Histoire de V Académie des sciences, année 1774, p

a été de cette idée comme de beaucoup d'autres aussi ingénieuses et aussi vraies qu'on trouve dans les écrivains des siècles d'ignorance (car le génie est de tous les siècles), mais qui, par le défaut de preuves, par le voisinage des erreurs auxquelles elles sont mêlées, par leur opposition avec les principes de la philosophie alors en usage, ont été oubliées, et qu'on ne reconnaît dans leurs premiers auteurs, que lorsque, s'étant présentées de nouveau à d'autres savants et ayant été plus développées, il est devenu facile de les apercevoir.

Boyle prouva par de nouvelles expériences, la vérité de l'augmentation réelle du poids des métaux calcinés; mais les physiciens parurent longtemps négliger un phénomène si extraordinaire, ou seulement s'en ressouvenir de loin à loin ; cependant quelques-uns, et entre autres le P. Béraud, correspondant de l'Académie, tentèrent de l'expliquer par l'addition de l'air; mais cette idée, qui n'était encore qu'une vue ingénieuse, avait besoin d'être prouvée par des expériences directes, et c'est l'objet du mémoire de M. Lavoisier.

Des expériences Tapportées dans ses Opuscules physiques et chimiques, et dont il résultait que les métaux, calcinés sous une cloche avec une lentille, avaient augmenté de poids, tandis que l'air contenu sous cette cloche avait diminué d'une quantité à peu près égale en poids, auraient pu paraître une preuve suffisante de cette théorie; mais les physiciens sont devenus difficiles en preuves, à force d'avoir été obligés de reconnaître les erreurs où ils avaient été entraînés pour s'être rendus trop faciles. M. Lavoisier a donc voulu mettre cette vérité hors de doute; il a calciné de l'étain dans des cornues fermées hermétiquement, après avoir pesé avec exactitude l'étain et la cornue ; il a vu qu'au bout d'un certain temps la calcination s'arrêtait, et qu'en continuant le feu il ne pouvait plus parvenir à calciner aucune partie d'étain; alors il a cessé son opération, et, pesant ensuite

la cornue avant de la rouvrir, il a trouvé que le poids total n'avait pa^ changé; ouvrant enfin sa cornue, il a pesé Tétain, qu'il a trouvé augmenté de quelques grains, la cornue, pesée à part, avait le même poids qu'avant l'opération : l'augmentation réelle du poids de l'étain s'était donc faite absolument aux dépens de l'air renfermé dans la cornue, puisque le poids total, ainsi que le poids de la cornue, n'avait point changé. La calcination des métaux n'est donc pas seulement la séparation de leur phlogistique d'avec leur terre; cette calcination est accompagnée d'une nouvelle combinaison de leur terre avec l'air; l'air, regardé longtemps dans cette opération comme un agent nécessaire, mais purement mécanique, y devient nécessaire comme agent chimique ; il est l'intermède qui, en se combinant avec la terre métallique, en dégage le phlogistique : telle est, du moins, l'explication de ce phénomène, si on veut suivre la théorie de Stahl, car cette théorie, longtemps regardée comme certaine, est attaquée maintenant ; mais Stahl l'avait fondée sur un si grand nombre de faits, et de faits si bien analysés, qu'il faut craindre de trop se presser de l'abandonner. (LavoisiER," Œuvres, t. II, p. 97.)

On trouvera, dit M. Dumas, un sérieux intérêt à comparer l'analyse qui précède avec le document suivant, qui, publié après la mort de Lavoisier, jette le plus grand jour sur la situation des esprits à cette date critique où sa théorie lui est apparue pour la première fois. Ce document parait avoir été écrit en 1792.

Détails historiques sur la cause de V augmentation de poids qu'acquièrent les substances métalliques^ lorsqu'on les chauffe pendant leur exposition à l'air *.

Je n'ai point pour objet de présenter dans ce mémoire un historique complet des opinions qui ont été successi-

1. Voir plus haut (p. 499) les très justes réflexions de Biot. — J. G.

vement adoptées, par les physiciens et les chimistes, sur la cause de l'augmentation qu'acquièrent les substances métalliques lorsqu'on les soumet à l'action du feu. Cet exposé ne servirait qu'à faire voir combien l'esprit humain est susceptible de s'égarer lorsqu'il se livre à l'esprit de système, et avec quelle facilité le raisonnement nous trompe lorsque ses opérations ne sont pas continuellement redressées par l'expérience.

Un des auteurs qui ont le plus anciennement écrit sur cet objet est un médecin presque ignoré, nommé Jean Rey, qui vivait au commencement du xvii® siècle, àBugue en Périgord, et qui était en correspondance avec le petit nombre de personnes qui cultivaient les sciences à cette époque.

Descartes ni Pascal n'avaient point encore paru; on ne connaissait ni le vide de Boyle, ni celui de Torricelli, ni la cause de l'ascension des liqueurs dans les tubes vides d'air; la physique expérimentale n'existait pas; l'obscurité la plus profonde régnait dans la chimie. Cependant Jean Rey, dans un ouvrage publié en 1630 sur la recherche de la cause par laquelle le plomb et l'étain augmentent de poids quand on les oxyde, développa des vues si profondes, si analogues à tout ce que l'expérience a confirmé depuis, si conformes à la doctrine de la saturation et des affinités, que je n'ai pu me défendre de soupçonner longtemps que les Essais de Jean Rey avaient été composés k une date très postérieure à celle que porte le frontispice de l'ouvrage.

Jean Rey, après avoir écarté victorieusement, non par des faits (car, à cette époque, l'art défaire des expériences était encore dans son enfance), mais par des raisonnements très concluants, les différentes causes auxquelles on pouvait attribuer l'augmentation de poids des oxydes métalliques, s'explique ainsi dans son XVP Essai : « A cette demande doncques, appuyé sur les fondemens jà posés, je réponds et soutiens glorieusement que le surcroît de

poids vient de Tair, qui, dans le vase, a été espessi, appesanti et rendu aucunement adhésif par la véhémente et longuement continuée chaleur du fourneau ; lequel air se mesle avecque la chaux (à ce aidant l'agitation fréquente), et s'attache à ses plus menues parties : non autrement que Feau appesantit le sable que vous jettes et agités en icelle, pour Tamoitir et adhérer à ses moindres grains * ».

Jean Rey combat, dans cet ouvrage, Topinion de Cardan [de la Subtilité^ liv. V) sur l'augmentation de poids des oxydes métalliques; celle de Scaliger, celle de Cœsalpin, qui attribuaient cette augmentation à une suie condensée et réfléchie par le fourneau, et qui, suivant eux, retombait sur le métal. Il fait voir encore que l'augmentation du poids ne vient ni du vase, ni d'aucun principe émané du charbon, ni de l'humidité répandue dans l'air. On ne conçoit pas comment, sans expériences, et manquant d'un grand nombre de données préliminaires, Jean Rey a pu s'élever à ces conséquences par la seule force du raisonnement.

Il paraît que, vers la fin du dernier siècle, lorsque Boyle et quelques auteurs contemporains créèrent une science nouvelle, la physique expérimentale, dont les anciens n'avaient eu aucune idée, l'ouvrage de Jean Rey était entièrement tombé dans l'oubli. Boyle n'en fait aucune mention dans son Traité de la pesanteur de la flamme et du feu^ publié en 1670, c'est-à-dire quarante ans environ après la publication de l'ouvrage de Jean Rey : fondé sur quelques expériences illusoires, il soutenait encore, à cette époque, que l'augmentation de poids qu'éprouvaient les métaux en s'oxydant était due à la fixation du feu.

Lémery, observateur exact et scrupuleux, a embrassé la même opinion : c'est également à l'union des corpuscules ignés, combinés avec le métal, qu'il attribuait et

1. Essais de Jean Rey, Docteur en médecine. Édition de 1717, p. 66.

leur conversion en oxyde, et l'augmentation de poids qui accompagne cette opération.

Charras, contemporain de Lémery, attribuait cette augmentation aux acides du bois et du charbon, qu'il supposait pénétrer à travers la substance des vaisseaux et se combiner avec le métal. Depuis, le même acide du bois et du charbon a reparu sous le nom d'acidum pingue^ d'acide igné^ et sous d'autres dénominations, qu'il serait superflu de rappeler.

Stahl ne pouvait ignorer le fait de l'augmentation de poids des métaux exposés au feu; cependant, non seulement il ne s'est occupé en aucune manière de l'expliquer, mais le système auquel il a ramené toute la doctrine chimique, et auquel on a donné, depuis lui, une si grande extension, se trouve entièrement en contradiction avec ce fait capital.

Stahl supposait que les métaux étaient un composé d'une terre métallique et d'un principe inflammable, qu'il a nommé phlogiston ou phlogistique ; il prétendait qu'ils perdaient ce principe par l'oxydation, et qu'ils ne pouvaient repasser à l'état métallique, à moins qu'on ne leur rendît ce qu'ils avaient perdu.

11 était difficile de concevoir comment les métaux acquéraient du poids tandis que, dans l'opinion de Stahl, ils perdaient une partie de leur substance; et, réciproquement, comment ils diminuaient de poids au moment où ils reprenaient un des principes qu'ils avaient perdu. C'était une des principales difficultés qu'on pouvait opposer au système de Stahl, difficulté, cependant, qui n'a pas empêché qu'il n'ait eu un succès éphémère.

Guyton-Morveau a fait des efforts infructueux pour pallier cette contradiction, dans la dissertation qu'il a publiée sur cet objet, sous le titre de Digressions académiques : il a supposé que le phlogistique avait moins de pesanteur que l'air de l'atmosphère ; il en a conclu que tous les corps qui acquièrent du phlogistique doivent

perdre une partie de leur poids; que ceux, au contraire, auxquels on enlève du phlogistique, doivent en acquérir. Cette explication aurait été soutenable, si l'augmentation de poids acquise par les oxydes métalliques n'eût été que d'une quantité égale à celle de l'air déplacé, ou ce qui revient au même, si elle eût disparu lorsqu'on les pesait dans le vide. Mai§ cette augmentation est beaucoup trop grande pour qu'on puisse l'attribuer à cette cause, puisqu'elle va, dans quelques métaux, au delà du tiers de leur poids. Il faut donc, ou abandonner l'explication donnée par Guyton-Morveau, ou aller jusqu'à supposer au phlogistique une pesanteur négative, une tendance à s'éloigner du centre de la terre, supposition qui se trouve en contradiction avec tous les faits avoués el reconnus par les disciples de Stahl.

Tel était l'état des connaissances, lorsqu'une suite d'expériences, entreprises, en 1772, sur les différentes espèces d'air ou de gaz qui se dégagent dans les effervescences et dans un grand nombre d'opérations chimiques, me firent connaître d'une manière démonstrative quelle était la cause de l'augmentation de poids qu'acquièrent les métaux lorsqu'on les expose à l'action du feu. J'ignorais alors ce que Jean Rey avait écrit en 1630 ; et, quand je l'aurais connu, je n'aurais pu regarder son opinion à cet égard que comme une assertion vague, propre à faire honneur au génie de l'auteur, mais qui ne dispensait pas les chimistes de constater la vérité de son opinion par des expériences. J'étais jeune; j'étais nouvellement entré dans la carrière des sciences; j'étais avide de gloire, et je crus devoir prendre quelques précautions pour m'assurer la propriété de ma découverte. Il y avait, à cette époque, une correspondance habituelle entre les savants de France et ceux d'Angleterre ; il régnait, entre les deux nations, une sorte de rivalité, qui donnait de l'importance aux expériences nouvelles, et qui portait quelquefois les écrivains de l'une ou de l'autre nation à les contester à leur

véritable auteur. Je crus donc devoir déposer, le 1*' novembre 1772, l'écrit suivant, cacheté, entre les mains du secrétaire de FAcadémie. Ce dépôt a été ouvert à la séance du 5 mai suivant, et mention en a été faite en tête de récrit. 11 était conçu en ces termes :

« Il y a environ huit jours que j'ai découvert que le soufre, en brûlant, loin de perdre de son poids, en acquérait au contraire; c'est-à-dire que d'une livre de soufre on pouvait retirer beaucoup plus d'une livre d'acide vitriolique^ abstraction faite de l'humidité de l'air; il en est de même du phosphore : cette augmentation de poids vient d'une quantité prodigieuse d'air qui se fixe pendant la combustion et qui se combine avec les vapeurs.

« Cette découverte, que j'ai constatée par des expériences que je regarde comme décisives, m'a fait penser que ce qui s'observait dans la combustion du soufre et du phosphore pouvait bien avoir lieu à l'égard de tous les corps qui acquièrent du poids par la combustion et la calcination; et je me suis persuadé que l'augmentation de poids des chaux métalliques tenait à la même cause. L'expérience a complètement confirmé mes conjectures ; j'ai fait la réduction de la litharge dans des vaisseaux fermés, avec l'appareil de Haies, et j'ai observé qu'il se dégageait au moment du passage de la chaux en métal, une quantité considérable d'air, et que cet air formait un volume mille fois plus grand que la quantité de litharge employée. Cette découverte me paraissant une des plus intéressantes de celles qui aient été faites depuis Stahl, j'ai cru devoir m'en assurer la propriété, en faisant le présent dépôt entre les mains du secrétaire de l'Académie, pour demeurer secret jusqu'au moment où je publierai mes expériences.

« A Paris, ce l*" novembre 1772.

Signé : • Lavoisier. »

En rapprochant cette première notice de celle que j'avais déposée à TAcadémie, le 20 octobre précédent, sur la combustion du phosphore ; du mémoire que j'ai lu à l'Académie, à sa séance publique de Pâques 1773; enfin, de ceux que j'ai successivement publiés, il est aisé de voir que j'avais conçu, dès 1772, tout l'ensemble du système que j'ai publié depuis sur la combustion.

Cette théorie, à laquelle j'ai donné de nombreux développements, en 1777, et que j'ai portée, presque dès cette époque, à l'état où elle est aujourd'hui, n'a commencé à être enseignée par Fourcroy que dans l'hiver de 1786 à 1787; elle n'a été adoptée par Guyton-Morveau qu'à une époque postérieure; enfin, en 1785, Berthollet écrivait encore dans le système du phlogistique. Cette théorie n'est donc pas, comme je l'entends dire, la théorie des chimistes français, elle est la mienne^ et c'est une propriété que je réclame auprès de mes contemporains et de la postérité. D'autres, sans doute, y ont ajouté de nouveaux degrés de perfection, mais on ne pourra pas me contester, j'espère, toute la théorie de l'oxydation et de la combustion ; l'analyse et la décomposition de l'air par les métaux et les corps combustibles ; la théorie de l'acidification; des connaissances plus exactes sur un grand nombre d'acides, notamment des acides végétaux; les premières idées de la composition des substances végétales et animales; la théorie de la respiration, à laquelle Seguin a concouru avec moi. Ce recueil* présentera toutes les pièces sur lesquelles je me fonde, avec leur date ; le lecteur jugera. (Lavoisier, Œuvres^ t. II, p. 99.)

1. Le recueil de ses mémoires, dont la publication fut interrompue par sa mort. {Note de M. Dumas.)

Mémoire sur la calcination de Vélain dans les vaisseaux fermes et sur la cause de V augmentation du poids qu'acquiert ce métal pendant cette opération.

Il résulte des expériences dont j'ai rendu compte dans les chapitres v et vi de l'ouvrage que j'ai publié au commencement de cette année, sous le titre d'Opuscules physiques et chimiques^ que, lorsqu'on calcine au verre ardent du plomb ou de l'étain sous une cloche de verre, plongée dans de l'eau ou dans du mercure, le volume de l'air diminue d'un vingtième environ par l'effet de la calcination, et que le poids du métal se trouve augmenté d'une quantité à peu près égale à celle de l'air détruit ou absorbé *.

J'ai cru pouvoir conclure, de ces expériences, qu'une portion de l'air lui-même ou d'une matière quelconque, contenue dans l'air, et qui y existe dans un état d'élasticité, se combinait avec les métaux pendant leur calcination, et que c'était à cette cause qu'était due l'augmentation de poids des chaux métalliques....

Si l'augmentation de poids des métaux calcinés dans les vaisseaux fermés est due, comme le pensait Boyle, à

1. A la fin de ce chapitre vi des Opuscules, Lavoisier avait ajouté la note suivante importante à rappeler en présence des revendications tardives de quelques-uns en faveur de Priestley» — J. G.

* Je n'avais pas connaissance des expériences de M. Priestley, lorsque je me suis occupé de celles rapportées dans ce chapitre. Il a observé, comme moi et avant moi, ainsi qu'on l'a vu dans la première partie de cet ouvrage, qu'il y avait une diminution dans le volume de l'air pendant la calcination des métaux. Cette diminution dans quelques expériences a été jusqu'au cinquième, même au quart du volume de l'air qu'il avait employé.... Au reste, M. Priestley s'est persuadé que la diminution du volume de l'air qu'il a observée venait d'une surabondance de phîogistique qui lui était fourni par la calcination du métal, et il ne paraît pas avoir soupçonné que la calcination eUe-même fût une absorption, une fixation du fluide élastique. » (Lavoisieb, Œuvres, t. I, p. 621.)

fe30 tAVOtSIEtl.

raddition de la matière de la flamme et du feu qui pénètre à travers les pores du verre et qui se combine avec le métal, il s'ensuit que, si, après avoir introduit une quantité connue de métal dans un vaisseau de verre, et l'avoir scellé hermétiquement, on en détermine exactement le poids; qu'on procède ensuite à la calcination par le feu des charbons, comme l'a fait Boyle; et enfin, qu'on repèse le même vaisseau après la calcination, avant de l'ouvrir, son poids doit se trouver augmenté de toute la quantité de matière du feu qui s'est introduite pendant la calcination.

Si, au contraire, me suis-je dit encore, l'augmentation de poids de la chaux métallique n'est point due à la; combinaison de la matière du feu ni d'aucune matière extérieure, mais à la fixation d'une portion de l'air contenu dans la capacité du vaisseau, le vaisseau ne devra point être plus pesant après la calcination qu'auparavant, il devra seulement se trouver en partie vide d'air, et ce n'est que du moment où la portion d'air manquante sera rentrée que l'augmentation de poids du vaisseau devra avoir lieu.

D'après ces réflexions, je me suis muni de plomb et d'étain très purs, que j'ai coulés en baguettes ou cylindres de trois à quatre lignes de diamètre au plus, afin d'avoir la facilité de les introduire dans des cornues de verre d'une ouverture étroite. Pour parvenir à les couler ainsi en cylindres, je m'y suis pris ainsi qu'il suit : j'ai coupé, avec des ciseaux, de petites bandes de papier de 6 à 8 lignes de largeur; je les ai roulées en spirales de manière à former des moules ou cylindres creux; pour donner plus de consistance à ces moules, je les ai garnis de plusieurs tours de ficelle fine; enfin, je lésai étranglés par le bout qui devait former le fond du moule par un tour de ficelle bien serrée; lorsque mes moules ont été ainsi préparés, j'ai versé dans chacun d'eux, avec un entonnoir de carte, du plomb ou de l'étain, et, lorsque le

métal a été suffisamment refroidi, j'ai retiré leur enveloppe de papier, et j'ai nettoyé très exactement la surface des cylindres en les grattant avec un couteau.

Cette première opération faite, j'ai rassemblé une certaine quantité de cornues neuves, de verre blanc, de capacité convenable et parfaitement propres en dedans; j'ai introduit dans chacune 8 onces de plomb ou d'étain, pesées avec l'exactitude la plus scrupuleuse; après quoi, j'ai tiré l'extrémité de leur col à la lampe d'émailleur, de manière qu'il se terminât en un tube capillaire très fin, que j'ai laissé ouvert.

D'un grand nombre de cornues, de capacités différentes, que j'avais ainsi préparées, les trois quarts et demi au moins ont cassé, soit à la lampe d'émailleur, soit pendant la fusion ou le refroidissement du métal : je dois observer même que ce genre d'expérience n'est pas sans danger, et que, lorsque les vaisseaux ont été une fois scellés her* métiquement, on ne doit point opérer sans avoir le visage couvert d'un masque solide, par exemple, de fer-blanc et garni de glaces très épaisses à l'endroit des yeux.

Ces difficultés se sont trouvées telles, dans le détail des opérations, que je n'ai pu amener que deux expériences à bien pour l'étain, et à peine une pour le plomb ; mais, indépendamment des conséquences précises et certaines que j'ai pu tirer de celles qui ont eu un succès complet, quelques-unes des autres n'ont pas été absolument perdues, soit relativement au but de ce mémoire, soit relativement à d'autres objets que je n'avais pas directement en vue.

Calcination de Vétain dans une commue de vmre de 43 pouces cubiques de capacité.

J'ai pris une des cornues préparées comme je viens de l'exposer, c'est-à-dire dont le col avait été rétréci à la lampe en un tube capillaire; cette cornue contenait,

comme toutes les autres, 8 onces d'étain, pesées très exactement; l'ayant pesé pour connaître le poids de la cornue, indépendamment des 8 onces d'étain qu'elle contenait, j'ai eu le résultat qui suit, savoir :

Onces. Gros. Grains.

Poids de l'étain 8 0 0,00

Poids de la cornue 5 2 2,50

Total 13 2 2,50

La balance dont je me suis servi pour toutes les expériences contenues dans ce mémoire a été construite par M. Chemin, ajusteur de la Monnaie, avec des précautions particulières; elle peut peser jusqu'à 8 et 10 livres, et j'ai lieu de croire qu'il n'existe aucun instrument de ce genre qui soit plus parfait. J'ai déjà eu occasion de parler de cette même balance d^is un mémoire sur le changement d'eau en terre, qui se trouve dans les Mémoires de cette Académie, année 1772.

Après avoir ainsi déterminé le poids de la cornue et de l'étain qu'elle contenait, je l'ai présentée sur un feu de charbon, en la tenant d'une main par le col à une distance convenable du feu, et en ayant soin de chauffer lentement pour éviter les fractures ; j'ai ainsi continué à faire chauffer jusqu'à ce que l'étain commençât à fondre; alors, sans retirer la cornue de dessus le feu, j'ai fait sceller avec un chalumeau l'ouverture capillaire qui restait au bout du col de la cornue, puis j'ai fait refroidir le vaisseau aussi lentement que je l'avais échauffé.

Cette précaution de faire sortir une portion de l'air contenu dans la cornue avant de la fermer hermétiquement est indispensable, sans quoi on s'exposerait à des explosions dangereuses, ou bien on serait obligé d'employer des cornues d'un verre très épais, et alors leur grande pesanteur rendrait la balance moins sensible, et il en résulterait une nouvelle source d'incertitude et d'erreur.

Lorsque la cornue a été ainsi vidée d'une partie de l'air

qu'elle contenait, et qu'elle a été scellée hermétiquement, je l'ai reportée de nouveau à la balance, et j*ai trouvé pour son poids :