G0MIK)S1TI0N DE L*£AU. S
Ce ballon est fixé à des appareils destinés à condenser l'eau frodaite. Ces appareils, pesés a\ec soin, «e composent : d'un récipient en verre M, de deux tubes en U, contenant, le prenier de la potasse solide, le second de la pierre ponce ■èlée à de l'acide phosphorique, d'un tube témoin R, rempli de pierre ponce mêlée à de l'acide phosphorique.
Ùl réduction exige dix ou douze heures. Quand elle est teraînée, on laisse refroidir l'appareil dans le courant d'hydrogène, pois on fait passer un courant d'air au moyen d'un aspirateur plein d'eau, séparé du tube R par un tube S renfermant de la piene ponce imbibée d'acide sulfurique.
On procède alors aux pesées. Le vase L est pesé vide d'air ; la différence entre son poids avant et après l'expérience indique la (luantité d'oxygène qui existe dans l'eau formée, et l'augmentetion de poids des vases suivants fait connaître cette quantité d'eau. Les nombres obtenus conduisent à :
11,11 d'hydrogène) 88,89 d'oxygène P^*^'^
36. Théorie moléculaire ou atomique. — Dalton, après tvoir découvert la loi des proportions définies (11), formula les propositions suivantes : Les poids atomiques des divers corps tODt différents. Les proportions définies suivant lesquelles ils K combinent représentent les poids relatifs de leurs atomes. Lorsque Gay-J^ussac eut établi (20), en 1808, que les gaz se combinent suivant des rapports extrêmement simples en vohuoes, il montra qu'en appliquant au gaz l'hypothèse de Dalton, leurs densités devaient être proportionnelles aux poids de leurs atomes ou à des multiples simples de ces poids. Quelques années après, Avogrado en 1811 , Ampère en 1814, frappés de It simplicité des lois qui régissent les gaz, émirent sur leur constitution des idées dont voici la substance :
Les gaz sont constitués par des particules extrêmement petites, maintenues par la chaleur à une distance telle les unes des autres que toute attraction mutuelle {affinité ou cohésion) cesse d'exister. Ces particules ne sont pas les atomes, ce sont (les groupes d'atomes sécables par les agents chimiques : nous leur avons donné (21) le nom de molécules. Tous les gaz, simples et composés, placés dans les mêmes circonstances de température et de pression, renferment dcais un même volume '« même nombre de molécules.
Tel est le fondement de la théorie moléculaire. Cons\dètoi\%
Teau ; elle résulte de l'union de 2 volumes d'hydrogène et de i Yoluroe d'oxygène : on admet qu'elle est formée de 2 atomes d'hydrogène pour 1 atome d'oxygène. Dès lors la formule est H* O.
Prenons le poids de l'atome d'hydrogène pour unité; il est clair que les 2 atomes d'hydrogène pèseront 2 et ({ue l'atome d'oxygène pèsera le double de l'équivalent^ 16. C'est ici queia notation en atomes se sépare de la notation en équivalente, car si, dans l'un et l'autre système, H = i, il n'y a que 4 d'hydrogène dans l'eau lorsqu'on fait usage des formules équivalentes, tandis qu'il y a 2 d'hydrogène si l'on se sert des formules atomiques.
Il est évident que 18 est la plus petite quantité d'eau susceptible d'exister à l'état de liberté, car on ne peut pas concevoir une quantité d'eau plus petite que celle qui est formée par 2 atomes d'hydrogène et i atome d'oxygène : 18. est le poids moléculaire de l'eau. Comme cette quantité occupe le double du volume occupé par i d'hydrogène (34), on dit que la molécule d'eau représente 2 volumes de vapeur. La molécufe de gaz ammoniac (50), de gaz chiorhydrique (80), et de la presque totalité des gaz occupe également un volume double de celui de 1 d'hydrogène : on exprime ce fait en disant que la molécule des corps représente 2 volumes de vapeur. Il est cependant des exceptions à cette règle , et parmi elles nous citerons l'acide sulfurique monohydraté, le perchlorure de phosphore (91) et divers sels ammoniacaux.
Les atomes de l'oxygène, de l'azote, du chlore, etc., occupent le même volume que l'atome d'hydrogène , mais la vapeur du phosphore (p. 180), celle de l'arsenic (p. 496) renferment sous le même volume deux fois plus d'atomes que les gaz précédents.
Si, au lieu de rapporter les densités à l'air, on les rapportait à l'hydrogène, comme on le fait pour les atomes, les poids moléculaires se confondraient avec le double des densités, et les poids atomiques avec les densités, sauf les exceptions signalées plus haut et quelques autres.
Pour ramener à l'hydrogène la densité des gaz rapportée à l'air, il faut la multiplier par 44,44, parce que la densité de l'air est 44,44 relativement à celle de l'hydrogène; de sorte que, pour avoir le poids moléculaire d'un corps, il n'y a qu'à mutiplier par 28,88 sa densité de vapeur rapportée à l'air; et pour avoir le poids atomique, sauf les exceptions, il faut multiplier cette densité par ^4,44.
Considérons l'oxygène :
Sa densité rapportée à 1 d'hydrogène sera
Par suite, 1 6 est le poids de Tatome d'oxygène^ si 1 est le poids de l'atome de l'hydrogène; et 32, poids de 2 volumes d'oxygène, est le poids de la molécule de l'oxygène.
La densité de la vapeur d'eau est 0,622 par rapport à l'air.
Sa densité, par rapport à i d'hydrogène, sera
Et 18, poids de sa double densité, représentera le poids de la molécule de l'eau, si 1 est le poids de l'atome d'hydrogène.
Si l'on admet ces densités rapportées à l'hydrogène on aura le poids du litre d'un gaz quelconque en multipliant le poids du litre d'hydrogène 0»',0896 par la densité de ce gaz. Ainsi,
OB'yOSQ X 16 ou 18^,429 = le poids du litre d'oxygène.
En résumé, la composition de l'eau peut être exprimée par les diverses manières suivantes :
11,11 d'hydrogène.
En centièmes l 88,89 d'oxygène,
En équivalents {0=8,
En volumes
. „ , ,, v.x^ I condensés en 2 volumes.
1 volume dmygène )
RniiiAi^miAe i ^ ^^^f*®* d'hydrogène pesant 2 amoieeiiies j ^ ^^^^ d'oxygène pesant J6^
18 poids de la molécule d'eau .
Le poids de cette molécule correspond à 2 volumes de vapeur.
L'atome de l'hydrogène se confond avec son équivalent.
L'atome de l'oxygène est le double de son équivalent.
La molécule de l'eau est le double de son équivalent.
On donne le nom de corps diatomiqm à l'oxygène et à tous tes corps qui, comme lui, se combinent à 2 atomes d'hydrogène. Afin d'éviter toute confusion nous représenterons l'atome de l'oxygène, 16, par un 0 barré, O.
lin chimiste français, mort jeune encore, après avoir accom^\\ ^nombreux et de brillants travaux, Gerhardt, a moivltfe c^w^
tous les corps de la chimie pouvaient être ramenés à guatret pes. L'eau est le plus important d'entr'eux, car son groupe co tient les bases^ les acides^ les sels^ les alcools^ les éthers^ efa c'est-à-dire le plus grand nombre des corps.
Tous peuvent être envisagés, en effet, comme de l'eau di laquelle la moitié ou la totalité de Thydrogène est remplie par des corps simples, ou par des corps composés, appelés f dicaux, qui jouent le rôle de corps simples.
Les formules atomiques peignent ces faits :
H ) L'eau a pour formule ii 1 ^ »
K| ^ La potasse anhydre Kl'
La potasse hydratée H)^'
( Az O^ ) ) L'acide azotique anhydre ) Az O* ) i^ *
L'acide azotique monohydraté. ' l^i
L'éther ordinaire r €^2 H^n ^ *
L'alcool {€^H')je.
Ces analogies sont à peu près incontestées aujourd'hui. P les représenter dans la notation en équivalents il est indii^ sable de doubler la formule de l'eau, c'est-à-dire de la rei senter par le symbole
H2 O^ = 4 vol.
Moyennant cette convention on arrive à des formules an gues pour les composés nommés plus haut. L^eau étant
HJ •
La potasse anhydre se représente par |r j 0^ ;
— hydratée hI^^'
L'acide azotique anhydre / . ç.J j 0^ i
Vacidc azotique monob^dtalé ^ 1 O^ î
L'éther (C4S5j|o^
L'alcool ^^*/'^|o2.
Lorsqu'on n'a pas de moyen chimique pour déterminer l'équiraknt d'un dérivé de l'eau, on prend pour équivalent la quantité uni occupe le même volume que H* 0* en vapeur (H* 0* occupe le même volume que H*), ce qui revient à dire, que pour avoir l'équivalent d'un corps, on le réduira en vapeurs, à une température donnée, et on le comparera à l'hydrogène. (H*) à la même température. L'équivalent a toujours la même signification dans les corps organiques parce que telle est la base sur laquelle on établit leurs formules.
37. Propriétés physiques. — L'eau se présente à nous sous les trois états. Elle est liquide à la température ordinaire de nos dimats; elle se solidifie à l'époque des froids, et constitue la giace; c'est la vapeur de l'eau qui s'échappe des vases où l'eau est en ébuUition.
Au moment où l'eau se change en glace, elle se dilate, et sa densité n'est que de 0,916, celle de l'eau étant 1 ; cela revient à dire que 91 6*=^ d'eau forment 1000^'' déglace. Personne n'ignore cette légèreté relative, parce que chacun sait que la glace flotte » la surface des eaux. Cette dilatation explique la rupture des canaux des plantes , des tuyaux de plomb qui servent de conduites d'eau pendant les gelées : aussi doit-on toujours entourer de paille les plantes herbacées ou les tuyaux d'eau au moment des froids. La force d'expansion de l'eau qui se gèle est assez considérable pour faire éclater les tubes en fer forge les plus résistants, les bombes les plus épaisses.
La glace n'est pas un corps amorphe, elle forme de petits trislaux qui, vus au microscope, se présentent en prismes hexagonaux réunis en étoiles.
La glace fond à un point que l'on prend par convention pour le zéro des thermomètres Réaumur et centigrade. Elle absorbe pour changer d'état une quantité de chaleur nécessaire et suffisante pour élever d'un degré 79 fois son poids d'eati liquide; on exprime ce fait en disant que la chaleur latente de fusioh de l'eau est de 79 unités de chaleur.
La glace fondue ne se dilate pas en s'échauffant; elle se conl^acte jusqu'à ce qu'elle ait atteint la température de + 4®, et à Pwtir de ce point elle se dilate : on traduit ce phénomène ew dv- ^t que Veau présente à 4^ un maximum de densilè.
«0 HaI!.
L'eau, cliaufféc dans un vase ouvei't à la pression ordinaifi {TeO"™), bont à 100", et comme l'eau absorbe, pour quefl changement d'état ait lieu, la quantité de chaleur qui élÈTWsi d'un degré un poids d'eau liquide SÎO fois plus grand, on S que la chaleur latente de vapurisation de l'eau est de 54 unités de chaleur.
La densité de la vapeur d'eau est 0,622.
L'eau, jetée dans un vase maintenu à quelques degrés sS dessus de 100°, entre immédiatement cnébullition etdlBpartdt Si le vase est chauffé au-dessus de 171°, l'eau ne bout pas, C4I trairement à ce que l'on aurait pensé ; elle ne fait que s'év^il rer lentement. Cela tient à co que l'eau ne touche pas en rél lité ce vase. Elle en est séparée par une mince couche d vapeur qui l'isole du corps chaud : un thermomètre placé d< ce liquide marque une température inférieure à 0°. L'eau di ces conditions forme sur la surface métallique un sphéroïde Icûsse-t-on refroidir le métal, l'eau entre en cbullilion, quan la tempe rature du vase est abaissée vers 171% parce que leco tact a lieu.
L'eau est l'agent de dissolution des substances minérales plus général et le plus employé.
Elle est le véhicule des aliments, le dissolvant des principesd sang et des autres liquides animaux, l'agent qui propre équilibre la chaleur dans tout le corps. Elle donne aui men branes la souplesse , l'élasticité et la perméabilité sans l quelle les organes ne pourraient pas remplir leur rûle.
Dlfniaion. — Lorsqu'on met en contact deux solutions dumèl sel différemment concentrées, laliqueur lapins étendue cëd6i l'eau â celle qui est plus concentrée qui lui fournit du sel, et i échange se continue tant que l'équilibre n'est pas établi. Cel diffusion s'accompagne quelquefois d'une décomposition : ui le bisulfate de soude NaO HO, SSO', formé de deux élément trËs-inégalement diffusifs, se scinde en sulfate neutre NaO, SO*, et en acide sulfurique SO* HO.
Endosmose, colloïdes, crlstalloldes, dialyse. — Nos renvoyons à la physique pour la théorie de ces phénomènes.
Lorsqu'on place entre deux liquides une cloison poreus^ telle qu'une membrane animale, du papier trempé dans l'ai cide sulfurique, un vase de pile, il se produit un écbai^ M. Graham a. fait de cette question wtxc è\wAc iTbsr-remarqu»
Gl
Ue. Il y a des corps très-diffusibles; ce sont les substances cristallisées dont la solution ne présente pas de viscosité : de là le nom de cristailoîdes donnée à ces corps. Les substances dont In solutions sont visqueuses ^ qui ne cristallisent pas^ ne sont pas diffusibles; on les appelle colloïdes. L'acide silicique^ l'alumine^ le peroxyde de fer^ les gommes ^ les matières gélatineuses amylacées^ tannantes ^ albumineuses^ extractives sont dans ce cas. Les organes des animaux sont imbibés et remplis surtout de matières colloïdes.
38. Propriétés chimiques. — L'eau rendue conductrice est bellement décomposée par le courant électrique en ses deux éléments {fig. 33).
n en est de même de la chaleur. On supposait que cette destruction exigeait une température de 2000<>; M. H. Sainte-Claire ^Derille a montré qu'elle avait lieu déjà à 1200<'^ mais qu'elle l'était que partielle^ et il a donné le nom de dissociation à cette décomposition partielle. Ce fait est plus difficile à constater qu'on ne serait tenté de le croire parce que les deux éléments se recombinent dans les parties moins chaudes de l'appareil. Pour le démontrer^ M. H. Deville a fait usage de l'appareil suivant {jpg, 38).
Fig. 58.
De l'eau arrive en vapeur dans un tube en terre poreuse, tandis fu'un courant d'acide carbonique pénètre dans un tube en porcelaine qui entoure le premier. Ce système de deux tubes concentriques est chauffé vers 1200°. L'hydrogène se diffuse plus fortement que l'oxygène dans l'acide carbonique à travers k tube poreux, de sorte que si l'on recueille en D le gaz du tube intérieur ce sera principalement de l'oxygène et de l'acide carbonique aspiré à travers les pores de la terre, tandis (\y\ft\^ç»
gaz du tube extérieur recueillis en C seront surtout de l'adde p carbonique et de Thydrogène.
On reconnaîtra facilement les deux gaz à leurs caractères c* dinaires après les avoir agités avec une solution de potasse on de soude qui absorbera Tacide carbonique.
L'eau est décomposée par le chlore et les corps de la deuxième famille.
Cl + HO = HCl + O,
par le carbone et par la plupart des métalloïdes.
Presque tous les métaux absorbent son oxygène à des tempé4| ratures variat)les et mettent l'hydrogène en liberté , i j
