. En effet le rapport des poids atomiaues 100 : 6,24, ou 16 : 1 , est celui des densités. Wollaston avait donné pour les équivalents de l’hydrogène et de l’oxygène les nombres 1 0 et 1 . 32 ou 7.56 et 1 qui s’éloignent peu des nombres de Dalton. Ces nombres, qui représentent les rapports pondéraux suivant lesquels l’oxygène se combine avec l’hydrogène, sont de

vrais équivalents; les nombres de Berzelius qui expriment les rapports pondéraux qui existent entre volumes égaux d’hydrogène et d’oxygène, sont de vrais poids atomiques.

Mais cette distinction apparaîtra plus clairement encore dans la notation chimique dont Berzelius a introduit l’usage dans la science. Dalton représentait la composition de l’eau par le symbole OO, dans lequel O marque 1 atome d’hydrogène, et O 1 atome d’oxygène. Berzelius exprimait cette composition par la formule IPO, dans laquelle H* représente 2 atomes d’hydrogène et O 1 atome d’oxygène. Il se servait aussi d’une notation abrégée. Ainsi la formule de l’eau étant écrite H, la lettre H représentait 2 atomes d’hydrogène et le • I atome d’oxygène. Au reste Berzelius attachait un sens particulier à ces symboles barrés. Ils représentaient ce qu’il appelait des atomes doubles. Pour lui, 2 atomes d’hydrogène H ou 2 atomes de chloreGl étaient pour ainsi dire inséparables, parce qu’ils entraient ensemble en combinaison. Ainsi 1 atome double d’hydrogène (2 atomes) entrait en combinaison avec \ atome simple d’oxygène. \ atome double d’hydrogène entrait en combinaison avec 1 atome double de chlore. Berzelius écrivait la formule de l’eau H = H , 0, celle de l’acide chlorhydrique HG1=H , CI’; celle de l’ammoniaque H , Az=H*Az*; celle du chlorure de calcium CaGl=CaCF. Pour certains corps les atomes doubles représentaient donc les quantités qui entraient en combinaison, c’est-à-dire les équivalents. L’idée des atomes doubles n’est plus acceptable aujourd’hui dans le sens qu’y attachait Berzelius. Mais ce qu’il importe de faire remarquer, c’est que, ayant pris pour unité 1 atome d’oxygène, il admettait que les atomes de l’hydrogène, du chlore, de l'azote, du phosphore, de l’arsenic, etc., ne représentaient que la moitié d’un équi-

valent, et qu’il fallait \ atome double (ou 2 atomes) de ces corps pour faire un équivalent. Cette conclusion était parfaitement logique.

Dans les tables que l’illustre chimiste suédois a données, on voit figurer, indépendamment des poids atomiques simples, des poids atomiques doubles qui représentent les proportions suivant lesquelles les corps entrent en combinaison, ce qu’on a nommé les équivalents. Voici les nombres de Berze'ius :