CHAPITRE PREMIER

HISTOIRE DE LA DÉCOUVERTE DE LA COMPOSITION DE L'EAU A LA FIN DO XVIIIe SIÈCLE. — LAVOISIER, MACQUER, BUCQUET, SIGAUD DE LAFOND. — RÔLE DE CAVENDISH, DE PRIESTLEY ET DE JAMES WATT DANS LA DÉCOUVERTE DE LA COMPOSITION DE l'eAU. — EXPÉRIENCE DE LA SYNTHÈSE DE L'EAU PAR MONGE, LAVOISIER ET LAPLACE. — ANALYSE DE L'EAU PAR LE FER, EXÉCUTÉE PAR LA- VOISIER ET MEUSNIER.

Pour comprendre et suivre tous les faits que nous avons à développer concernant l'emploi industriel de l'eau, il importe de bien connaître les propriétés physiques et chimiques de ce liquide, dont le rôle est illimité dans les opérations de l'industrie et des arts, comme dans celles de la nature. Mais avant d'entrer dans l'étude des propriétés physiques et chimiques de l'eau, nous croyons nécessaire de raconter comment on est parvenu à connaître la composition de ce liquide naturel.

C'est à notre immortel Lavoisier qu'est due la découverte de la composition de l'eau ; mais les travaux de plusieurs autres chimistes l'avaient préparée. Il importe à t. in.

l'équité, autant qu'à notre gloire nationale, de bien préciser le rôle de chaque savant dans cette découverte fondamentale, qu'il faut considérer comme une des premières assises sur lesquelles s'éleva presque aussitôt l'édifice tout entier de la chimie.

Il serait hors de propos de mentionner ici les notions vagues, confuses et contradictoires que les chimistes du Moyen âge, de la Renaissance et du xvn8 siècle avaient conçues sur la nature de l'eau. On voit, en lisant les ouvrages de Nicolas Lémery et ceux des chimistes de son temps, c'est-à-dire du xvne siècle, époque à laquelle la chimie commença à se dégager des entraves de l'alchimie, que sur cette question la science n'avait pas fait un pas depuis les anciens. Comme l'avaient pensé les anciens philosophes de la Grèce, Thalès et Aristote, on regardait, au xvn6 siècle, l'eau comme un corps élémentaire, c'est-à-dire ne renfermant autre chose que sa propre substance. Il est curieux de voir qu'après dix-neuf siècles (en partant d'Aristote, né 384 ans avant Jésus-Christ), on en fût encore à la vieille conception grecque, d'après laquelle tous les corps étaient formés de quatre éléments, à savoir : l'eau, la terre, l'air et le sel, auxiSS

quels seulement, au Moyen âge, on avait adjoint le soufre et le mercure.

Au xvne siècle, l'eau était donc toujours regardée comme un corps simple. 11 y eut, au milieu du siècle suivant, de longues diseussions et d'interminables expériences sur la prétendue conversion de l'eau en terre. En faisant bouillir pendant des mois entiers, de l'eau dans des vases de verre, on observait un dépôt pulvérulent, terreux.

Ce dépôt n'était autre chose que de la silice, c'est-à-dire une des matières constituantes du verre ou de la porcelaine, que l'eau avait enlevée au vase même, pendant une ébullition aussi prolongée. Cette explication nous paraît bien simple aujourd'hui; mais les chimistes de ce temps, en l'absence de tout principe et de toute base théorique, étaient incapables de saisir un fait qui nous paraît aujourd'hui si clair. Les plus grands chimistes du xvme siècle discutèrent pendant vingt ou trente ans sur ce sujet, sans pouvoir s'entendre, et sans que la question fît un pas. Ce fut Lavoisier qui trancha le différend, en mettant hors de doute la provenance de la matière terreuse que l'on recueillait pendant la prétendue conversion de l'eau en terre.

Mais ce n'était là qu'un incident sans importance. La grande question était de savoir si l'eau était un corps simple ou un corps composé, et dans ce dernier cas, quels étaient les éléments de ce corps composé.

C'est à l'année 1781 que l'on peut fixer la date de la découverte de la composition de L'eau, date qu'il faut inscrire parmi les grandes étapes du progrès de l'esprit humain, car ses conséquences dans la science et les arts furent incalculables.

La découverte rationnelle de la composition de l'eau appartient à Lavoisier; elle fut la suite et la conséquence de la découverte de l'oxygène, qu'elle suivit de près.

Le gaz hydrogène était connu depuis assez longtemps lorsque le gaz oxygène fut dé-

couvert, par les efforts réunis de Scheele, de Priestley, de Baumé et de Lavoisier. A peine l'oxygène était-il isolé, que Lavoisier en fit la longue et magnifique étude qui excitera toujours une profonde admiration pour son génie. Lavoisier avait examiné l'action de l'oxygène sur tous les corps que l'on connaissait à cette époque. Son action sur l'hydrogène devait être étudiée par lui avec un soin tout particulier. On comprend, en effet, quel immense intérêt ce grand chimiste avait à connaître le produit résultant de la combinaison de l'hydrogène avec l'oxygène. En vertu d'une idée théorique à laquelle il tenait beaucoup, et qui régna dans la science tant que durèrent le prestige et l'autorité de son nom, Lavoisier croyait que l'oxygène formait des acides en se combinant avec tous les corps. On sait que d'après son étymologie, le mot oxygène signifie engendre-acide (du grec ôijuç, acide, et Y£vvaw5 j'engendre). Assurément rien n'est plus faux que cette idée ; mais les chimistes de l'école de Lavoisier voyaient ainsi les choses. Partant de ce principe, Lavoisier ne doutait pas que le produit de la combustion de l'hydrogène par l'oxygène ne fût un acide. Il croyait que l'hydrogène brûlé par l'oxygène donnerait de l'acide sulfurique.Un de ses collaborateurs ordinaires, Bucquet, croyait que le produit serait de l'acide carbonique. 11 fallait donc faire au plus tôt l'expérience, c'est-à-dire déterminer le produit qui prend naissance par suite de la combustion du gaz hydrogène par l'oxygène.

Cette expérience, il faut le reconnaître, avait été déjà faite, et l'on avait même recueilli le produit de la combinaison de l'hydrogène par l'oxygène, c'est-à-dire de l'eau. Mais ce n'est pas tout que d'observer un fait, il faut en comprendre la signification, il faut en interpréter les résultats, il faut que l'esprit féconde par le raisonnement et l'induction, le phénomène brut que l'on a sous les yeux-, Plus d'un chimiste, avant Lavoi-

sier, avait constaté qu'il se forme de l'eau par la combustion du gaz hydrogène dans l'oxygène pur ou l'oxygène atmosphérique; mais aucun n'en avait conclu que l'eau dont

Fig. 1. — Lavoisicr.

on observait la production dans cette circonstance, provenait de la combinaison du gaz hydrogène (le gaz inflammable comme on l'appelait alors) avec l'oxygène, et que, par conséquent, l'eau était composée des deux gaz hydrogène et oxygène chimiquement combinés.

En 1776, Macquer, professeur de chimie au Jardin des Plantes, à qui l'on doit beaucoup de travaux estimés et un admirable Dictionnaire de chimie (1), avait reconnu qu'il se forme de l'eau pendant que le gaz hydrogène brûle à l'air. Il avait recueilli les gouttelettes qui ruissellent par l'effet de la combustion du gaz hydrogène à l'air, et il s'était assuré que ce liquide était de l'eau pure. Mais il n'était pas allé plus loin ; il n'avait pas approfondi davantage un fait aussi capital; il n'avait pas songé à varier

(I) 2 vol. in-4. Paris, 1778.

sous d'autres formes une expérience aussi frappante; il n'avait pas cherché à pénétrer plus avant les conséquences à en tirer. Macquer faisait pourtant cette expérience avec un savant de profession, avec Sigaud de Lafond, professeur estimé, particulièrement habile dans les expériences de physique et de chimie, et à qui nous devons un excellent recueil, accompagné de planches gravées représentant les appareils de physique et de chimie en usage à la fin du xvme siècle (1).

Comme le montre la figure 3 (page 5), Macquer présentant une soucoupe de porcelaine à la flamme du gaz hydrogène, qui brûlait tranquillement à l'air , à l'extrémité d'une bouteille contenant de l'acide sulfurique, du zinc et de l'eau , observa que cette flamme n'était accompagnée d'aucune fumée, et que la soucoupe était mouillée de gouttelettes d'une liqueur incolore comme de l'eau. 11 examina, avec Sigaud de Lafond, les gouttelettes qui découlaient de la soucoupe ou qui étaient restées sur sa surface, et il reconnut que ce liquide était de l'eau pure. Mais, nous le répétons, il en resta là. Il n'eut recours à aucune hypothèse, à aucune explication pour se rendre compte de la présence de cette eau.

Dans la deuxième édition de son Dictionnaire de chimie, publié en 1781, Macquer raconte son expérience en ces termes :

« Je me suis assuré aussi, en interposant une soucoupe de porcelaine blanche dans la flamme du gaz inflammable brûlant tranquillement à l'orifice d'une bouteille, que cette flamme n'est accompagnée d'aucune flamme fuligineuse, car l'endroit de la soucoupe que léchait la flamme est resté parfaitement blanc; il s'est trouvé seulement mouillé de gouttelettes assez sensibles d'une liqueur blanche comme de l'eau, et qui nous a paru n'être, en effet, que de l'eau pure. »

Puis il passe à autre chose.

Lavoisier, répétant la même expérience, allait faire preuve d'une autre force d'esprit. Nous venons de dire qu'il fit, pour h

(1) Description d'un cabinet de physique. In-8.

première fois, l'expérience de la combustion de l'hydrogène par l'oxygène pour reconnaître si le produit de cette combustion était de l'acide sulfurique, comme il le pen-

Fig. 2.

Macquer .

sait, ou de l'acide carbonique, comme le croyait Bucquet. Le phosphore, le soufre et le charbon, en brûlant par l'oxygène, lui avaient donné des acides, l'hydrogène ne devait-il pas en faire autant?

C'est en 1777, que Lavoisier et Bucquet répétèrent l'expérience de Macquer. Lavoisier raconte ainsi lui-même, cette intéressante expérience :

« Pour éclaircir nos doutes, écrit Lavoisier, nous remplîmes, au mois de septembre 1777, M. Bucquet et moi, d'air inflammable une bouteille de cinq à six pintes; nous la retournâmes l'ouverture en haut, et pendant que l'un de nous allumait avec une bougie l'air inflammable à l'orifice de la bouteille, l'autre y versa très-promptement, à travers la flamme, deux onces d'eau de chaux ; l'air inflammable 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 maintint 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 possible en contact avec la flamme; mais il ne se forma ni nuage de craie ni dépôt. Il ne s'était donc pas formé d'air fixe. »

Quatre années après, c'est-à-dire en 1781, Lavoisier revint à cette expérience, pour bien s'assurer qu'il ne se produisait pas d'air fixe (acide carbonique) par la combustion de l'hydrogène à l'air. Il fit brûler le gaz hydrogène sur l'eau pure, et reconnut que l'eau ne renfermait point d'acide carbonique, après cette combustion. Il fit brûler ce gaz sur une dissolution de potasse caustique, mais rien n'indiqua la présence d'un acide dans l'eau de potasse.

« Ces résultats me surprirent d'autant plus, écrit Lavoisier, que j'avais antérieurement reconnu que, dans toute combustion, il se formait un acide; que cet acide était l'acide vitriolique (sulfurique), si l'on brûlait du soufre; l'acide phosphorique, si l'on brûlait du phosphore; l'air fixe (acide carbonique), si l'on brûlait du charbon. L'analogie 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 matière de la chaleur et de la lumière a seule la propriété de passer à travers les pores des vaisseaux. L'oxygène et l'air inflammable, qui sont des corps pondérables, 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. »

On voit, par ces paroles de Lavoisier, se dessiner nettement la pensée de l'homme de génie à qui l'on doit l'idée de la balance appliquée à l'analyse chimique.

« Bien ne s'anéantit dans les expériences, » dit l'immortel physicien, ou, comme il le dit ailleurs, « rien ne se crée, rien ne s'anéantit ni dans les opérations de l'art, ni dans celles de la nature, et l'on peut poser en principe que, dans toute opération, il y a une égale quantité de matière avant qu'après, et qu'il n'y a que des transformations (1 ). »

(l) Traité Je chimie, page 140, m-80, 2« édition. Paris,

INDUSTRIE DE L'EAU

"Fig. 3. — Expérience de Macquer. Combustion du gaz hydrogène à l'air, contre une sou:oupe de porcelaine.

L'emploi de la balance dans les recherches chimiques est la conséquence de ce principe. La balance, « ce sens supplémentaire», fut transporté par Lavoisier du cabinet de physique dans le laboratoire de chimie. Elle fournit l'explication d'une foule de faits qui se passent sous nos yeux, et dont la théorie avait manqué jusque-là. Elle permit de rattacher ces faits les uns aux autres, ou de les distinguer entre eux. Elle donna en un mot, Yanalyse chimique, c'est-à-dire l'un des plus puissants moyens créés par le génie de l'homme pour dévoiler les ressorts cachés des phénomènes de la nature. C'est grâce à la balance et à l'analyse chimique que nous pouvons aujourd'hui suivre la matière dans ses transformations infinies, prouver que ce sont les mêmes éléments qui, sous nos yeux, changent sans cesse de

forme, de mode d'union ou d'accouplement, mais que l'on peut toujours retrouver la matière à travers ses diverses combinaisons ou métamorphoses, et assigner sa véritable composition à toute substance que nous pouvons voir ou toucher.

C'est à Lavoisier que l'on doit l'usage de la balance comme instrument de chimie.

Cette grande idée, qu'il conçut de bonne heure, ce fil d'Ariane qui le dirigea dans ses travaux, devait le conduire à la découverte rationnelle de la composition de l'eau.

Dans l'expérience que Lavoisier avait faite en 1781, l'oxygène et l'hydrogène s'étaient combinés; mais en vertu du principe que rien ne se perd, rien ne se crée dans les expériences chimiques, ces deux gaz n'avaient pu s'anéantir. 11 fallait donc, comme il nous le dit lui-même , répéter l'expérience sur

une plus grande échelle, et recueillir le produit qui avait dû se former.

Cette belle et décisive expérience fut faite le 24 juin 1783, avec le concours de Laplace. On fit brûler du gaz hydrogène, au moyen de l'oxygène pur, en opérant sur une cloche de verre posée sur du mercure. Cette cloche était percée, à sa partie supérieure, d'une ouverture fermée par un bouchon de cuivre, qui donnait passage à deux tubes munis de robinets, communiquant l'un avec un réservoir de gaz oxygène, l'autre avec un réservoir de gaz inflammable. On commença par allumer l'hydrogène dans le flacon, puis on le reboucha avec le bouchon de cuivre percé de deux tuyaux, et l'on fit arriver les deux gaz en réglant leur

Fig. 4. — Motige.

écoulement d'après le volume de la flamme brûlant à l'intérieur du flacon. Il suffisait, pour régler l'arrivée des deux gaz, de fermer plus ou moins le robinet placé sur le trajet du tube adducteur de l'un ou de l'autre gaz

« Nous laissâmes, écrit Lavoisier, brûler les airs jusqu'à ce que nous eussions épuisé la provision que nous en avions faite; dès les premiers instants, nous vîmes les parois de la cloche s'obscurcir et se couvrir de vapeurs; bientôt, ces vapeurs se rassemblèrent en gouttes et ruisselèrent de toutes paris sur le mercure, et en quinze ou vingt minutes sa surface s'en trouva couverte. »

11 était donc certain que l'eau était le résultat de la combustion du gaz hydrogène par l'oxygène pur. Pour recueillir cette eau et l'examiner, Lavoisier et Laplace n'eurent qu'à passer une assiette sous la cloche sans retirer cette cloche du mercure, et à verser ensuite l'eau et le mercure dans un entonnoir de verre ; en laissant, après cela, couler le mercure, l'eau se trouva réunie dans le tube de l'entonnoir.

L'expérience faite le 24 juin 1783, par Lavoisier et Laplace, avait eu pour témoins Leroy , Vandermonde et plusieurs autres académiciens, ainsi que le secrétaire de la Société royale de Londres, sir Charles Blagden. Lavoisier et Laplace obtinrent 19 grammes 17 centigrammes d'eau.

Cette eau, soumise à toutes les épreuves que l'on put imaginer, parut aussi pure que l'eau distillée. Elle ne rougissait nullement la teinture de tournesol; elle ne contenait donc pas d'acide. Elle ne verdissait pas le sirop de violettes ; elle ne contenait donc pas d'alcali. Elle ne précipitait pas l'eau de chaux; elle ne contenait donc pas de gaz carbonique; enfin, par tous les réactifs connus, on ne put y découvrir le moindre indice de mélange.

Cette expérience fut communiquée, dès le lendemain, à l'Académie :

« Nous ne balançâmes pas à en conclure, écrit Lavoisier, 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 Van der Monde et que ce dernier lut à 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 gaz; il a opéré sans perte; de sorte que son expérience est beaucoup plus concluante

Fig. 5. — Laplace.

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 gaz. »

Ainsi, Monge avait fait, avant Lavoisier, cette même expérience. Mais Monge n'habitait point Paris; il était alors professeur de mathématiques à l'école de Mézières, et Lavoisier n'avait pu avoir connaissance de cette expérience. On vient de lire qu'avec sa loyauté ordinaire, Lavoisier s'empressa de reconnaître ce fait, et que loin de contester à Monge le mérite de sa priorité dans cette expérience, il n'y trouva qu'une preuve nouvelle de l'exactitude de ses vues, que la démonstration certaine d'une vérité nouvelle.

Mais Monge n'était pas le seul qui eût fait avant Lavoisier l'expérience de la formation

d'eau par la combustion des deux gaz hydrogène et oxygène purs. Nous avons dit plus haut, que sir Charles Blagden, secrétaire de la Société royale de Londres, avait assisté à l'expérience de Lavoisier et de Laplace. Blagden apprit, à cette occasion, à Lavoisier que le chimiste anglais Cavendish était déjà parvenu, à Londres, à faire brûler de l'hydrogène et de l'oxygène dans des vaisseaux fermés et qu'il avait «. obtenu une quantité d'eau très-sensible. »

C'est en 1781 que Cavendish avait fait cette expérience, et qu'il avait recueilli cie l'eau ; mais le chimiste anglais n'en avait nullement tiré la conséquence que l'eau fût composée d'hydrogène et d'oxygène. 11 n'avait même pas eu l'initiative de cette expérience. C'était un chimiste absolument inconnu, et qui n'a laissé d'autre trace dans la science que cette expérience même, qui avait le premier observé ce fait. Dans l'ouvrage du chimiste anglais Priestley, intitulé Expériences sur différentes espèces d'air (1), on trouve une lettre de Waltire, en date du 3 janvier 1777, adressée à Priestley, et contenant la description de cette expérience :

« J'ai répété plusieurs fois, écrit Waltire, sur l'air inflammable, une expérience qui me paraît trèscurieuse. J'adapte à une fiole à fond rond un bouchon de liège conique auquel j'ajuste un tube de verre, recourbé de façon que, lorsqu'il est suspendu par sa courbure supérieure au bord du baquet pareil à celui qui est décrit dans votre premier volume, sa courbure inférieure sort de 2 pouces sous la surface de l'eau, et son extrémité s'élève de 4 pouces. La fiole étant chargée de matériaux propres à produire de l'air inflammable rapidement, il faut allumer cet air à mesure qu'il s'échappe de l'extrémité du tube, et la flamme durera aussi longtemps qu'il s'élèvera de l'air inflammable, pourvu qu'on ait soin d'empêcher qu'il ne monte aucune humidité conjointement avec l'air. »

L'auteur ajoute qu'on place au-dessus de cet appareil une cloche que l'on plonge dans l'eau, de façon que la combustion ait lieu au moyen de l'air confiné dans la cloche.

(1) Tome V.

« L'air inflammable continue de brûler tant qu'il y a dans le récipient de l'air commun capable d'entretenir la flamme.... L'air commun est diminué d'un cinquième de ses dimensions primitives; quand

Fig. 6. — Priestley.

la flamme s'éteint, on voit dans presque tout le récipient une substance en poudre fine., comme un nuage blanchâtre. »

Qu'était-ce que ce petit nuage blanchâtre? Le bon Waltire ne s'en doutait guère, car il termine sa lettre par des histoires de feux follets.

Cavendish répéta cette expérience de Waltire, et il n'en tira pas plus de conclusions. Watt, Priestley et Kirwan s'occupèrent ensuite, en Angleterre, de cette humidité que l'on observait pendant l'inflammation du gaz hydrogène, mais sans en tirer eux-mêmes aucune espèce de conséquence.

Ce fut une nouvelle expérience de Waltire qui amena Cavendish à examiner avec plus d'attention le produit de la combustion du gaz inflammable par l'oxygène. En 1781, Waltire ayant fait passer une série d'étin-

L'INDUSTRI E.

celles électriques à travers un mélange d'hydrogène et d'air, mélange qu'il avait placé dans un vase métallique, afin de parer aux dangers de l'explosion , observa qu'après la combustion, il s'était formé de l'eau. Cavendish répéta en 1782, cette nouvelle expérience de Waltire, et il reconnut, comme Waltire, qu'il se formait de l'eau par cette combustion.

Au mois d'avril 1783, Priestley, exécutant la même expérience de la combustion de l'hydrogène et de l'oxygène, sous l'influence des étincelles électriques, découvrit ce fait capital que l'eau qui se dépose sur les parois du vase représente exactement le poids des deux gaz qui ont servi à la combustion.

James Watt, à qui Priestley communiqua cet important résultat, y vit aussitôt, avec toute la pénétration d'un homme de génie, la preuve que l'eau n'est pas un corps simple. Le 26 avril 1783, Watt écrivit à Priestley une lettre dans laquelle il émettait cette idée, à propos de l'expérience de Priestley.

La lettre de James Watt fut lue en partie pendant une séance de la Société royale de Londres, par son président, sir Joseph Banks. Mais tout à coup, et comme saisi de crainte, Watt hésite ; il demande qu'on suspende la lecture de sa lettre, et déclare qu'il désire attendre, pour rendre publique son opinion, les résultats d'expériences nouvelles qu'a entreprises Priestley.

Ce ne fut qu'en 1784 que Watt, enhardi, crut devoir demander la lecture complète de sa lettre, après l'avoir étendue, refondue et lui avoir donné la forme d'un mémoire adressé à de Luc, physicien de Genève.

Cavendish lui-même n'osait tirer aucune conclusion de ses expériences , ou, pour mieux dire, il n'y voyait que la démonstration de l'existence du phlogistique. Cavendish avait été élevé, comme tous ses contemporains, dans le culte de la théorie duphlogistique, et il gâtait ses belles expériences par

Fig. 7. — Appareil de Lavoisier et Laplace pour la formation de l'eau au moyen des gaz oxygène et hydrogène brûlant dans un ballon de verre.

C',C, gazomètres; B,B'5 cloches pleines de gaz oxygène et hydrogène, équilibrées par les contre-poids E,E' ;

A, cloche où s'opère la combustion des deux a,b, point où brûlent les deux gaz.

l'intervention de cet être occulte et idéal qu'on appelait le phlogistique, et qui occasionnait tant de confusion et de rêves dans l'esprit des chimistes de ce temps. Comme Priestley et Scheele, lorsqu'ils découvrirent l'oxygène, Watt et Cavendish observèrent des faits importants, maïs au lieu d'en tirer les conclusions droites et saines qui devaient en résulter, ils se perdaient dans la vieille théorie du phlogistique de Stahl.

Aussi lorsque Blagden, le secrétaire de la Société royale de Londres, communiqua à Lavoisier les expériences faites avant lui par Cavendish et Priestley, et desquelles il résultait que l'on obtient de l'eau en faisant brûler du gaz hydrogène avec de l'oxygène, Blagden croyait-il tout simplement être très-désagréable à Lavoisier, qui s'était

déclaré le constant adversaire de la théorie du phlogistique.

Non-seulement Cavendish présentait ses expériences faites en 1782 comme venant à l'appui de la théorie du phlogistique, mais il répéta les mêmes assertions lorsque le mémoire de Lavoisier sur la composition de l'eau eut été publié. Le beau mémoire de Lavoisier contenant la description de ses expériences parut en 1784, et après la publication de ce mémoire, Cavendish discutait encore l'opinion émise par notre illustre compatriote. Il soutenait opiniâtrément que l'eau contenait du phlogistique, que si on lui enlevait le phlogistique, on obtenait l'oxygène, et que si on lui en ajoutait, on obtenait le gaz hydrogène !

Comment donc attribuer à Cavendish,

ainsi que le veulent aujourd'hui les écrivains anglais, une part sérieuse dans la découverte de la composition de l'eau? Son expérience fondamentale, c'est-à-dire la formation de l'eau au moyen d'étincelles électriques provoquées à travers un mélange d'hydrogène et d'oxygène, ne lui appartient pas : elle est due à Waltire. C'est James Watt qui l'engage à répéter cette expérience , et quand il l'a faite, il n'est pas plus éclairé qu'auparavant. C'est Priestley, et non Cavendish, qui prouve que le poids de l'eau formée est égal au poids des deux gaz hydrogène et oxygène que l'on a fait brûler par l'étincelle électrique, et cette grande découverte ne frappe aucunement Cavendish. Même après la publication du mémoire de Lavoisier sur l'analyse de l'eau, c'est-à-dire en 1784, il est encore dans l'impénitence finale, c'est-à-dire dans la croyance au phlogistique, doctrine dans laquelle il est né et dans laquelle il doit mourir.

En résumé, Cavendish a répété les expériences de plusieurs chimistes, et en a fait quelques-unes qui lui sont propres, mais il n'a su en interpréter aucune.

Nous allons voir combien, au contraire, Lavoisier devient logique et précis dans son étude sur la composition de l'eau, quand il a fait avec Laplace, en 1783, son expérience fondamentale.

Nous avons dit que Monge avait fait le premier, dans son laboratoire de Mézières, l'expérience que Lavoisier avait exécutée à Paris, et que ce dernier s'était empressé de rendre hommage à l'initiative de Monge.

Lavoisier fit plus, il répéta l'expérience de Monge, en profitant de l'appareil de ce dernier, c'est-à-dire se servant de l'étincelle électrique, pour enflammer le mélange gazeux.

C'est avec le concours de Meusnier que Lavoisier fit de nouveau, sur une grande échelle, l'expérience de la synthèse de l'eau au moyen des gaz hydrogène et oxygène.

Meusnier était cet officier d'artillerie, qui, |

plus tard, se distingua autant par ses travaux scientifiques, que par son courage dans les guerres de la république.

La figure 7 (page 9) représente l'appareil désigné dans les traités de chimie sous le nom à? appareil de Lavoisier et de Meusnier pour la synthèse de l'eau. B,B' sont deux gazomètres pleins, l'un de gaz hydrogène, l'autre d'oxygène et plongeant dans des seaux de cuivre, C,C contenant de l'eau. Ces gazomètres sont munis de contre-poids E,E', qui les équilibrent exactement, afin qu'ils s'élèvent d'eux-mêmes quand on y introduit du gaz. F,F' sont des tubes, munis de robinets, destinés à conduire les gaz des gazomètres dans le grand ballon en verre, A. Pour faire l'expérience, on commence par opérer le vide dans ce ballon, au moyen du tube G, qui se visse sur le plateau d'une machine pneumatique; on y introduit ensuite du gaz oxygène. A l'aide d'une machine électrique que l'on met en communication avec la tige de cuivre H, dont l'extrémité b est terminée en boule, on établit un courant d'étincelles électriques qui viennent éclater entre la boule a et l'extrémité b du tube amenant le gaz hydrogène. Ces étincelles enflamment l'hydrogène qui sort du tube A, par une très-petite ouverture. L'eau qui résulte de la combustion de l'hydrogène au sein du gaz oxygène, se condense bientôt en gouttelettes sur les parois du ballon ; au bout d'une heure ou deux, sa quantité s'y élève déjà à une quinzaine de grammes.

En brûlant les gaz hydrogène et oxygène dans un appareil peu différent de celui que nous venons de représenter, Lavoisier et Meusnier reconnurent qu'il fallait employer 85 parties en poids de gaz oxygène et i S parties en poids de gaz hydrogène, pour former et obtenir 100 parties d'eau.

Toutes les expériences faites jusque-là, tant en France qu'en Angleterre, avaient démontré la composition de l'eau par la voie

INDUSTRIE DE L'EAU

de la synthèse, c'est-à-dire en formant de l'eau au moyen des éléments gazeux qui la composent. Mais pour achever la démonstration, il restait à procéder à l'analyse de l'eau, c'est-à-dire à séparer ses deux éléments, l'hydrogène et l'oxygène. C'est ce qu'entreprit, en 1784, Lavoisier, avec le secours de Meusnier.

« Cette seule expérience de la combustion des deux gaz et leur conversion en eau, poids pour poids, ne permettait guère, dit Lavoisier, de douter que cette substance, regardée jusqu'ici comme un élément, ne fût un corps composé. Mais, pour constater une vérité de celte importance, un seul fait ne suffisait pas; il fallait multiplier les preuves, et après avoir composé artificiellement de l'eau, il fallait la décomposer. Je m'en suis occupé, pendant les vacances de 1783; je rendis compte du succès de mes tentatives à la rentrée publique de l'Académie à la Saint-Martin.

« Je fis alors observer que si véritablement l'eau était composée (comme l'annonçait la combustion des deux gaz) de l'union du principe oxygène avec je nrincipe inflammable, on ne pouvait la décomposer et obtenir séparément l'un de ces principes, sans présenter à l'autre une substance avec laquelle il eût plus d'affinité. Le principe inflammable ayant plus d'affinité avec le principe oxygène qu'avec aucun autre corps, ce n'était pas par ce côté que pouvait être tentée la décomposition. C'était donc le principe oxygène 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 pour 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 (oxyde noir de fer), 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.

« M. Sage m'avait, en outre, communiqué une observation qui lui avait été envoyée d'Allemagne par MM. Hassenfratz, Stoultz et d'Hellancourt, élèves de l'École des mines; il en résultait que du fer rouge éteint dans l'eau sous une cloche remplie d'eau, 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 conseils, m'avait répété bien des l'ois qu'il ne doutait pas que l'air inflammable qui |

se dégageait de la dissolution du fer ou du zinc dans l'acide vitriolique (ou suifurique) étendu d'eau, ne fût dû à la décomposition de l'eau. 11 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 de l'acide, le métal se dissout sous forme de chaux (on dirait aujourd'hui sous forme d'oxyde), c'est-à-dire uni à l'air vital (à l'oxygène). Relativement au fer, celte quantité d'air vital forme le quart ou le tiers de son poids. Cette dissolution du fer dans de l'acide vitriolique étendu d'eau ayant également lieu dans les vaisseaux fermés, il est visible que l'air vital n'est pas fourni par l'atmosphère.

« 11 n'est pas fourni non plus par l'acide. Car on sait, par les expériences de M. Lavoisier, que l'acide vitriolique (ou suifurique), privé d'une partie de son air vital, donne de l'acide sulfureux ou du soufre : or, l'on n'a ni l'un ni l'autre de ces résultats quand on dissout le fer dans de l'acide vitriolique étendu d'eau. D'ailleurs, ce qui prouve que l'acide n'est point altéré et ne perd point de son air vital par son action sur le fer, c'est qu'après cette action il faut, pour le saturer, la même quantité de potasse qu'auparavant.

« Il ne reste donc que l'eau à laquelle on puisse attribuer l'air vital qui s'unit au fer dans cette dissolution. L'eau se décompose donc et son principe inflammable se développe sous forme d'air (ou de gaz). 11 suivait de là que si, par la combustion, l'on combinait de nouveau ce principe inflammable avec l'air vital, on reproduirait l'eau qui s'est décomposée. — Celte conséquence étant confirmée par plusieurs expériences incontestables, elle fournit une nouvelle preuve de la décomposition de l'eau par l'action des acides sur le métal, quand il en résulte de l'air inflammable.

« La considération de cet air inflammable nous conduit d'ailleurs au même résultat ; car il est aisé de prouver qu'il n'est dû ni à l'acide ni au métal.

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

On avait reconnu depuis peu de temps, en Allemagne, qu'il se produit du gaz inflammable (gaz hydrogène), quand on plonge subitement du fer rougi au feu, sous une cloche pleine d'eau ; et Lavoisier, d'autre part, avait déjà constaté qu'en abandonnant du fer métallique à l'action de l'eau dans nne cloche reposant sur le mercure, il se dégage de l'hydrogène, tandis que le fer se convertit

en oxyde. Lavoisier et Meusnier eurent dès lors l'idée d'une expérience très-brillante et très-concluante : la décomposition de l'eau par le fer à la température rouge. Ils s'arrangèrent de façon à faire traverser du fer porté au rouge par un courant de vapeur d'eau, vapeur fournie par de l'eau qui était tenue en ébullition dans une cornue, et dirigée, par un tube de verre, au contact du fer métallique. Ils reconnurent ainsi que l'eau se décomposait en ses deux éléments, l'oxygène et l'hydrogène. En effet, on recueillait du gaz hydrogène à l'extrémité du tube contenant le fer rougi au feu, et le fer lui-même fixait l'oxygène de l'eau; car lorsqu'on le retirait du tube, le fer était recouvert d'une matière noire, facile à réduire en poudre, et qui ressemblait parfaitement au produit que l'on obtient quand on fait brûler du fer dans l'oxygène pur.

11 est peu de nos lecteurs qui n'aient vu faire dans les cours de chimie l'expérience de la décomposition de l'eau parle fer rouge.

La figure 8 représente l'appareil dont Lavoisier et Meusnier firent usage. 1 est la cornue renfermant de l'eau distillée; GG', un tube en porcelaine placé transversalement dans un fourneau, et contenant dans son intérieur un poids connu de fer doux contourné en spirale ; H, un serpentin en communication avec le tube GG'; il est destiné à condenser l'eau qui échappe à la décomposition ; cette eau se réunit dans le flacon J, qui porte un tube recourbé pour conduire le gaz hydrogène sous une cloche K, pleine d'eau, divisée en parties d'égale capacité et reposant sur la cuve à eau, ou cuve hydropneumatique, L.

Pour démontrer par l'analyse la composition de l'eau, Lavoisier et Meusnier opérèrent (et à leur exemple, on opère aujourd'hui) comme il suit. On commence par chauffer jusqu'au rouge le tube de porcelaine contenant les fragments de fer, ensuite on porte à l'ébullition l'eau de la

cornue. La vapeur d'eau pénètre dans le tube de porcelaine, et arrive au contact du fer rouge; là, le fer la décompose. L'oxygène de l'eau reste combiné au fer, qui augmente de poids, en se convertissant en oxyde ; le gaz hydrogène se dégage par l'extrémité du tube, et vient se rassembler dans la cloche de verre posée sur la cuve à eau.

Quand on veut terminer l'opération, on cesse d'entretenir le feu du fourneau et on laisse l'appareil se refroidir. Si l'on veut faire une analyse rigoureuse, et c'est ce qu'avaient tenté Lavoisier et Meusnier, on peut reconnaître la quantité d'eau qui a été mise en expérience en pesant la cornue pleine d'eau avant et après l'opération. II faut également peser avant et après l'opération, le vase, J, dans lequel s'est condensée la vapeur d'eau échappée àla décomposition chimique. On a ainsi la quantité d'eau qui s'est condensée dans le flacon, et l'on retranche cette quantité de celle de l'eau restée liquide dans la cornue, pour avoir la quantité exacte d'eau qui a été décomposée par le fer. On mesure le volume du gaz hydrogène que l'on a recueilli dans la cloche graduée K, et en multipliant le nombre de centimètres cubes de gaz recueillis par la densité du gaz hydrogène, on a le poids, en fractions de gramme, de cet bydrogène.

Pour avoir la quantité d'oxygène qui s'est fixée sur le fer, il faut peser, après l'expérience, le tube de porcelaine, dont on avait pris exactement le poids avant l'opération. Son augmentation de poids représente la quantité d'oxygène dont le fer s'est emparé. En réunissant les poids de l'oxygène et de l'hydrogène, on doit arriver au même poids d'eau décomposée.

Quoique cette expérience ne soit pas susceptible de beaucoup de précision, Lavoisier et Meusnier, en décomposants grammes 32 centigrammes d'eau, obtinrent 4 grammes, o05 d'oxygène uni au fer et constituant de l'oxyde de fer, et 795 milligrammes de gaz

INDUSTRIE DE L'EAU

Fig. 8. — Appareil de Lavoisier et Meusnier pour la décomposition de l'eau par le fer chauffé au rouge

hydrogène pur, c'est-à-dire un poids de I près, représentent exactement la quantité- 5 grammes, 300 qui, à 20 milligrammes | d'eau décomposée.

Fig. 9. — Appareil employé de nos jours dans les cours publics de chimie, pour la décomposition de l'eau par le fer

chauffé au rouge.

Ainsi, l'analyse confirma d'une manière I concernant la nature chimique des éléments éclatante ce que la synthèse avait déjà prouvé | de l'eau.

Nous venons de représenter l'appareil qui servit à Lavoisîer et à Meusnier pour décomposer l'eau par le fer. Nous mettrons sous les yeux du lecteur (fîg. 9) l'appareil qui sert aujourd'hui, dans les cours publics de chimie, à faire cette expérience, devenue classique. Le fourneau dans lequel on place le tube de porcelaine AB, plein de fragments de tournure de fer, est un fourneau dit à réverbère, recouvert de son dôme, ou réverbère, F. L'eau est contenue dans une cornue de verre, C, et le gaz hydrogène est recueilli, par le tube D, dans une éprouvette, placée elle-même sur un petit support de terre, percé d'un trou. Une terrine contenant de l'eau remplace la cuve hydropneumatique. Comme il ne s'agit pas de mesurer le gaz hydrogène provenant de la décomposition de l'eau, mais seulement de recueillir ce gaz, pour l'enflammer, et démontrer ainsi aux auditeurs que c'est bien du gaz hydrogène, il suffit de pouvoir recueillir commodément ce gaz (1).

Ajoutons que dans les cours de chimie on démontre souvent, sans avoir besoin de recourir à la chaleur, la décomposition de l'eau par les métaux, et la production du gaz hydrogène et d'un oxyde, en se servant d'un métal qui décompose l'eau à froid, c'est-à-dire du potassium ou du sodium. Dans une cloche pleine de mercure, A (fig. 10), on fait passer une petite quantité d'eau, B; ensuite on y introduit, enveloppé dans un peu de papier, pour qu'il ne s'amalgame pas avec le mercure, C, qu'il doit traverser, un fragment de sodium. Ce fragment de sodium s'élève à travers le mercure, en raison

(1) C'est cette opération que les élèves de l'École polytechnique ont mise en chanson. On nous permettra de placer, en note, au bas delà page, cette poésie de laboratoire:

Voulez-vous faire de l'hydrogène, Prenez un tube de porcelaine ; Mettez-y du fer et de l'eau, Placez le tout sur un fourneau.

L'eau par le feu vaporisée, Et par le fer décomposée, L'oxygène s'unit au fer, Et l'hydrogène s'en va dans l'air (iis).

de sa légèreté spécifique, et arrive au contact de l'eau, qu'il décompose, en formant du gaz hydrogène. Ce gaz se rassemble audessus de l'eau, et l'oxyde de sodium, ou soude, se dissout dans l'eau. Il est facile, en enflammant le gaz, de montrer que c'est du gaz hydrogène, et en mettant l'eau de la petite cloche en contact avec du papier de tournesol rouge , de montrer qu'il s'est formé un alcali ou un oxyde métallique ; c'est-à-dire de l'oxyde de sodium ou soude, qui a la propriété, comme tous les alcalis, de ramener au bleu le papier de tournesol rougi.

Mais revenons à Lavoisier.

On pourrait croire que les démonstrations rigoureuses, les preuves mathématiques, pour ainsi dire, que Lavoisier venait de donner par les expériences que nous venons de rapporter, durent entraîner la conviction unanime des savants. 11 n'en fut pas ainsi. Le vieux fantôme du phlogistique était toujours là, et les objections se succédaient contre une vérité encore trop récente pour triompher de préjugés séculaires. Dans tous les laboratoires de l'Europe, on avait répété l'expérience de 1784 de Lavoisier et Meusnier, et on obtenait toujours à peu près les mêmes résultats quantitatifs, et pourtant on refusait de se rendre à l'opinion des chimistes français concernant la composition de l'eau.

Pour mettre fin à toute discussion, les élèves de Lavoisier voulurent procéder à la synthèse chimique de l'eau, en opérant sur une échelle assez grande pour que l'on pût recueillir une quantité d'eau relativement considérable.

En 1790, Fourcroy, Seguin et Vauquelin procédèrent à cette grande et belle opération. Ils firent usage de l'appareil de Lavoisier que nous avons représenté plus haut (fig. 7, page 9). Les gaz hydrogène et oxygène ayant été préparés avec tous les soins imaginables, on procéda à l'expérience, qui ne dura pas moins de dix jours : du 13 mai

INDUSTRIE DE L'EAU

au 22 du même mois. La combustion ne fut interrompue ni jour ni nuit. Fourcroy, Seguin et Vauquelin ne quittèrent pas un seul instant l'appareil. Ils se remplaçaient alternativement, et quand l'un d'eux était

Fig. 10. —Décomposition de l'eau, à froid, parle sodium.

fatigué, il se reposait en se jetant, pour quelques heures, sur un matelas, placé dans le laboratoire. 515 litres, 36 de gaz hydrogène furent ainsi brûlés par 267 litres, 30 de gaz oxygène, et l'on obtint 383 grammes, 2 d'eau pure.

L'eau obtenue dans cette expérience mémorable, est encore conservée aujourd'hui, dans le laboratoire du Muséum d'histoire naturelle de Paris, et certes jamais flacon d'eau pure n'a offert un pareil intérêt, au point de vue de l'histoire des sciences et du progrès intellectuel !

On conserve également dans la collection des produits chimiques du laboratoire de la Sorbonne, un flacon d'eau, de 300 à 400 grammes, qui fut, dit-on, obtenue par Fourcroy et Thenard, dans une expérience semblable. J'ai manié ce flacon dans le laboratoire de la Sorbonne, pour la préparation d'une leçon de M. Balard; et j'avoue même en avoir porté une goutte à mes lèvres. C'était le baptême du chimiste ! Que le conservateur des collections de la Sorbonne, feu Barruel, m'absolve, du hau*> des cieux, de cette infraction à ses ordres !