CHAPITRE II

ANALYSE DE L'EAU PAR LA PILE DE VOLTA. — EXPÉRIENCE DE NICHOLSON ET CARLISLE. — EXPÉRIENCE DE DAVY. — BERZELIUS ET DULONG DÉTERMINENT LA COMPOSITION DE L'EAU PAR LA FORMATION DE L'EAU AU MOYEN DE LA RÉDUCTION DE L'OXYDE DE CUIVRE. — M. DUMAS RE- PREND, EN (842, LA DÉTERMINATION EXACTE DE LA COM- POSITION DE L'EAU.

Fourcroy, Seguin et Vauquelin avaient trouvé que 100 parties d'eau se composaient de 85,7 d'oxygène et de 14,3 d'hydrogène. Ces nombres n'étaient pas exacts : nous verrons plus loin que 100 parties d'eau sont, en réalité, composées de 12 parties en poids d'hydrogène et de 88 d'oxygène, ou que 9 grammes d'eau renfermaient 8 grammes d'oxygène et 1 gramme d'hydrogène. C'est la science de l'électricité qui devait fournir la solution rigoureuse du problème de la composition chimique centésimale de l'eau.

Nous avons raconté dans les Merveilles de la science, l'histoire de la découverte de la pile électrique par Volta. Le lecteur sait donc que c'est en l'année 1800, par sa célèbre Lettre au président delà Société royale de Londres, que Volta révéla, pour la première fois, au monde savant, ce prodigieux appareil, qui ne cessera jamais d'être une cause de surprise et d'admiration pour tout homme qui pense et réfléchit sur ce qu'il voit; cet instrument vraiment miraculeux, qui peut, à volonté, foudroyer un bœuf ou déposer une légère couche d'un métal sur un autre, en respectant ses plus délicates ciselures; qui peut mettre en mouvement une locomotive sur des rails, ou métalliser les plus fins pétales d'une fleur; qui peut produire l'effet d'illumination du soleil même, ou parler à l'oreille, à 600 lieues de distance, à travers l'étendue des mers; qui peut enfin, et par un résultat en apparence contradictoire, servir à l'analyse chimique

des corps, en même temps qu'à leur synthèse.

C'est comme instrument d'analyse chimique que la pile de Volta intervint pour établir aux yeux de tous la véritable composition quantitative de l'eau.

A peine la Lettre de Volta au président de la Société royale de Londres était-elle rendue publique, que deux expérimentateurs anglais, Nicholson et Carlisle, eurent l'idée de faire arriver dans de l'eau les deux fils métalliques constituant les pôles d'une pile à colonne. Une légère odeur de gaz hydrogène se manifesta aussitôt. Ce simple signe suggéra à Nicholson et à Carlisle la pensée de répéter l'expérience sur de l'eau contenue dans un tube fermé à chacune de ses extrémités par un bouchon de liège, les fils métalliques des extrémités de la colonne traversant, chacun, l'un des bouchons, et étant placés dans cette eau, vis-à-vis l'un de l'autre.

Un dégagement de bulles se fit aussitôt dans l'eau, autour de chacun des deux fils métalliques, en employant pour ces fils un métal non oxydable, tel que le platine. Au bout d'un certain temps, les deux tubes étaient vides d'eau, ou plutôt ils étaient remplis chacun d'un gaz sans couleur, qui n'était autre chose que de l'hydrogène d'un côté, de l'oxygène de l'autre.

Il suffisait de réunir les deux gaz et de les enflammer par une étincelle électrique, pour les voir disparaître, en formant de l'eau.

Ainsi, d'une part, on avait un spectacle qui fut refusé à Lavoisier : celui d'obtenir ■à la fois, et dans des vases séparés, les deux éléments de l'eau, c'est-à-dire les gaz oxygène et hydrogène, et d'autre part, on avait l'avantage de réunir successivement, et avec le moins possible d'embarras ou d'apprêt, deux opérations des plus originales et des plus neuves : la décomposition et la recomposition de l'eau.

11 serait difficile d'imaginer une expé-

rience aussi importante exécutée d'une manière plus ingénieuse et plus élégante. Et cette expérience c'est l'électricité qui en fait les frais de l'une et de l'autre part. Grâce au courant électrique qui décompose l'eau, la proportion en volume des deux gaz qui constituent l'eau est rendue sensible, et la vérification suit immédiatement la conjecture, puisque en recombinant ces deux volumes de gaz par l'électricité, il ne reste aucun résidu.

Nicholson et Carlisle obtinrent au pôle positif, soixante-douze parties en volume, d'oxygène, et au pôle négatif, cent quarantetrois parties en volume, d'hydrogène. Ainsi donc, à un grain près sur cent quarantequatre, les volumes se trouvaient dans le rapport de un à deux. Ce rapport fut, en effet, adopté dès lors, et avant même que Gay-Lussac l'eût rigoureusement établi par une autre méthode.

Malheureusement, un accident qui accompagnait cette belle expérience, vint en compliquer les résultats. Nicholson et Carlisle (et dans le même temps Cruikshank ainsi que d'autres observateurs) reconnurent qu'il se développait dans cette expérience autre chose que de l'oxygène et de l'hydrogène. On voyait se former un acide et un alcali; car les teintures végétales étaient rougies au côté positif et verdies au côté négatif. De là naquirent nombre de discussions confuses, qui élevèrent passagèrement des nuages contre une expérience qui, sans cette circonstance, aurait paru tout à fait décisive.

« La composition de l'eau n'était pas encore universellement admise, écrit M. Dumas; quelques esprits faux s'obstinaient à la nier. Les expériences de Lavoisier l'avaient cependant si nettement établie, que l'on a peine à concevoir les travers dans lesquels tombèrent plusieurs savants à cette occasion. Bref, il fallut un des plus grands génies qui aient cultivé la chimie pour dissiper les nuages qu'avaient fait naître les résultats de l'action delà pile sur l'eau (1).>;

(1) Leçons de philosophie chimique, in-8. Paris, 1 37, page 399, IIe leçon.

m par un courai'

Il semble que l'action de la pile sur l'eau, qui la sépare en ses éléments gazeux, l'oxygène et l'hydrogène, devait mettre immédiatement en évidence les véritables rapports dans lesquels l'hydrogène et l'oxygène se combinent entre eux, pour former de l'eau, rapports qui sont exactement d'un volume de gaz oxygène pour deux volumesde gaz hydrogène. Il n'en fut pas ainsi. Soit que la matière du conducteur électro-positif absorbât toujours une certaine quantité d'oxygène, soit que l'inégale solubilité dans l'eau des gaz oxygène et hydrogène masquât ce rapport simple, on n'arriva jamais, par ce moyen, à mettre bien nettement en évidence ce grand fait naturel que l'eau résulte de la combinaison d'un volume de gaz oxygène et de deux volumes de gaz hydrogène.

Aujourd'hui, on rend cette expérience tout a fait démonstrative en se servant t. m.

d'un conducteur positif qui ne puisse absorber aucune trace d'oxygène, c'est-à-dire d'un métal inoxydable : le platine. L'instrument s'appelle voltamètre. On produit un courant électrique, soit avec une pile à auges, comme le représente la figure II, soit avec une pile de Bunsen. On dirige ce courant, au moyen de deux fils de cuivre, D, E, dans un entonnoir de verre, A, dont la partie la plus étroite est coupée, et remplacée par un bouchon, «*, enduit de mastic isolant. Deux fils de platine traversent ce bouchon mastiqué, et servent chacun de pôle terminal de la pile. Chaque fil de platine est recouvert d'une cloche de verre B, C, remplie d'eau, rendue conductrice de l'électricité par l'addition de quelques gouttes d'acide sulfurique. On fait communiquer les fils de platine de l'entonnoir de verre avec les deux fils conducteurs de la pile, mise en

activité. Tout aussitôt, l'eau est décomposée : de nombreuses bulles de gaz se dégagent à chaque fil de platine , c'est-àdire à chaque pôle de la pile, et ces bulles se réunissent dans chacune des cloches, de manière à former, au bout de quelques instants, un volume très-appréciable de gaz. Il est facile de reconnaître, après une certaine durée de l'expérience, qu'il existe un •centimètre cube de gaz oxygène, dans la cloche C, qui communique avec le fil positif, E, pour deux centimètres cubes de gaz hydrogène qui existent dans la cloche B, qui recouvre le fil négatif, D.

Cependant, nous le répétons, quand on fit pour la première fois cette expérience, elle était loin d'avoir la netteté qu'elle présente aujourd'hui. Aussi ne fit-elle point naître la conviction dans les esprits.

Le chimiste allemand Richter, avec un appareil qui ressemble beaucoup au voltamètre employé aujourd'hui dans les cours et que nous venons de décrire, obtenait d'un côté un volume de gaz oxygène, et de l'autre deux volumes et demi de gaz hydrogène, et l'analyse indiquait que l'oxygène et l'hydrogène n'étaient pas purs. La cause de l'erreur tenait à ce que Ricbter faisait usage d'un fil

Fig. 12. — Inflammation d'un mélange d'hydrogène et d'oxygène par l'étincelle électrique.

oxydable, comme pôle positif. Aussi le chimiste allemand tirait-il cette conclusion que les gaz obtenus par l'action de la pile étaient plutôt des combinaisons de l'eau et de l'électricité que des gaz hydrogène et oxygène ,purs. 11 fallut le génie de Gay-Lussac pour triompher de la difficulté et démontrer en toute évidence, que l'eau est formée de 1 volume de gaz oxygène et de 2 volumes d'hydrogène, ce qui répond en poids à 88 d'oxygène et à 12 d'hydrogène, pour 100 parties.

C'est en se livrant, avec de Humboldt, à des analyses de l'air, au moyen de l'instrument inventé par Volta et désigné par lui sous le nom d'eudiomètre, que Gay-Lussac reconnut que l'oxygène et l'hydrogène se combinent rigoureusement dans les proportions de 2 volumes du premier pour 1 volume du second.

Qu'est-ce que Yeudiomètre, au moyen duquel Gay-Lussac fit la découverte qui nous occupe, et sur quel principe cet instrument

est-il fondé ? L 'eudiomètre, ainsi nommé parce qu'il fut imaginé par Volta pour apprécier la pureté de l'air en dosant la quantité d'oxygène qu'il renferme, et qui est la véritable mesure de sa pureté (du grec euSioç, pur), est fondé sur ce fait, que si l'on fait passer une étincelle électrique dans un mélange de gaz oxygène et hydrogène, ces deux gaz se combinent, forment de l'eau, et il se fait une diminution de volume dont le tiers représente exactement la quantité d'oxygène contenue dans le mélange gazeux.

Le mélange d'air et de gaz hydrogène étant introduit dans une cloche A (fig. 12) qui repose sur une cuve cà mercure, B, on provoque l'étincelle électrique à l'intérieur de ce mélange, et l'on détermine ainsi la combinaison de l'oxygène et de l'hydrogène.

Pour provoquer cette étincelle, on a disposé à l'intérieur de la cloche deux petites tiges métalliques séparées par une faible distance; on approche le plateau métallique G d'un électrophore d'un bouton de cuivre qui fait saillie à l'extérieur de la cloche A, et qui communique avec la tige métallique intérieure , et l'étincelle part entre cette tige et le plateau métallique. Une bouteille de Leyde peut remplacer l'électrophore.

Tel est le principe sur lequel est fondé Yeudiomètre.

Dans Yeudiomètre construit par Volta et dont Gay-Lussac fit usage, on opère sur l'eau et non sur le mercure. L'instrument a la disposition représentée par la figure 13. Il se compose d'un cylindre A en verre épais, dont les deux extrémités sont fixées par un mastic résineux, à des montures de cuivre ou armatures, R, R', qui sont munies de deux robinets, c, d, servant à l'introduction des gaz.

Pour faire une analyse de gaz, par exemple pour déterminer la proportion d'oxygène qui existe dans l'air, on plonge entièrement Yeudiomètre dans l'eau, après avoir

ouvert les robi nets c, d, pour en chasser l'air. Quand l'air est expulsé, on ferme le robinet d et l'on retire l'instrument plein d'eau. On fait ensuite passer dans l'intérieur

Fig. 13. — Eudiomètre à eau do Volta.

du tube A, le gaz hydrogène et l'air. Le petit entonnoir de cuivre, G, permet de faire passer facilement et sans perte les gaz à l'intérieur du tube A. On a mesuré d'avance ces gaz au moyen du tube EE', tube qui est gradué en parties d'égale capacité représentant des centimètres cubes et des fractions de cette mesure. Ce tube gradué EE' peut être séparé de la cuvette D, sur laquelle on le fixe.

quand on le veut, au moyen d'un pas de vis. On fait alors passer l'étincelle électrique à l'intérieur de l'eudiomètre, soit avec l'électrophore, soit avec une bouteille de Leyde, que l'on approche du bouton a, dont la tige métallique est renfermée dans un petit tube de verre, afin de l'isoler de la monture de cuivre. L'étincelle électrique éclate au sein du mélange gazeux, entre l'extrémité intérieure de la tige a et l'armature métallique qui communique avec le sol, grâce à une languette longitudinale en cuivre, qui est appliquée sur le tube de verre A et fait communiquer les deux armatures avec le sol. Les deux gaz oxygène et hydrogène du mélange gazeux se combinent, par la chaleur de l'étincelle électrique.

Pour connaître les quantités d'oxygène et d'hydrogène qui ont disparu par cette combustion , il suffit de mesurer le résidu gazeux de l'opération. Pour mesurer ce résidu, on le fait passer dans le tube EE', que l'on a rempli d'eau et vissé sur le fond de la cuvette D, également remplie d'eau. On ouvre le robinet d', et le gaz passe du tube A dans le tube gradué EE', qui sert à le mesurer.

Tel est l'instrument qui avait reçu de Volta le nom eudiomètre.

Gay-Lussac le simplifia, tout en le rendant plus exact. Au lieu d'opérer sur l'eau, on opère sur le mercure, ce qui assure plus d'exactitude dans la mesure des gaz, parce que quand on opère sur l'eau, l'air dissous dans l'eau s'en sépare au moment du vide produit dans l'intérieur de l'instrument et vient s'ajouter au résidu gazeux de la combustion.

U eudiomètre à mercure de Gay-Lussac, qui a remplacé l'eudiomètre de Volta, se compose (fig. 14) d'un tube de verre épais, de 22 centimètres de long et de 22 millimètres de diamètre intérieur. Il est fermé en haut par une armature de cuivre fortement mastiquée, à travers laquelle passe une tige de fer, terminée à chacune de ses extrémités

par un bouton, c, b. Un fil de fer contourné en spirale, de, aussi long que le tube luimême et terminé par une boule d, est introduit dans l'instrument au moment de l'expérience, et en le plaçant de manière qu'il y ait peu de distance entre la boule g? qui termine le fil et le bouton c. Le fil de communique avec le sol par le mercure de la cuve, de sorte que l'étincelle électrique jaillit entre les boules c et d, si l'on touche la boule b avec le plateau d'un électrophorc, ou avec une bouteille de Leyde chargée.

Quand on veut se servir de cet eudiomètre, on retire la spirale de fer ed, on remplit l'instrument de mercure, et l'on y introduit le mélange gazeux, mesuré avec soin. On fait

Fig. 14. — Eudiomètre à mercure de Gay-Lussac.

passer ensuite le fil métallique, de, jusqu'à ce qu'il se trouve à quelques millimètres de la boule c. Le mélange gazeux doit remplir à peu près le tiers du tube.

On ferme alors l'ouverture intérieure de l'instrument avec un bouchon à vis, /, afin d'éviter que les gaz qui se dilatent au moment de la combustion, ne sortent de l'ap-

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! pareil, et l'on fait passer l'étincelle élecj trique. Cette étincelle ayant enflammé le ! mélange, on ouvre la soupape /, et le mer- | cure remonte, pour remplir le vide formé, j 11 ne reste qu'à mesurer le résidu de la comi bustion. Pour cela on fait passer le gaz resté I dans l'eudiomètre, dans un tube gradué, et il l'on compare son volume à celui du mélange I gazeux avant la combustion.

En 1805 , Gay-Lussac et de Humboldt i résolurent d'exécuter des analyses de l'air

avec l'eudiomètre de Voila. Mais avant de I se servir de cet instrument, Gay-Lussac j voulut le soumettre à une analyse appro- I f'ondie, pour savoir quel degré de confiance I il devait lui accorder.

Quel volume de gaz hydrogène faut-il j employer pour faire disparaître exactement, J en produisant de l'eau, un volume donné du I gaz oxygène ? Telle est la question que Gayi Lussac se proposa d'abord de résoudre.

Après divers tâtonnements, il arriva à i convaincre qu'il fallait employer exactej ment 1 volume de gaz oxygène, pour brûler,

sans résidu, 2 volumes de gaz hydrogène. Ainsi fut acquise cette grande vérité que

les gaz oxygène et hydrogène se combinent i| dans un rapport simple, c'est-à-dire 1 volume du premier pour 2 volumes du second. 1 C'était là une des plus grandes lois naturel- ! les qu'il eût été donné jusque-là à l'horams

de découvrir.

Comme toute grande vérité engendre tou- ; jours d'autre? vérités tout aussi importantes

et de même ordre, la découverte de Gay- ! Lussac eut une conséquence des plus rel marquables : elle généralisa le principe de la

simplicité de la combinaison des gaz. Soup- I çonnant, d'après le rapport exact de 100 voj lûmes de gaz oxygène pour 200 d'hydro- 1 gène qui constituent l'eau, que les autres gaz

pouvaient également se combiner dans des

rapports simples, Gay-Lussac étudia, au j même point de vue, d'autres gaz. Il mit en

présence 100 volumes de chlore et 100 vo-

lumes d'hydrogène, 100 volumes de gaz acide carbonique et 200 volumes de gaz ammoniac, et trouva que la combinaison avait lieu, avec ces nouvelles substances, suivant des rapports simples en volume.

Gay-Lussac alla plus loin encore, car il trouva que la diminution de volume qu'éprouvent les deux gaz hydrogène et oxygène, quand ils se combinent pour former de l'eau, est en rapport simple avec le volume des gaz ou avec l'un des deux gaz qui entrent en combinaison. En effet deux volumes de gaz hydrogène en se combinant à un volume d'oxygène, donnent exactement deux volumes de vapeur d'eau.

Ces deux faits généralisés, à savoir la simplicité des rapports des volumes des gaz, quand ils se combinent entre eux, et la simplicité des rapports des volumes du gaz ou de la vapeur du produit formé avec le volume des gaz qui composent ce produit, ont

été le point de départ des théories moléculaires de la chimie moderne. La théorie des proportions définies, et la théorie atomique reposent sur ces faits fondamentaux. Il est donc permis de dire que le travail fait par Gay-Lussac en 1805 sur la composition, en volumes, de la vapeur d'eau, a été le point de départ des théories de la chimie moderne.

11 semblait qu'étant connus la nature des gaz qui constituent l'eau et les rapports dans lesquels ces gaz se combinent^ on pouvait en déduire les quantités en poids d'oxygène et d'hydrogène qui composent l'eau, d'après la densité de ces deux gaz. Mais la chimie est une science rigoureuse ; elle ne se contente pas de déductions, quand elle peut arriver à un résultat direct. On voulut donc, au lieu de calculer simplement la composition pondérale des éléments de l'eau, par le volume des gaz oxygène et hydrogène et la densité de ces gaz, déterminer directement, c'est-à-dire par l'expérience, les quantités en poids d'oxygène et d'hydrogène qui sont nécessaires pour former de l'eau.

Cette tâche nouvelle fut remplie par Berzélius, le grand chimiste suédois xjui, jeune alors, s'était rendu à Paris, pour s'y livrer à l'étude des sciences. Dulong, chimiste et physicien français d'un rare mérite, ouvrit son laboratoire à Berzélius, et les deux savants se réunirent pour faire cette détermination.

Le moyen dont Berzélius et Dulong se servirent pour déterminer les quantités en poids d'hydrogène et d'oxygène qui concourent à former l'eau, consista à réduire de l'oxyde de cuivre, à chaud, par un courant de gaz hydrogène.

Si l'on prend un poids connu d'oxyde de cuivre, qu'on le place dans un ballon de verre, qu'on chauffe l'oxyde de cuivre contenu dans ce ballon jusqu'au-dessous du rouge, et qu'on fasse passer dans le ballon, de l'hydrogène gazeux, l'oxyde de cuivre est

réduit, c'est-à-dire que l'hydrogène s'empare de son oxygène, pour former de l'eau, et que le cuivre reste à l'état métallique. L'eau formée par la réduction de l'oxyde de cuivre, est à l'état de vapeur; cette vapeur vient se condenser dans un petit tube plein de chlorure de calcium, qui fait suite au ballon. Si, d'une part, on pèse l'eau ainsi formée et condensée dans le tube à chlorure de calcium, et d'autre part, si l'on détermine la perte de poids qu'a subie l'oxyde de cuivre, qui a cédé son oxygène, on a, par la perte de poids de l'oxyde de cuivre, la quantité d'oxygène fournie par cet oxyde, et qui est passée dans l'eau recueillie. En défalquant le poids de l'oxygène du poids de l'eau recueillie, on a la quantité d'hydrogène existant dans cette eau.

Cette méthode était très-appropriée à la détermination qu'il s'agissait d'exécuter. Elle était certainement plus exacte que celle dont avaient fait usage Lavoisier et Laplace, Lavoisier et Meusnier, puis Fourcroy, Seguin et Vauquelin. En effet, une analyse chimique faite au moyen des gaz, comporte beaucoup de causes d'erreurs. S'il est facile de mesurer un gaz, remonter de son volume à son poids réel, présente beaucoup de difficultés, par l'incertitude des données que nous possédons sur la dilatation, sur la pesanteur spécifique, sur l'humidité de ce gaz. La méthode imaginée par Berzélius et Dulong mettait les expérimentateurs à l'abri de toutes causes d'erreurs inhérentes à la pesée des gaz, puisque tout se réduisait à peser deux fois un ballon de verre contenant l'oxyde de cuivre, et à peser deux fois le tube contenant le chlorure de calcium.

Cette nouvelle méthode était la conséquence des progrès que la chimie avait faits depuis Lavoisier et Laplace, depuis Fourcroy, Seguin et Vauquelin; mais il faut reconnaître également que la méthode de Lavoisier et Laplace était bien plus frappante, et de nature à saisir bien plus vive-

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Fig. 16. — Appareil de Berzélias et Dulong pour la synthèse de l'eau au moyen de l'oxyde de cuivre.

ment l'esprit des savants contemporains et celui du vulgaire. Entachée de causes d'erreurs, pour obtenir un résultat numérique tout à fait exact, cette méthode fut un chefd'œuvre au point de vue de la démonstration générale du problème.

Berzélius et Dulong opéraient de la manière suivante. Le gaz hydrogène était préparé par l'action de l'acide sulfurique étendu d'eau sur le zinc. Le gaz se purifiait en passant à travers un tube dont la première partie renfermait des fragments de potasse caustique légèrement mouillée, et la seconde partie renfermait du chlorure de calcium, qui la privait de son humidité. Il arrivait ainsi, purifié et sec, en présence de l'oxyde de cuivre, renfermé dans un tube de verre qui était lié à l'appareil, par deux joints de caoutchouc, ce qui permettaitd'en prendre le poids très-exactement avant et après l'expérience. Lorsque le gaz hydrogène avait passé en quantité suffisante pour chasser l'air atmosphérique, on chauffait l'oxyde de cuivre avec une lampe à esprit-de-vin. L'eau formée était recueillie dans un tube recourbé en forme d'U, et contenant du chlorure de calcium. L'augmenlation de poids du tube contenant ce chlorure, pesé avant et après l'expérience,

donnait la quantité d'eau formée par la réduction de l'oxyde de cuivre. La diminution de poids du tube contenant l'oxyde de cuivre donnait la quantité d'oxygène existant dans l'eau formée.

La figure 16 représente l'appareil dont se servirent Berzélius et Dulong. L'hydrogène se produit dans le flacon C. A est le tube contenant d'abord la potasse caustique, e, ensuite du chlorure de calcium, d, destinés à dessécher le gaz. Ce tube est attaché à l'appareil par deux petits joints de caoutchouc, b,b. B est le ballon contenant l'oxyde de cuivre ; D, la lampe à esprit-de-vin ; E, le tube en U contenant du chlorure de calcium, dans lequel se condense l'eau formée.

Berzélius et Dulong ne firent que trois expériences. La moyenne de ces trois expériences donna, pour la composition de l'eau :

Oxygène. ..

Hydrogène.

Si l'on veut représenter sous la forme d'équivalents chimiques la composition de l'eau, d'après Berzélius et Dulong, on trouve que 12,488 est l'équivalent chimique de l'hydrogène, celui de l'oxygène étant 100.

C'est en 1820 que fut exécutée cette analyse de l'eau, qui fit époque dans l'histoire de la science. Vingt-deux ans après, M. Dumas qui, par ses grands travaux, autant que par ses brillantes et éloquentes leçons à la Sorbonne et à la Faculté de médecine de Paris, attirait à lui l'admiration du monde savant et la foule des élèves, reprenait la question de la composition de l'eau, et répétait l'expérience de Berzélins.

En employant la même méthode, mais en faisant usage d'un appareil beaucoup plus précis, M. Dumas arriva à opérer dans le nombre obtenu par Berzélius, une correction, faible sans doute si l'on ne regarde qu'au chiffre, mais d'une importance fondamentale, si l'on considère l'idée neuve et

pleine d'avenir qu'elle introduisit dans la science.

Un chimiste anglais, le docteur Prout, réfléchissant sur les nombres que nous appelons équivalents chimiques, et qui représentent les quantités en poids suivant lesquelles les corps simples se combinent entre

eux, avait très-judicieusement pensé que les nombres représentant les équivalents chimiques des corps seraient d'autant plus commodes à retenir et à employer dans la pratique, qu'ils seraient plus petits. Il avait donc proposé de rapporter ces nombres, non comme on l'avait fait jusqu'alors, à l'oxygène pris pour unité, mais au corps ayant le plus faible équivalent , c'està-dire à l'hydrogène pris pour unité. En dressant ce tableau, Prout avait reconnu que plusieurs équivalents chimiques de corps simples étaient des nombres entiers, c'est-à-dire qu'ils étaient un multiple exact de l'équivalent de l'hydrogène pris comme 1.

Il résultait de là ce grand fait, bien digne des méditations de tout homme qui réflécbit sur les grandes questions de la philosophie naturelle, que les quantitésen poids des corps qui entrent en combinaison, autrement dit les équivalents chimiques^ pourraient bien être la même matière à différents degrés de condensation. Puisque les corps simples ou composés se combinent en quantités doubles, triples, quadruples, etc., les uns avec les autres, on pourrait croire que c'est la même matière qui, à différents états de condensation, produit tous les corps simples ou composés. Dans tous les cas, les équivalents chimiques procédant par nombres rigoureusement entiers, ce n'était pas là une conception indifférente, tant pour la théorie que pour la pratique.

Berzélius, dans ses Rapports annuels sur les progrès de la chimie, ouvrage dans lequel il soumettait à une critique si sévère les travaux de ses contemporains, avait traité trèslégèrement ces considérations. Comme les équivalents chimiques qu'il avait donnés n'étaient pas d'accord avec l'idée de Prout, il n'avait pas voulu les admettre.

M. Dumas ne jugea pas les choses aussi sommairement. C'est en partie pour vérifier l'idée du docteur Prout que cet illustre sa-

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vant a consacré les plus belles années de sa carrière scientifique à reprendre les équivalents chimiques des corps, et qu'il a fait j dans ce genre de recherches, un grand | nombre d'expériences ingrates et difficiles, I mais d'une portée théorique immense. C'est i dans ce but, notamment, qu'en 1842, il vou- ! lut reprendre l'analyse de l'eau par la mé- I thode de Berzélius.

L'appareil dont M. Dumas se servit pour déterminer la composition pondérale de H l'eau, est resté célèbre dans l'histoire de la I chimie contemporaine. 11 n'est pas d'élève J1 ayant suivi les cours publics de chimie à Paris ou dans nos départements, qui n'ait I vu et qui ne connaisse ce long système de il tubes que nous représentons ici (fig. 18) et qui est la reproduction exacte de Y appareil I de M. Dumas pour la synthèse de Veau.

Comme nous le disions plus haut, la méthode suivie par M. Dumas pour la formation i artificielle de l'eau et la pesée de ses élé- I ments, est la même que Berzélius et Dulong avaient inventée et mise en œuvre en 1820. Seulement, les précautions pour la réussite \ étaient plus rigoureuses et le gaz hydrogène I beaucoup mieux purifié. Au lieu de trois exil! nériences seulement dont s'étaient contentés I Berzélius et Dulong, M. Dumas fit dix-neuf I déterminations, et tandis que ses prédéces- ! seurs n'avaient obtenu que 30 grammes et I demi d'eau, M. Dumas en fabriqua près d'un I kilogramme, ce qui répartissait sur une I quantité trente fois plus forte les causes I d'erreur qui auraient pu se produire.

Le principe de la méthode était donc j toujours la réduction de l'oxyde de cuivre par l'hydrogène. La diminution de poids de l'oxyde de cuivre représentait le poids de l'oxygène entrant dans la composition de l'eau recueillie; la différence entre ce poids et celui de l'eau obtenue représentait l'hy- I drogène.

L'appareil de M. Dumas pour la syntlièse de l'eau se compose de deux parties.

T. III

La première sert à purifier le gaz hydrogène mieux que ne l'avaient fait Berzélius et Dulong. En effet, ces deux chimistes, ne s'étant préoccupés que de l'hydrogène sulfuré qui se produit presque toujours quand on prépare l'hydrogène avec le zinc et l'acide sulfurique, n'avaient purifié ce gaz qu'avec la potasse caustique. Mais M. Dumas avait constaté que l'hydrogène peut contenir de l'hydrogène arsénié, de l'acide sulfureux et dès oxydes d'azote, composés qui peuvent modifier les résultats de l'expérience. Préparé dans le flacon A, au moyen de l'acide sulfurique et du zinc, le gaz hydrogène se purifie donc dans la première partie de l'appareil. Il traverse d'abord une série de tubes recourbés en forme d'U et contenant successivement: «, des fragments de verre humectés d'une solution d'azotate de plomb ; b, des fragments de verre humectés de sulfate d'argent ; c, de la pierre ponce humectée d'une solution de potasse pure; d, e, des fragments de potasse rougie ; /, g, de la pierre ponce en fragments grossiers, saupoudrés d'acide phosphorique anhydre (entourés d'un mélange réfrigérant), h est le tube témoin contenant de la pierre ponce et de l'acide phospborique anhydre.

C'est ainsi que le gaz hydrogène est débarrassé des acides sulfhydrique et sulfureux, de l'bydrogène arsénié ou même phosphoré, enfin des oxydes de l'azote et de la vapeur d'eau.

La seconde partie de l'appareil se compose du ballon, E, contenant l'oxyde de cuivre à réduire que l'on chauffe au moyen d'une lampe à alcool, D. Ce ballon se termine par un long col effilé et il est garni d'un robinet, m, qui permet de régler l'arrivée du gaz hydrogène. A l'autre extrémité du ballon E, existe une pointe effilée et recourbée qui pénètre dans le deuxième ballon, F, où vient se condenser la plus grande partie de l'eau formée. Le col de ce deuxième ballon est rempli de chlorure de calcium, des-

tiné à retenir la vapeur d'eau entraînée par le gaz hydrogène en excès.

Une nouvelle série de tubes en U, i, k, l, contenant de la potasse caustique, de l'acide phosphorique anhydre, enfin de l'acide sulfurique, terminent l'appareil. On a déterminé à l'avance le poids de ces derniers tubes, on connaît donc, en les pesant après l'expérience, la quanlité d'eau qui s'y est arrêtée. Le ballon contenant l'eau condensée et les tubes desséchants, étant pesés avant et après l'expérience, leur augmentation de poids] indique très-exactement la quantité d'eau qui s'est produite par la réduction de l'oxyde de cuivre.

C'est dans cet appareil que l'on vit installé, pour la première fois, le système aussi élégant qu'ingénieux que M. Dumas a appelé tube témoin. Dans une expérience où il s'agit . d'obtenir de l'eau, il est évident qu'il ne faut pas permettre que la plus petite goutte d'eau étrangère pénètre dans l'appareil ; de même qu'il faut recueillir absolument toutes celles qui peuvent prendre naissance dans la réaction. Si ces deux conditions sont bien remplies, l'expérience sera d'une valeur irréprochable. Les tubes témoins donnent cette garantie. On voit, d'après la figure 18, que M. Dumas plaçait à la suite de tous les tubes traversés par l'hydrogène pour purifier et dessécher ce gaz, avant qu'il pénétrât dans le ballon E, contenant l'oxyde de cuivre, un petit tube en U, le tube/;, léger et rempli d'acide phosphorique anhydre, corps extrêmement avide d'eau, etqu'un autre tube semblable, /, était placé à l'extrémité de l'appareil, après le dernier tube desséchant destiné à condenser l'eau qui s'était formée. Il est évident que si le poids de ces deux tubes, constaté avec la plus grande exactitude à un demi-milligramme près, au commencement de l'expérience, n'a pas varié pendant toute sa durée, on est certain que le gaz qui pénétrait dans le tube à oxyde de cuivre était bien sec et que le gaz

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qui sortait de l'appareil était également parfaitement desséché. Pas une trace d'eau n'est entrée dans le ballon à oxyde de cuivre, pas une trace d'eau n'est sortie des appareils condenseurs; les deux petits tubes à acide phosphorique en sont témoins : de là leur nom. Quelques lignes extraites du mémoire de i M.Dumas, feront comprendre quelles étaient les difficultés de ce genre d'expériences, et les fatigues qu'elles imposaient à l'opérateur.

« L'appareil étant disposé, dit M. Dumas, l'opération est mise en marche. L'oxyde de cuivre étant chauffé au rouge sombre, la réduction commence et l'eau ruisselle bientôt en abondance; mais au bout de quelques heures la formation d'eau se ralentit, et ce n'est qu'après dix ou douze heures que l'opération est terminée. Il n'est pas facile, par conséquent, de consacrer moins de seize à dix-huil heures à l'exécution de chaque expérience, abstraction faite des disposilions préliminaires qui m'ont coûté deux ou trois jours de soins.

« Si j'ajoute que j'ai obtenu dans mes diverses expériences plus d'un kilogramme d'eau, que c'est le produit de dix-neuf opérations; qu'enfin, en complanl celles qui ont échoué par accident, je n'ai pas fait moins de quarante ou cinquante expériences semblables, on pourra se faire une idée juste du temps et de la fatigue que celle détermination m'a coûtés.

« 11 faut même ajouter que la durée nécessaire de ces opérations, en m'obligeant à prolonger le travail fort avant dans la nuit, en plaçant les pesées vers 2 ou 3 heures du malin dans la plupart des cas, constilue une cause d'erreur réelle. Je n'oserais pas affirmer que de telles pesées méritent autant de |'| confiance que si elles avaient été exécutées dans j des circonstances plus favorables et par un obserj valeur moins accablé de la fatigue inévitable après S quinze ou vingt heures d'attention soutenue.»

M. Dumas arriva, par cette série d'expé- I riences, à reconnaître que l'eau est for î| mée, en centièmes, de :

Oxygène 88,888

Hydrogène 11, 112

ou, en équivalents chimiques :

Oxygène 100

Hydrogène 12,50

Berzélius avait trouvé, ainsi que nous l'avons dit :

Oxygène 88,9

Hydrogène U,\

ou, en équivalents chimiques :

Oxygène 100

Hydrogène 12,48

Cette correction apportée au nombre de Berzélius, faible en apparence, eut pour résultat de prouver que l'équivalent chimique de l'oxygène était un multiple exact de celui de l'hydrogène ; car si l'on prend l'hydrogène comme unité, on trouve, d'après la composition de l'eau donnée par M. Dumas, que l'équivalent chimique de l'oxygène est 8, celui de l'hydrogène étant 1; en d'autres termes, que 9 grammes d'eau contiennent 8 grammes d'oxygène et 1 gramme d'hydrogène.

La loi de Prout reçut ainsi une confirmation éclatante, et cette confirmation ne fit que s'accroître. C'est, en effet, à partir de ce moment que l'on a corrigé plusieurs équivalents de corps simples à la suite d'analyses et de déterminations nouvelles de ces équivalents. Aussi l'idée de Prout de dresser une liste des équivalents des corps simples, en prenant pour unité l'hydrogène, est-elle aujourd'hui adoptée sans réserve en Angleterre, et en partie en France. On peut voir dans les tableaux des équivalents chimiques qui couvrent le mur de l'amphithéâtre des cours de chimie à la Sorbonne, la liste des équivalents chimiques dressée d'après l'unité de l'équivalent de l'hydrogène.

En résumé, c'est M. Dumas qui a fixé avec précision les rapports exacts en poids suivant lesquels l'oxygène et l'hydrogène se combinent pour former l'eau.

Du reste, quelques mois plus tard, deux chimistes allemands, MM. Erdmann et Marchand, arrivaient, en suivant la méthode d'expérience de M. Dumas, ou plutôt en répétant ses expériences, aux nomhres mêmes qu'avait trouvés l'illustre chimiste français.