Mémoires de V Académie des sciences, année 4783, p

faisante sans le secours du phlogistique, il est par cela seul infiniment probable que ce principe n'existe pas; que c'est un être hypothétique, une supposition gratuite; et, en effet, il est dans les principes d'une bonne logique de ne point multiplier les êtres sans nécessité. Peut-être aurais-je pu m'en tenir à ces preuves négatives, et me contenter d'avoir prouvé qu'on rend mieux compte des phénomènes sans phlogistique qu'avec le phlogistique; mais il est temps que je m'explique d'une manière plus précise et plus formelle sur une opinion que je regarde comme une erreur funeste à la chimie, et qui me paraît en avoir retardé considérablement les progrès par la mauvaise manière de philosopher qu'elle y a introduite. Je prie mes lecteurs, en commençant ce mémoire, de se dépouiller, autant qu'il sera possible, de tout préjugé; de ne voir dans les faits que ce qu'ils présentent, d'en bannir tout ce que le raisonnement y a supposé, de se transporter aux temps antérieurs à Stahl, et d'oublier pour un moment, s'il est possible, que sa théorie a existé.

A l'époque où Stahl a écrit, les principaux phénomènes de la combustion étaient encore ignorés. Il n'a connu de cette opération que ce qui frappe les sens, le dégagement de la chaleur et de la lumière. De ce que quelques corps brûlaient et s'enflammaient, il en a conclu qu'il existait en eux un principe inflammable, du feu fixé; mais, comme il était difficile de concilier la fixité qu'on observe dans quelques corps combustibles avec la mobilité, la subtilité qui paraît caractériser l'élément du feu, il a supposé qu'un principe terreux servait d'intermède pour unir le feu aux corps combustibles, et il a appelé principe inflammatoire ou phlogistique le résultat de cette combinaison. Telle est au moins la manière dont M. Macquer a présenté la doctrine de Stahl dans son Dictionnaire de chimie. Il est vrai que le chimiste allemand ne l'a pas toujours exposée dans ce degré de simplicité ; qu'il a

bbS LAVOISIER.

souvent regardé ^ avec le P. Beeher, le phlogistique comme un élément purement terreux; mais j'ai pensé qu'il était inutile de le suivre dans les différentes opinions qu'il a successivement embrassées^ et que je pourrais m'en tenir à la doctrine de Stahl^ telle qu'elle a été conçue et présentée par M. Macquer. Si Stahl se fût borné à cette simple observation^ son système né lui aurait pas mérité sans doute la gloire de devenir un des patriarches de la chimie, et de faire une sorte de révolution dans la science. Rien n'était plus naturel, en effet, que de dire que les corps combustibles s'enflamment parce qu'ils contiennent un principe inflammable; mais on doit à Stahl deux découvertes importantes, indépendantes de tout système, de toute hypothèse, qui seront des vérités éternelles : premièrement, c'est que les métaux sont des corps combustibles, que la calcination est une véritable combustion,^ et qu'elle en présente tous les phénomènes. Ce fait constant, que Stahl parait avoir reconnu le premier, et qui est aujourd'hui généralement avoué de tout le monde, le mettait dans la nécessité d'admettre un principe inflammable dans les métaux; et, en effet, si la combustion est due au dégagement d'un (H*incipe inflammable qui était fixé dans les corps, de ce que les métaux sont combustibles,, il s'ensuivait nécessairement que ces substances contiennent un principe inflammable.

La seconde "découverte dont on est re^vable àt Stahl, et qui est plus importante encore, c'est que la propriété de brûler, d'être inflammable^ peut se transmettre d'un corps à un autre : si l'on mêle,, par exemple, du charbon, qui est combustible, avec de l'acide vitriolique, qui ne l'est pas, l'acide vitriolique se convertit en soufre; il acquiert la propriété de brûler, tandis que le charbon la perd. Il en est de même des substances métalliques : elles perdent par la calcination leur qualité combustible ; mais, si on les met en contact avec du charbon, et,

LA THÉORIE DE LA RESPIRATION. 5ôô

en général^ avec des corps qui aient la propriété de brûler, elles se revivifient, c'est-à-dire qu'elles reprennent, aux dépens de ces substances, la propriété d'être combustibles. Stahl a conclu de ces faits que le phlogistique, le principe inflammable, pouvait passer d'un corps dans un autre, et qu'il obéissait à de certaines lois, auxquelles on a donné depuis le nom d'affinité.

Suivant Stahl, le phlogistique, le principe inflammable, est un corps pesant; et, en effet, on ne peut pas se former une autre idée d'un principe terreux, ou au moins dans la composition duquel entre l'élément terreux; il a même essayé^ dans son traité du soufre, d'en déterminer la pesanteur.

Cette théorie de Stahl sur la calcination des métaux et sur la combustion en général ne rendait pas cotmpte û'usè phénomène très anciennement observé,, vérifié par Boyle, et qui est devenu aujourd'hui une vérité incootestabie, c'est que tous les corps combustibles augmentent de poids pendant le temps qu'ils brûlent et se calcinent; c'est ce qu'on observe surtout d'une manière frappante dans les métaux, dans le soufre, dans le phosphore,^ etc. Or, dans le système de Stahl, il s'échappe des métaux^ pendant qu'on les calcine, et des corps combustibles qui brûlent, du phlogistiqae qui est un principe pesant; ils doivent donc perdre une quantité de leur poids au lieu d'en acquérir. (Lavoisier, âFwd^es, t- II, p. 62â.)

Premier mèmoive mmr Im respiratioii des attlamaji ^

La respiration est une des fonctions les plus importantes de l'économie animale^ et, en général, elle ne peut être quelque temps suspendue sans que la mort en soit une suite inévitable. Cependant, jusqu'à ces derniers temps, on a complètement ignoré quel est son usage, quels sont

1. Seguin et Lavoisier, Mémoire» de V Académie des sciences^ année 1789, p. 185.

ses effets; et tout ce qui est relatif à la respiration était au nombre de ces secrets que la nature semblait s'être réservés.

Le retard de nos connaissances sur un objet aussi important tient à ce qu'il existe un enchaînement nécessaire dans la suite de nos idées, un ordre indispensable dans la marche de l'esprit humain ; à ce qu'il était impossible de rien savoir sur ce qui se passe dans la respiration avant d'avoir reconnu :

1° Que le calorique (matière de chaleur) est un principe constitutif des fluides *, et que c'est à ce principe qu'ils doivent leur état d'expansibilité, leur élasticité, et plusieurs autres des propriétés que nous leur connaissons; . 2** Que l'air de l'atmosphère est un composé de deux fluides aériformes, savoir, d'un quart environ d'air vital, et de trois quarts de gaz azote ;

3^ Que la base de l'air vital, l'oxygène, est un principe commun à tous les acides, et que c'est lui qui constitue leur acidité;

4® Que le gaz acide carbonique (air fixe) est le résultat de la combinaison d'environ 72 parties en poids d'oxygène et de 28 parties de carbone (charbon pur) ;

o® Qu'il entre moins de calorique dans la composition d'un volume donné de gaz acide carbonique que dans un pareil volume d'air vital, et que c'est par cette raison qu'il se dégage du calorique pendant la combustion du carbone, c'est-à-dire pendant la conversion de l'air vital en acide carbonique par l'addition du carbone ;

6<* Enfin, que l'eau n'est point un élément, n'est point une substance simple, comme le croyaient les anciens, mais qu'elle est composée de 14 338 parties d'oxygène et de 85 668 d'hydrogène 2.

1. Sous ce nom générique nous comprenons les aii^s et les gaz,

2. Nous nous servons ici du résultat indiqué par MM. Fourcroy, Seguin et Vauquelin, parce qu'il dérive d'une des expériences les plus exactes qui aient été faites en chimie.

M. Lavoisier, l'un de nous, a établi toutes ces vérités dans une suite de mémoires qui font partie du Redieil de TAcadémie, et maintenant que ces vérités ont reçu la sanction du temps, qu'elles se trouvent confirmées par l'assentiment de presque tous les physiciens et chimistes de l'Europe, nous pouvons dire avec confiance qu'il n'en existe pas, en chimie, qui soient fondées sur des preuves plus évidentes....

Dans la respiration, comme dans la combustion, c'est l'air de l'atmosphère qui fournit l'oxygène et le calorique; mais, comme dans la respiration c'est la substance même de l'animal, c'est le sang qui fournit le combustible, si les animaux ne réparaient pas habituellement par les aliments ce qu'ils perdent par la respiration, l'huile manquerait bientôt à la lampe, et l'animal périrait, comme une lampe s'éteint lorsqu'elle manque de nourriture.

Les preuves de cette identité d'effets entre la respiration et la combustion se déduisent immédiatement de l'expérience. En effet, l'air qui a servi à la respiration ne contient plus, à la sortie du poumon, la même quantité d'oxygène; il renferme non seulement du gaz acide carbonique, mais encore beaucoup plus d'eau qu'il n'en contenait avant l'inspiration. Or, comme l'air vital ne peut se convertir en acide carbonique que par une addition de carbone ; qu'il ne peut se convertir en eau que par une addition d'hydrogène; que cette double combinaison ne peut s'opérer sans que l'air vital perde une partie de son calorique spécifique, il en résulte que l'effet de la respiration est d'extraire du sang une portion de carbone et d'hydrogène, et d'y déposer à la place une portion do son calorique spécifique, qui, pendant la circulation, se distribue avec le sang dans toutes les parties de l'économie animale, et entretient cette température à peu près constante qu'on observe dans tous les animaux qui respirent.

On dirait que cette analogie qui existe entre la combustion et la respiration n'avait point échappé aux poètes,

562 LAVOISIERr

OU plutôt aux philosophes de Tantiquité, dont ils étaient les interprètes et les organes. Ce feu dérobé du ciel, ce flambeau de Prométhée, ne présente pas seulement une idée ingénieuse et poétique, c'est la peinture fidèle des opérations de la nature, du moins pour les animaux qui respirent : on peut donc dire, avec les anciens, que le flambeau de la vie s'allume au moment où l'enfant respire pour la première fois, et qu'il ne s'éteint qu'à sa mort.

En considérant des rapports si heureux, on serait quelquefois tenté de croire qu'en effet les anciens avaient pénétré plus avant que nous ne le pensons dans le sanctuaire des connaissances, et que la fable n'est véritablement qu'une allégorie, sous laquelle ils cachaient les grandes vérités de la médecine et de la physique....

Tant que nous n'avons considéré dans la respiration que la 'Seule consommation de l'air, le sort du riche et celui du pauvre était le même ; car l'air appartient également à tous et ne coûte rien à personne ; l'homme de peine qui travaille davantage jouit même plus complètement de ce bienfait de la nature. Mais maintenant que l'expérience nous apprend que la respiration est une véritable combustion, qui consume à chaque instant une portion de la substance de l'individu ; que cette consommation est d'autant plus grande que la circulation et la respiration sont plus accélérées, qu'elle augmente à proportion que l'individu mène une vie plus laborieuse et plus active, une foule de considérations morales naissent comme d'elles-mêmes de ces résultats de la physique.

Par quelle fatalité arrive-t-il que l'homme pauvre, qui vit du travail de ses bras, qui est obligé de déployer pour sa subsistance tout ce que la nature lui a donné de forces, consomme plus que l'homme oisif, tandis que ce dernier a moins besoin de réparer? Pourquoi, par un contraste choquant, l'homme riche jouit-il d'une abondance qui ne lui est pas physiquement nécessaire et qui semblait destinée pour l'homme laborieux? Gardons-nous cependant

de calomnier la nature, et de Taccuser des fautes qui tiennent sans doute à nos institutions sociales et qui peutêtre en sont inséparables. Contentons-nous de bénir la philosophie et Thumanité, qui se réunissent pour nous promettre des institutions sages, qui tendront à rapprocher les fortunes de l'égalité, à augmenter le prix du travail, à lui assurer sa juste récompense, à présenter à toutes les classes de la société, et surtout aux classes indigentes, plus de jouissances et plus de bonheur. Faisons des vœux surtout pour que l'enthousiasme et l'exagération qui s'emparent si facilement des hommes réunis en assemblées nombreuses, pour que les passions humaines qui entraînent la multitude si souvent contre son propre intérêt, et qui comprennent dans leur tourbillon le sage et le philosophe comme les autres hommes, ne renversent pas un ouvrage entrepris dans de si belles vues, et ne détruisent pas l'espérance de la patrie.

L'ordre physique, assujetti à des lois immuables, arrivé dès longtemps à un état d'équilibre que rien ne peut déranger, n'est point sujet à ces mouvements tumultueux que présente quelquefois l'ordre moral. C'est une chose vraiment admirable que ce résultat de forces continuellement en équilibre qui s'observent à chaque pas dans l'économie animale, et qui permettent à l'individu de se prêter à toutes les circonstances où le hasard le place. L'homme, à cet égard, a été plus favorisé par la nature qu'aucun des autres animaux; il vit également dans toutes les températures et dans tous les climats : son tempérament se prête au mouvement et au repos, à l'abstinence comme aux excès de nourriture; presque tous les aliments lui sont bons, soit qu'ils soient succulents, soit qu'ils ne le soient pas ; soit qu'ils appartiennent à un règne ou à un autre. Se trouve-t-il dans un climat froid? d'un côté, l'air étant plus dense, il s'en décompose une plus grande quantité dans le poumon ; plus de calorique se dégage et va réparer la perte qu'occasionne le refroi-

dissement extérieur. D'un autre côté, la transpiration diminue; il se fait moins d'évaporation, donc moins de refroidissement. Le môme individu passe-t-il dans une température beaucoup plus chaude? Tair est plus raréfié, il ne s'en décompose plus une aussi grande quantité, moins de calorique se dégage dans le poumon, une transpiration abondante qui s'établit enlève tout l'excédent de calorique que fournit la respiration; et c'est ainsi que s'établit cette température à peu près constante de 32» {thermomètre de Réaumur)^ que plusieurs quadrupèdes, et que l'homme particulièrement, conservent dans quelque circonstance qu'ils se trouvent.

Il existe de semblables compensations, qui permettent k l'homme de passer successivement, suivant ses besoins et sa volonté, d'une vie active à une vie tranquille. Se tient-il dans un état d'inaction et de repos? la circulation est lente, ainsi que la respiration ; il consomme moins d'air ; il exhale par le poumon moins de carbone et d'hydrogène, et conséquemment il a besoin de moins de nourriture.

Est-il obligé de se livrer à des travaux pénibles? la respiration s'accélère; il consomme plus d'air, il perd plus d'hydrogène et de carbone, et, conséquemment, il a besoin de réparer plus souvent et davantage par la nutrition.

En rapprochant ces réflexions des résultats qui les ont précédées, on voit que la machine animale est principalement gouvernée par trois régulateurs principaux : la respiration, qui consomme de l'hydrogène et du carbone et qui fournit du calorique; la transpiration, qui augmente ou qui diminue, suivant qu'il est nécessaire d'emporter plus ou moins de calorique; enfin la digestion, qui rend au sang ce qu'il perd parla respiration et la transpiration.

.... Nous terminerons ce mémoire par une réflexion consolante. Il n'est pas indispensable, pour bien mériter de riiumanité et pour payer son tribut à la patrie, d'être

La C0MI>0S1T10N DE l'eau. 565

appelé à ces fonctions publiques et éclatantes qui concourent à l'organisation et à la régénération des empires. Le physicien peut aussi, dans le silence de son laboratoire et de son cabinet, exercer des fonctions patriotiques; il peut espérer, par ses travaux, de diminuer la masse des maux qui affligent l'espèce humaine; d'augmenter ses jouissances et son bonheur, et n'eût-il contribué, par les routes nouvelles qu'il s'est ouvertes, qu'à prolonger de quelques années, de quelques jours même, la vie moyenne des hommes, il pourrait aspirer aussi au titre glorieux de bienfaiteur de l'humanité. (Lavoisier, Œuvres, t. 11, p. 688.)

Mémoire dans lequel on a pour objet de prouver que Peau n'est point une substance simple, un élément proprement dit, mais qu'elle est susceptible de décomposition et de recomposition K

Y a-t-il plusieurs espèces d'airs inflammables? ou bien celui que nous obtenons est-il toujours le même, plus où moins mélangé, plus ou moins altéré par l'union de différentes substances qu'il est susceptible de dissoudre? C'est une question que je n'entreprendrai pas de résoudre dans ce moment; il me suffira de dire que l'air inflammable dont j'entends parler dans ce mémoire est celui qu'on obtient, soit de la décomposition de l'eau par le fer seul, soit de la dissolution du fer et du zinc dans les acides vitriolique et marin; que, comme il paraît prouvé que, dans tous les cas, cet air vient originairement de l'eau, je l'appellerai, lorsqu'il se présentera dans l'état aériforme, air inflammable aqueux, et, lorsqu'il sera engagé

1. Ce mémoire a été lu h la rentrée publique de la Saint-Martin 1183; depuis, on y a fait quelques additions relatives au travail fait en commun avec M. Meusnier, sur le même objet. {Mémoires de l* Académie des sciences, année 1781, p. 468.)

dans quelque combinaison, principe inflammable aqueux, La suite de ce mémoire éclaircira ce que ce preipier énoncé peut présenter d'obscur. Cet air pèse douze fois et demie moins que Tair commun, lorsqu'il est porté au dernier degré de pureté dont il est susceptible ; c'est au moins ce qui résulte des expériences que nous avons faites en commun, M. Meusnier et moi, et qui sont imprimées dans ce volume ; mais il est souvent mêlé d'air fixe ou acide charbonneux, dont il est difficile de séparer les dernières portions; plus souvent encore il tient de la substance charbonneuse en dissolution, et sa pesanteur spécifique en est considérablement augmentée.

Si on brûle ensemble sous une cloche de verre, au moyen des caisses pneumatiques que j'ai décrites dans un mémoire particulier, un peu moins de deux parties d'air inflammable aqueux, contre une d'air vital, en supposant que l'un et l'autre soient parfaitement purs, la totalité des deux airs est absorbée, et l'on trouve, à la surface du mercure sur lequel se fait cette expérience, une quantité d'eau égale en poids à celui des deux airs qu'on a employés : je suppose, comme je l'ai dit, que les deux airs soient parfaitement purs (et c'est une condition, il est vrai, difficile à obtenir); mais, dans le cas de mélange, il y a un résidu plus ou moins considérable, et il y a, dans le poids de l'eau qui s'est formée, un déficit égal à celui de ce résidu.

L'eau qu'on obtient par ce procédé est parfaitement pure et dans l'état d'eau distillée; quelquefois elle est imprégnée d'une légère portion d'air fixe, et c'est une preuve alors, ou que l'air inflammable aqueux tenait de la substance charbonneuse en dissolution, ou que l'un des deux airs était mélangé d'air fixe.

Tel est, en général, le résultat de la combustion de l'air vital et de l'air inflammable ; mais comme on a voulu élever quelque doute sur l'antériorité de cette découverte, je me crois obligé d'entrer dans quelques détails sur la

suite des expériences qui m'y ont conduit. Les premières tentatives qui aient été faites pour déterminer la nature du résultat de la combustion de Tair inflammable remontent à 1776 ou 1777. A cette époque, M. Macquer ayant présenté une soucoupe de porcelaine blanche à la flamme de l'air inflammable qui brûlait tranquillement à Torifice d'une bouteille , il observa que cette flamme n'était accompagnée d'aucune fumée fuligineuse ; il trouva seulement la soucoupe mouillée de gouttelettes assez sensibles d'une liqueur blanche comme de l'eau, et qu'il a reconnue, ainsi que M. Sigaud de la Fond, qui assistait à cette expérience, pour de l'eau- pure. (Voir Dictionnaire de Chimie^ seconde édition, article gaz inflammable.) Je n'eus pas connaissance alors de l'expérience de M. Macquer, et j'étais dans l'opinion que l'air inflammable, en brûlant, devait donner de l'acide vitriolique ou de l'acide sulfureux. M. Bucquet, au contraire, pensait qu'il en devait résulter de l'air fixe. Pour éclaircir nos doutes, nous remplîmes, au mois de septembre 1777, M. Bucquet et moi, d'air inflammable obtenu par la dissolution du fer dans l'acide vitriolique, une bouteille de cinq à six pintes; nous la retournâmes, l'ouverture en haut, et, pendant que l'un de nous allumait l'air avec une bougie à l'orifice de la bouteille, l'autre y versa très promptement, h travers la flamme même, deux onces d'eau de chaux; l'air brûla d'abord paisiblement à l'ouverture du goulot, qui était fort large ; ensuite la flamme descendit dans l'intérieur de la bouteille, et elle s'y conserva encore quelques instants. Pendant tout le temps que la combustion dura, nous ne cessâmes d'agiter l'eau de chaux et de la promener dans la bouteille, afin de la mettre, le plus qu'il serait possible, en contact avec la flamme ; mais la chaux ne fut point précipitée ; l'eau de chaux ne fit que louchir très légèrement, en sorte que nous reconnûmes évidemment que le résultat de la combustion de l'air inflammable et de l'air atmosphérique n'était point de l'air fixe.

Cette expérience, qui détruisait l'opinion de M. Bucquet, ne suffisait pas pour établir la mienne : j'étais, en conséquence, curieux de la répéter et d'en varier les circonstances, de manière à la confirmer ou à la détruire. Ce fut dans l'hiver de 1781 à 1782 que je m'en occupai, et M. Gingembre, déjà connu de l'Académie, voulut bien être mon coopérateur pour une expérience qu'il m'était impossible de faire seul. Nous prîmes une bouteille de six pintes, que nous remplîmes d'air inflammable ; nous rallumâmes très promptement, et nous y versâmes en même temps deux onces d'eau de chaux; aussitôt nous bouchâmes la bouteille avec un bouchon de liège, traversé d'un tube de cuivre terminé en pointe, et qui correspondait, par un tuyau flexible, avec une caisse pneumatique remplie d'air vital. Le bouchon ayant interrompu le contact de lair inflammable et de l'air de l'atmosphère, la surface de lair inflammable cessa de brûler, mais il se forma à l'extrémité du tube de cuivre, dans l'intérieur de la bouteille, un beau dard de flamme très brillant, et nous vîmes avec beaucoup de plaisir l'air vital brûler dans l'air inflammable, de la même manière et avec les mêmes circonstances que l'air inflammable brûle dans l'air vital. Nous continuâmes assez longtemps cette combustion, en agitant Teau de chaux et en la promenant dans la bouteille sans qu'elle donnât la moindre apparence de précipitation; enfin une légère détonation qui se fit, et que nous attribuâmes à quelque portion d'air commun qui sans doute était rentré, éteignit la flamme et mit fin à l'expérience.

Nous répétâmes deux fois cette expérience, en substituant à l'eau de chaux, dans l'une, de l'eau distillée, dans l'autre, de l'alcali affaibli; Feau, après la combustion, se trouva aussi pure qu'auparavant; elle ne donnait aucun signe d'acidité, et la liqueur alcaline était précisément dans le même état qu'elle était avant l'expérience.

Ces résultats me surprirent d'autant plus, que j'avais antérieurement reconnu que, dans toute combustion, il se

formait un acide, que cet acide était Tacide vitriolique, si Ton brûlait du soufre, l'acide phosphorique, si Ton brûlait du phosphore, Tair fixe, si Ton brûlait du charbon ; et que Tanalogie m'avait porté invinciblement à conclure que la combustion de l'air inflammable devait également produire un acide.

Cependant rien ne s'anéantit dans les expériences; la seule matière du feu, de la chaleur et de la lumière, a la propriété de passer à travers les pores des vaisseaux ; les deux airs, qui sont des corps pesants, ne pouvaient donc avoir disparu, ils ne pouvaient être anéantis : de là la nécessité de faire les expériences avec plus d'exactitude et plus en grand. Je fis construire en conséquence une seconde caisse pneumatique, afin que. Tune fournissant l'air inflammable, l'autre l'air vital, on pût continuer plus longtemps la combustion ; au lieu d'un simple ajutoir de cuivre, j'en fis faire un double destiné à conduire les deux airs; des robinets, adaptés à chacun, donnaient la facilité de ménager à volonté les quantités d'airs : ces deux ajutages, ou plutôt ce double ajutage, car il n'en formait qu'un à deux tuyaux, s'appliquait à frottement à la tubulure supérieure de la cloche où devait se faire l'expérience ; il avait été usé dessus de la même manière qu'on use un bouchon de cristal pour l'ajuster à un flacon.

Ce fut le 24 juin 1783 que nous fîmes cette expérience, M. de Laplace et moi, en présence de MM. Le Roi, de Vandermonde, de plusieurs autres académiciens, et de M. Blagden, aujourd'hui secrétaire de la Société Royale de Londres; ce dernier nous apprit que M. Cavendish avait déjà essayé, à Londres, de brûler de l'air inflammable dans des vaisseaux fermés, et qu'il avait obtenu une quantité d'eau très sensible.

Nous commençâmes d'abord à chercher, par voie de tâtonnement, quelle devait être l'ouverture de nos robinets pour fournir la juste proportion des deux airs ; nous y parvînmes aisément en observant la couleur et l'éclat du

dard de flamme qui se formait au bout de Tajutoir; la juste proportion des deux airs donnait la flamme la plus lumineuse et la plus belle. Ce premier point trouvé, nous introduisîmes Tajutoir dans la tubulure de la cloche, laquelle était plongée sur du mercure, et nous laissâmes brûler les airs jusqu'à ce que nous eussions épuisé la provision que nous en avions faite : dès les premiers iftstants, nous vîmes les parois de la cloche s'obscurcir et se couvrir de vapeurs; bientôt elles se rassemblèrent en gouttes, et ruisselèrent de toutes parts sur le mercure, et, en quinze ou vingt minutes, sa surface s'en trouva couverte. L'embarras était de rassembler cette eau; mais nous y parvînmes aisément en passant une assiette sous la cloche sans la sortir du mercure, et en versant ensuite l'eau et le mercure dans un entonnoir de verre : en laissant ensuite couler le mercure, l'eau se trouva réunie dans le tube de l'entonnoir; elle pesait un peu moins de o gros.

Cette eau, soumise à toutes les épreuves qu'on put imaginer, parut aussi pure que l'eau distillée : elle ne rougissait nullement la teinture de tournesol; elle ne verdissait pas le sirop^ de violettes; elle ne précipitait pas l'eau de chaux; par tous les réactifs connus, on ne put y découvrir le moindre indice de mélange.

Comme les deux airs étaient conduits des caisses pneumatiques à la cloche par des tuyaux flexibles de cuir, et qu'ils n'étaient pas absolument imperméables à l'air, il ne nous a pas été possible de nous assurer de la quantité exacte des deux airs dont nous avions ainsi opéré la combustion ; mais, comme il n'est pas moins vrai en physique qu'en géométrie que le tout est égal à ses parties, de ce que nous n'avions obtenu que de l'eau pure dans cette expérience, sans aucun autre résidu, nous nous sommes crus en droit d'en conclure que le poids de cette eau était égal à celui des deux airs qui avaient servi à la former. On ne pourrait faire qu'une objection raisonnable contre cette conclusion : en admettant que l'eau qui s'était formée

LA COMPOSITION DE l'EAU. 571

était égale en poids aux deux airs, c'était supposer que la matière de la chaleur et de la lumière qui se dégage en grande abondance dans cette opération, et qui passe à travers les pores des vaisseaux, n'avait pas de pesanteur : or on pouvait regarder cette supposition comme gratuite. Je me suis donc trouvé engagé dans cette question importante, savoir si la matière de la chaleur et de la lumière a une pesanteur sensible et appréciable dans les expériences physiques, et j'ai été déterminé pour la négative, d'après des faits qui me paraissent très concluants, et que j'ai exposés dans un mémoire déposé depuis plusieurs mois au secrétariat de l'Académie.

Comme l'expérience dont je viens de donner les détails avait acquis beaucoup de publicité, nous en rendîmes compte dès le lendemain 25 à l'Académie, et nous ne balançâmes pas à en conclure que l'eau n'est point une substance simple, et qu'elle est composée poids pour poids d'air inflammable et d'air vital.

Nous ignorions alors que M. Monge s'occupât du même objet, et nous ne l'apprîmes que quelques jours après par une lettre qu'il adressa à M. Vandermonde, et que ce dernier lut â l'Académie; il y rendait compte d'une expérience du même genre, et qui lui a donné un résultat tout semblable. L'appareil de M. Monge est extrêmement ingénieux : il a apporté infiniment de soin à déterminer la pesanteur spécifique des deux airs ; il a opéré sans perte, de sorte que son expérience est beaucoup plus concluante encore que la nôtre, et ne laisse rien à désirer : le résultat qu'il a obtenu a été de l'eau pure, dont le poids s'est trouvé, à très peu de chose près, égal à celui des deux airs.

En rapprochant le résultat de ces premières expériences de ceux que nous avons obtenus, M. Meusnier et moi, dans des expériences faites postérieurement en commun, et dont je parlerai bientôt, il paraîtrait que la proportion en volume du mélange des deux airs, en les supposant

572 LavoisieH.

Tun et l'autre dans leur plus grand degré de pureté, est de 12 parties d'air vital, et de 22,924345 d'air inflammable ; mais on ne peut disconvenir qu'il ne reste encore quelque incertitude sur l'exactitude de cette proportion. En partant, au surplus, de cette donnée, qui ne doit pas s'écarter de beaucoup du vrai, et en supposant qu'à 28 pouces de pression et à 10 degrés du thermomètre, l'air vital pèse 0 grain, 47317 le pouce cjibe, et l'air inflammable 0 grain, 037449, ainsi qu'il résulte des expériences faites avec M. Meusnier, on trouve qu'une livre d'eau est composée ainsi qu'il suit :

Livres.

Air vital ou plutôt principe oxygine 0,86866213

Air inflammable, ou plutôt principe inflammable de l'eau 0,13133727

Total 1,00000000

Ces nombres, exprimés en fractions vulgaires de livres, reviennent à :

Onces. Gros. Grains.

Principe oxygine 13 1 13,6

Principe inflammable 2 0 58,4

Total 16 » -

Enfin, en réduisant ces quantités au volume, on trouve, pour les quantités de pouces cubiques de chacun des deux airs :

Pouces eabiqaes.

Air vital 16919,67

Air inflammable 32321,29

Total 49240,36

Cette seule expérience de la combustion des deux airs, et leur conversion en eau, poids pour poids, ne permettait guère de douter (fue cette substance, regardée jusqu'ici comme un élément, ne fût un corps composé ; mais pour constater une vérité de cette importance, un seul fait ne

suffisait pas; il fallait multiplier les preuves, et, après avoir composé artificiellement de Teau, il fallait la décomposer : je m'en suis occupé pendant les vacances de 1783, et j*ai rendu compte très sommairement du succès de mes tentatives, dans un mémoire lu à la rentrée publique de la Saint-Martin, et dont l'extrait a été publié dans plusieurs journaux.

Je fis observer alors que, si véritablement Teau était composée, comme l'annonçait la combustion des deux airs, de l'union du principe oxygine avec le principe inflammable aqueux, on ne pouvait la décomposer, et obtenir séparément l'un de ses principes sans présenter à l'autre une substance avec laquelle il eût plus d'affinité : le principe inflammable aqueux ayant plus d'affinité avec le principe oxygine qu'avec aucun autre corps comme je le ferai voir dans mon mémoire sur les affinités, ce n'était pas par ce latus que pouvait être tentée la décomposition; c'était donc le principe oxygine qu'il fallait attaquer. Je savais, à cet égard, par des expériences déjà connues, que le fer, le zinc et le charbon avaient une grande affinité avec lui ; en effet, M. Bergman nous avait appris, dans son analyse du fer, que la limaille de ce métal se convertissait, dans l'eau distillée seule, en éthiops martial, et qu'en même temps il se dégageait une grande quantité d'air inflammable; d'un autre côté, M. l'abbé Fontana, ayant éteint des charbons ardents dans de l'eau, sous une cloche remplie d'eau, en avait retiré une quantité notable d'air inflammable; et M. Sage m'avait communiqué une observation qui lui avait été envoyée d'Allemagne par MM. Hassenfratz, Stoultz et d'Hellan court, élèves de l'École des Mines; il en résultait que du fer rouge éteint dans l'eau, sous une cloche, comme M. l'abbé Fontana l'avait fait pour le charbon, donnait également de l'air inflammable; enfin M. de Laplace, qui était au courant de mes expériences, qui les avait partagées souvent, et qui m'aidait de ses conseil?^,

m'avait répété bien des fois qu'il ne doutait pas que Vair inflammable qui se dégageait de la dissolution du fer et du zinc, dans l'acide vitriolique et l'acide marin, ne fût dû à la décomposition de l'eau.

Il se fondait sur les raisons suivantes, dont il me fit part dans le mois de septembre 1783. Je vais transcrire ses propres expressions : « Par l'action des acides, le métal se dissout sous forme de chaux, c'est-à-dire uni à l'air vital, et, relativement au fer, cette quantité d'air forme le quart ou le tiers de son poids. La dissolution ayant également lieu dans les vaisseaux fermés, il est visible que l'air vital n'est point fourni par l'atmosphère ; il ne l'est pas non plus par l'acide; car on sait, d'après les expériences de M. Lavoisier, que l'acide vitriolique, privé d'une partie de l'air vital qu'il renferme, donne de l'acide sulfureux ou du soufre; or on n'a aucun de ces deux résultats lorsqu'on dissout le fer dans de l'acide vitriolique suffisamment affaibli : d'ailleurs, ce qui prouve que l'acide n'est point altéré par son action sur le fer, c'est qu'après cette action il faut, pour le saturer, ainsi que M. Lavoisier l'a constaté, employer la même quantité d'alcali. Il ne reste donc que l'eau à laquelle on puisse attribuer l'air vital qui s'unit au métal dans sa dissolution; elle se décompose donc, et son principe inflammable se développe sous forme d'air : il suivait de là que, si, par la combustion, on combinait de nouveau ce même principe avec l'air vital, on reproduirait l'eau qui s'est décomposée ; cette conséquence étant confirmée par plusieurs expériences incontestables, elle fournit une nouvelle preuve de la décomposition de l'eau par l'action des acides sur les métaux, lorsqu'il en résulte de l'air inflammable.

« La considération de cet air nous conduit encore au même résultat; car il n'est point dû aux acides qui, pomme nous venons de l'observer, n'éprouvent point d'altération dans leur action sur les métaux; et, s'il

venait des 'métaux mêmes, on devrait également obtenir de l'air inflammable par l'action de Tacide nitreux. On pourrait, à la vérité, supposer que cet air entre dans la formation de Tair nitreux qui se dégage dans cette opération; mais alors Tair inflammable devrait reparaître, lorsqu'en combinant l'air nitreux avec l'air vital on reproduit l'acide nitreux; d'ailleurs, l'action de l'acide nitreux sur le mercurjB développe de l'air nitreux ; il ne paraît pas cependant que le mercure lui fournisse de l'air inflammable, puisque la chaux mercurielle qui a résulté de cette action se revivifie sans addition d'air inflammable et par la simple chaleur. Les considérations sur les bases des airs vital et inflammable, dont l'une se combine et dont l'autre se développe dans les dissolutions métalliques, se réunissent donc pour faire voir que l'eau se décompose dans ces opérations. »

Toutes ces considérations réunies ne me permettaient pas de douter que les métaux n'exerçassent une action marquée sur l'eau, et, pour la constater, je commençai mes expériences par le fer.

Je remplis des jarres de mercure; j'y fis ensuite passer de petites quantités d'eau distillée qui avait bouilli, et de la limaille de fer bien pure, en différentes proportions, et je laissai le tout en repos pendant plusieurs mois : je reconnus bientôt que ces deux substances avaient une action réciproque l'une sur l'autre ; il se détacha peu à peu de la limaille une poudre noire très légère; la quantité s'en augmenta, et, au bout de quelques mois, presque toute la limaille de fer, dans les jarres au moins où je n'en avais introduit qu'une petite quantité, se trouva convertie en éthiops martial; en même temps il s'était dégagé une quantité d'air inflammable très considérable, qui s'était rassemblée en haut des vaisseaux, et qui se trouva très pure : à l'égard des jarres où la quantité de limaille de fer était plus considérable, il s'y dégagea plus d'air inflammable; mais je fus obligé d'ipterrompre avant

que la totalité de la limaille fût convertie en éthiops, à cause de la lenteur de l'opération.

En rapprochant le résultat de ces différentes expériences, je reconnus qu'un quintal, ou cenjt livres de limaille de fer, acquéraient, en se convertissant ainsi en éthiops par la seule action de Teau, vingt-cinq livres d'augmentation de poids, et qu'il se dégageait en même temps 538 pieds cubes | d'air inflammable très léger, pesant 3 livres 12 onces 3 gros 60 grains; ces quantités sont même au moins du douzième plus fortes, quand on opère avec du fer parfaitement pur et qui ne contient aucune portion de principe oxygine.

Pendant que je m'occupais de ces expériences, M. Blagden, qui était à Paris, nous donna une connaissance très exacte des expériences faites par M. Priestley sur la revivifîcation des chaux métalliques dans l'air inflammable; M. Magellan et plusieurs autres physiciens anglais en avaient déjà écrit à différents membres de l'Académie ; ces expériences me confirmèrent de plus en plus dans l'opinion où j'étais, que l'eau était un corps composé : voici la manière dont opère M. Priestley.

Il emplit d'air inflammable, tiré du fer par l'acide vitriolique, une cloche de verre placée sur la tablette de l'appareil pneumato-chimique à l'eau; il y introduit, à travers l'eau, du minium qu'il a fait préalablement bien chauffer pour en chasser tout l'air ; ce minium est placé sur un tesson de creuset, et soutenu par un support; enfin, il fait tomber sur la chaux métallique le foyer d'une lentille de verre : d'abord la chaux se sèche par la chaleur de la lentille; ensuite le plomb se revivifie; en même temps l'air inflammable est absorbé, et on parvient ainsi à en faire disparaître des quantités très considérables. Il est impossible, dans l'appareil de M. Priestley, de pousser cette expérience jusqu'au bout, c'est-à-dire jusqu'à ce que tout l'air inflammable ait disparu, parce qu'on serait forcé de faire tomber le foyer sur les parois

mêmes de la cloche, et qu'elle se casserait infailliblement; d'ailleurs, la chaux de plomb serait elle-même submergée; mais, malgré cette difficulté, M. Priestley est parvenu à réduire 101 mesures d'air inflammable à 2, et ce restant était encore de l'air inflammable pur. Il a conclu de cette expérience que l'air inflammable se combinait avec le plomb pour le revivifier, et que, par conséquent, l'air inflammable et le phlogistique n'était qu'une seule et même chose, comme Tavait annoncé M. Kirwan.

J'observai que M. Priestley n'a pas fait attention à une circonstance capitale qui a lieu dans cette expérience, c'est que le plomb, loin d'augmenter de poids, diminue au contraire de près d'un douzième : il s'en dégage donc une substance quelconque ; or cette substance est nécessairement de l'air vital, dont le minium contient près d'un douzième. Mais, d'un autre côté, il ne reste, après cette opération, de fluide élastique d'aucune espèce; non seulement on ne retrouve pas dans la cloche d'air vital, mais l'air inflammable lui-même qui la remplissait disparaît : donc les produits ne sont plus dans l'état aériforme ; et, puisque, d'un autre côté, il est prouvé que l'eau est un composé d'air inflammable et d'air déphlogistiqué, il est clair que M. Priestley a formé de l'eau sans s'en douter.

.... Le fer, par la voie humide, m'ayant donné, ainsi que je l'ai déjà exposé, des signés d'une action non équivoque sur l'eau, nous résolûmes, M. Meusnier et moi, de suivre cette indication; mais, comme la production de l'air inflammable à froid était extrêmement lente, que je n'en avais même obtenu que des volumes peu considérables, nous pensâmes qu'il était important de tenter cette expérience à un degré de chaleur beaucoup plus fort, et que ce serait probablement un moyen d'abréger beaucoup le temps de l'expérience.

Nous étions confirmés dans cette opinion : 1° parce que l'affinité du fer pour le principe oxygine augmente à mesure qu'il est plus échauffé ; 2^ parce que la chaleur

produit un effet contraire sur les deux principes de Teau, et que nous ne pouvions douter que leur adhérence entre eux ne diminuât à un certain degré de ciialeur ; 3<» enfin, parce que la matière de la chaleur étant un des éléments nécessaires à la formation des fluides aériformes, c'était se placer dans des circonstances favorables, que d'opérer à un degré de chaleur considérable. La difficulté était de faire éprouver à Teau un degré supérieur à celui de l'ébullition : on sait que ce fluide se vaporise à 80 degrés du thermomètre de Réaumur, quand il n'est chargé que de 28 pouces de mercure. Nous n'avions donc que deux moyens de remplir notre objet : ou en faisant supporter à l'eau un très grand degré de pression dans un appareil analogue à la machine de Papin, ou en la prenant dans l'état de vapeur. Le premier de ces moyens nous parut trop dangereux, et nous nous arrêtâmes au second. Nous prîmes en conséquence un canon de fusil dont on avait ôté la culasse, c'est-à-dire qui était ouvert par les deux bouts; comme nous le destinions à éprouver un grand degré de chaleur, pour éviter la calcination extérieure, nous le recouvrîmes en dehors, dans toute sa région moyenne, avec deux couches de fil de fer tournées en spirales, et appliquâmes par-dessus une couche d'un lut formé avec de la terre grasse, du sable et de la poudre de charbon ; nous fîmes passer ce canon à travers un fourneau, en l'inclinant de quelques degrés avec l'horizon, afin de donner à l'eau une pente suffisante pour la déterminer à couler; un entonnoir de fer-blanc, dont la queue était garnie d'un robinet, s'ajustait et se lutait solidement à l'extrémité la plus élevée du canon, tandis que l'extrémité inférieure répondait à un serpentin d'étain ; enfin, au bas du serpentin était lu té un flacon tubulé, destiné à recevoir la liqueur qui pourrait s'écouler, et en même temps à transmettre par un tuyau adapté et luté à la tubulure les produits aériformes dans l'appareil pneumato-chimique. Tous ces détails sont rendus sensibles

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dans la planche jointe au mémoire que nous avons donné en commun, M. Meusnier et moi. (Voir pi. III.) Comme les canons du fusil sont rarement assez longs pour ce genre d'expériences, nous avons souvent été obligés d'y faire ajouter des bouts de tuyaux de cuivre jaune brasé; et, comme il n'y a que le milieu du canon qui supporte Tardeur du feu dans ces expériences, la chaleur, dans l'endroit des soudures, n'était pas assez forte pour qu'elles en souffrissent.

Cet appareil nous a donné lieu de faire les observations qui suivent : si, lorsque le canon de fusil est rouge et incandescent, on y laisse couler de l'eau goutte à goutte et en très petite quantité, elle s'y décompose en entier, et il n'en ressort aucune portion par l'ouverture inférieure du canon ; le principe oxygine de l'eau se combine avec le fer et le calcine ; en même temps le principe inflammable aqueux, devenu libre, passe dans l'état aériforme, et avec une pesanteur spécifique qui est environ de deux vingt-cinquièmes de celle de l'air commun. Dans le commencement de l'expérience, la production d'air inflammable est très rapide; elle se ralentit bientôt ensuite, et elle arrive à une uniformité qui dure pendant plusieurs heures; enfin, au bout de huit à dix heures, plus ou moins, suivant l'épaisseur du canon, le passage de l'air inflammable se ralentit, et l'eau finit par ressortir en totalité du canon, comme elle y était entrée, sans se décomposer. Si cette opération a été poussée jusqu'au bout, toute la substance du fer qui formait le canon du fusil se trouve convertie en une substance noire brillante, cristallisée en facettes comme la mine de fer spéculaire ; cette substance est fragile et cassante, médiocrement attirable à l'aimant; on peut la réduire en poudre dans un mortier, et elle ne diffère alors en rien de ce qu'on désigne, en chimie et en pharmacie, sous le nom d'éthiops martial : cette matière occupe un volume beaucoup plus considérable que le fer qui a servi à la former; le canon de fusil

se trouve en conséquence augmenté d'épaisseur, et son diamètre intérieur considérablement diminué. Le fer, dans cette expérience, acquiert une augmentation de poids de 25 à 30 livres par quintal, mais ce n'est pas par cet appareil qu'on peut en déterminer exactement la quantité, parce que, quelque précaution que l'on prenne, il s'opère une calcination plus ou moins forte du fer à l'extérieur du canon, et qu'il est impossible de savoir si l'augmentation de poids observée appartient à la calcination intérieure ou à celle extérieure. (Lavoisier, t. II, p. 334.)