PROPORTIONS CHIMIQUES

En voyant les corps composés si .différens des élémens qui les constituent , et se présentant toujours les mêmes lorsqu'ils sont purs, on pense qu'il faut nécessairement que ces élémens s'y trouvent dans un rapport déterminé; car sans cela un peu plus ou un peu moins d'un des élémens changerait la nature et l'aspect du corps composé. Cette simple observation conduit à priori k la connaissance des proportions chimiques. Cepen-

(1) M. Dumas a foit conDaitre des règlet relatives aux substitutions; mais ces règles ne représentaient que quelques cas particuliers de ce genre de réaction; car elles n'avaient trait qu'aux composés d*origïie organique. Les voici telles qu*il les a posées :

« 1° Quand un corps hydrogéné est soumis a Taction déshydrogéoante du chlore , du Brome, de Tiode, de Toxygène, etc., pour chaque atooie d'hydrogène qu'il perd, il gagne ui^ atome de chlore, de brdme, d'iode, et un dewi-atoOka d'oxigène. »

m ^^ Quand le corps hydrogéné renferme de Toxygène, la même règle s'observe sans modification.

■ 3" Quand le corps hydrogéné renferme de Teau, oelle-ci perd son hydrogène sans que rien ne le remplace , et , i partir de ce point , si on lui enlève une nou- \elle quantité d'hydrogène, celle-ci est remplacée comme pMcédenunent. »

PAOPOATIORS MmoimAJiBS D«8 GOaBIKAlSOlfS. 89

dftut, ces faits ëvidens dont elles d^ulent, quoique fortifiées encore par les formes cristallines qui annoncent une symétrie et un arrangement auxquels le nombre des parties constituantes ne saurait être étranger , n'ont pas firappé tous les esprits, et des savans ont pu douter de leur réalité; ce n^'est que lentement, péniblement, et par le secours de la balance, que la fixité des proportions chimiqueç a été démontrée*

Les proportions chimiques qui font connaître les rapports dans lesquels les élémens sont unis dans les corps composés forment une des parties les plus intéressantes de la chimie, non^seulement sous le point de Tue de la science en général , mais encore sous celui des applications ; car ce qu'il importe le plus à nu fabricant, c'est de pouvoir calculer le rendement et la valeur de ses produits.

Les proportions fSûsant connaître la composition de tous les cxnrps, peuvent èlre exprimées en poids, car tous les corp sont pesans; les proportions des corps dont les élémens sont sons forme de fluide élastique , peuvent être exprimées en volâmes, mais ce n'est point toujours d'une manière parfaite* ment exacte.

I. L'ensemble des proportions chimiques repose sur cette d<mnée fondamentale : // existe un rapport déterminé entre les poids des parties constituantes des corps*

a. La proposition précédente était > facile à déduire de la aim]Je observation des faits, mais il n'en est pas de même de la suivante, qui ne pouvait, être admise sans avoir été sanctionnée par l'expérience : si ton représente par un nombre déterminé et constant la quantité pondérale d!un corps^ qui peut s*uniràtous les autres corps ^ il résulte de la proposition précécedenie^ que tous les poids des autres corps peuifent aussi être rteprésentés par des nombres déterminés et constans; mais de pins, si ces autres corps ^viennent à se combiner les uns aoec les éutiresj on troutfera quUls sont unis dans des rapports déterminés par ces mêmes quantités fixées à P égard de tun d'entre eux seulement» Ainsi , en prenant l'oxygène pour terme de comjMirai- 90D, et en faisant son poids=3ioo,on trouve qu'il peut s'unir à Qox parties pondérales de soufre et à 3^9 parties pondérfdesde

2^ RéÀQTlOHS CHI»I<^K8.

fer; en ontre, si l'on unit le soufre an fer, on trouve qnMU forment ensemble un compose dans leqnel le poids du 80ufi« est à celui du fer : : doi : SSp. Il en serait de même pour tottt les autres corps,

.3. Lorsque deux ootfspeuifent s* wiir en plugimtrêpr^porUomSy ri Von fait que l'un £eux demeure en quùntitè\ conâtantey les quantités de Vautre corps sont des multiples ou des sous^mai^ tiples les unes des autres.

dette troisième proposition, qui porte le nom de loi des pm» portions multiples If ëtait nécessaire pour que la deuxième f&t ▼raie ; car, sans la relation qu'elle indique, la fixité des rappiorts dans lesquels les corps se combinent n'eût point été universelle.

L'azote, dans les composés qu'il forme avec l'oxygène, of» fre un exemple remarquable de proportions multiples : 177 parties de ce corps peuvent s'unira 100, 200, 3oo et 4oo parties d'oxygène, même & 5oo parties, en admettant la possibilité de l'existence de l'acide azotique anhydre.

Les propositions précédentes peuvent être considérées comme les lois qui régissent les proportions dans lesquelles les corps se combinent. II résulte de leur ensemble, que ces mêmes proportion! peuvent être représentées par des nombres déterminés et invariables. Ces Qombres portent le nom de nombres proportionnels.

Les nombres proportionnels ont l'avantage immense de permettre de trouver, par le calcul, le rendement de toutes les opérations chimiques qui sont su&amment connnefl«

Pour qui a médité les simples notions de l'arithmétique, le résultat suivant ne sera qu'un corollaire facile i saisir des propositions précédentes.

Les nombres proportionnels des corps composés sont etttre eux comme les sommes des nombres proportionnels des élèmens qui les constituent.

L'intelligence de cette proposition est facile, car si l'on considère deux corps composés, sott l'oxyde de plomb et le sulfure de zinc, il est évident que les poids de ces deux oom* posés sont entre eux comme les sommes de leurs élémens ; en d'autres termes, que si 100 parties d'oxygène aont untea à 1294 parties de plomb, et si aoi parties de soufre aont nniea k 4o3 parties de sine, que le poids de l'oxyde de plomb aore à

LOI BB WBir^BIi* 9K

celui an evifare de linc : : loo + ^^94 : soi -|- 4o3 , oa s X i394 : 6o4»

Partant des données précédentes, il semble qne rien n'est pins simple que d'établir une table des nombres proportion-» nek^ car il parait au premier aperçu qu'il suffirait que Texpé* rience eût fait connaître dans quels rapports les corps se combinent, pour que ce résultat pût être atteint. Cependant il se prâente une cÛfficulté qui nait des proportions multiples i puisque deux corps peuvent se combiner en plusieprs pio-> portions, à 'laquelle de ces proportions s'arrétera-t-on pouv établir une pareille table ? On sent donc qu'en pareille circonstance, où l'expérience ne peut plus guider le cbimiste, il est libre de choisir ^ il pourrait même paraître que le choix à faire n'aurait pas beaucoup d'importance, et que l'on pourrait sim^ plement se borner à adopter ce qui est le plus convenable, selon l'usage des nombres proportionnels. Il en est réellement ainsi pour ceux qui veulent demeurer entièrement dans lé domaine de Texpérience ; mais lorsque l'on veut faire coïncider ensemble toutes les données scientifiques relatives aux proportions chimiques, afin de rechercher comment les molécules sont constituées, cela ne suffit plus : il faut discuter les faits»et remonter s'il se peut jusqu'à la source même des . proportions chimiques.

Les lois qui régissent la composition pondérale des corps n'ont pas d'abord été connues dans tout leur ensemble. Â dater des travaux de Wenzel, publiés en 1777, jusqu'à l'essai des proportions chimiques de M. Berzélius, qui ont couronné l'oBuvre , il existe, comme on le voit, une période de plus de quarante années. Wenzel ^ Riohter , Proust , Dalton , Berzélius , Gay-Lussac, sont les savans à qui l'on doit presque tout ce que l'on sait sur ce sujet.

Iêiù de la oomposîtion des tels ^ ou loi de "Wensel.

Les découvertes de Wenzel, qui ont précédé les autres, con- «semaient la composition des substances salines. Il constata que deux sels solubles, neutres aux réactifs colorés, susceptibles de se décomposer mutuellement, donnaient naissance, par une double décomposition, à deux nouveaux sels également neutres, et il tira parti de ce phénomène remarquable pour déterminer la composition d'un grand nombre de sels. Il est évident, en

9^ EftACTIOlfS CHIMIQUES.

effet, qde , si l'on connaît la composition des deux sels em^ ployés, et que, si Ton sait en outre combien il faut de cbacan d'eux pour se décomposer mutuellement, on peut en déduire, par le calcul, là composition des deux sels formés , puisqu'il y a simplement échange entre leurs élémens , qui restent en mêmes quantités. Par exemple, loo parties pondérales d'axo* tate b'arytique contiennent 4x^9 44 d'acide et 58p, 56 de base; il £iut, pour décomposer entièrement ce sel, 66p, 77 de sulfate potassique , contenant les élémens de 3op, 68 d'acide sulfarique et de 36p, 09 de potasse. Or, Tacide azotique venant à s'unir a la potasse, et l'acide sulfurique à la baryte, on aura 77P, 53 d'axotate potassique, formées de 41^9 44 dWde azo» tique et. de 36', 09 de potasse, et 89P, a4 de sulfate bary* tique, formé de 3op, 68 d*acide et de 58p, 56 de baryte.

D'où:

AzoUlebarytique 100,00 j ^^,

Et sulfate potassiqae 66,77 j '»■«"'«' ^^^n

Donnent :

Azotate potuiique 77.53 J ^ ^

Et sttlfMe barytique 89,^4 ( ''"'""^"' '""»77

Cet exemple, mis sous une autre forme, donnerait :

Acide azotique Baryte

Acide fiulfurique ^^^-^^.^^ Potasse 3o,68 ^'^ —^ 36,09

On voit icbque 41** 9 44 d'adde azotique peuvent saturer 58p,56 de baryte et 36p, 09 de potasse, etque3oP, 68 d'acide sulfurique saturent exactement les mêmes quantités de bases ; or, en généralisant , et Ton est en dit>it de le faire puisque la neutralité après la double décomposition subsisterait encore avec d'autres sels, on peut dire qu'iZ existe une suite de rapports constans entre les poids des bases qui saturent une même quantité d^un ax:ide quelconque^ et quHl y a aussi une suite de rapports constans entre les quantités de divers acides qui saturent une quantité constante d*une base quelconque.

Il résulte de la loi de Wenzel que, si Ion détermine les rapports dans lesquels toutes les bases se combinent à un même acide, et les rapports dans lesquek tous, les acides se combi-

LOI BB WBFZEL. gi

DÉfit à une même base, qu'on en peut déduire facilement la composition de tous les sels que ces bases et ces acides peuvent fiMrmer en s'unissant ensemble, en ramenant toutes les quan« tités pondérales à un même terme de comparaison.

La baryte étant le terme de comparaison^ les bases suivantes deviennent:

Baryte. • . . . • = f,ooo

Stroatiaoe = 0,718

Chaos. . • • • • = 0,37a

Potasse =:= 0,6 16

Soude - = 0,408

Si Von établit les rapports qui existent entre la capacité de saturation des acides , Tacide sulfurique étant Tuaité, on a :

Adde salfuriqae. ^

— azotique. .

— chlorique. .

— chromiqoe. .

— manganique.

= i,3oo

Si Von chercbe maintenant quelle est la quantité de baryte qm' peut saturer une partie d'acide sulfurique, et que^ en laissant toutes les bases dans les rapports indiques ci-dessus on les r;^mène & cette quantité de baryte , on aura des nombres proportionnels qui seront tels , que la quantité trouvée d'un des acides quelconques pourra saturer toutes les bases, et que la quantité indiquée d'une des bases quelconques pourra satureir tous les acides. Ce résultat deviendra sensible si l'on jette les yeux sur le tableau suivant:

Adde sulfurique. . 1,000 ^i: r—:^:^ — irrr=^^F^ '»909 baryte.

— azotique . . i,35o -rg^^^^^^^^^y. 1,371 strontiane,

— cblorique. . 1,880 -^^'^^^^^^^^^^^ 0,710 cbaùx.

— chromîqiie . i,3oo ^*^^j^^^^^ ^^^^^^^ '>^77 potasse.

— Dianganique. i,a88 ^ ^ "^^^^ 0,779 «oude.

Ce tableau démontre que , si Ton a déterminé exactement la composition des cinq sels que l'acide sulfurique, par exemple, peut former avec les bases qu'il indique, «t que, si l'on a déterminé également la composition des quatre autres sels que les quatre acides restans peuvent former arec une des bases , en tout 9 seb , oi> en peut déduire exactement la composition des a5 sels que tous ces acides et ces bases peuvent former en i^unissant ensemble. Âujotird'bui que tous ces rapports ont

94 RÉACnons chimiques.

été ëtablis avec beaucoup de soin, quand on découvre un acide ou une base^ il suffit de déterminer leur capacité de satura-tùm relatÎTeinent à une base ou à un acide bien connu» pour en déduire exactement la composition de tous les sele qu'ils peuvent former.

La découverte de Wenzel est applicable à tous les corps qui peuvent se décomposer mutuellement par une double substitution , et notamment à ceux qui ont une composition plus simple que les sels y tels que les composés binaires. Ainsi :

Le protochlorure de phosphore se décompose par Peau , et donne de Tadde phosphoreux et du chlorure hydrique.

Le prolo-sulfore de fer est déeomposé par le chlorure hydrique , et donne du protochlorure 4e fer et du sulfure hydrique. «

Le chlorure mercarique est décomposé par Tiodure potassique, et donne de riodure mercurique et du chlorure potassique , etc.

Si l'on applique la loi de Wenzel à ces réactions, on peut déterminer non-seulement la composition de bien des composés binaires, mais encore on peut déterminer les rapports qui existent entre les quantités pondérales des élémens qui se combinent, et de là, arriver à la connaissance des proportions de toutes les combinaisons possibles.

En faisant varier les conditions arithmétiques de l'application de la loi de Wenzel , on peut résoudre une foule de problèmes des plus intéressans. Il suffit, dans tous les cas de ce genre , que Ion connaisse la composition et la quaiitité de deux composés^ pour en déduire celle des deux autres , aussi bien celle des corps soumis à la décomposition, que celle des corps produits.

&ot de l'aetion des métenz anr les tek, ou loi de Biohter.

Après Wenzel, Ricbter s'occupa aussi de la composition des sels ; mais les résultats auxquels il parvint furent loin d'être exacts. Seulenynt il porta une attention toute particulière 9ur la décomposition des sels par les métaux. Il remarqua que^ dans ce phénomène, il y avait une simple substitution d'un métal à un autre, et que tous les autres élémens des sels n'éprouvaient aucune modification dans leurs proportions ; en d'autres termes , que téfat de neutralité des sels en dissobiHom

UU8 »B RICSTSR. gS

m change point larsquon en sépare le métal par un autre métal qui le remplace.

n découle de robservation de Ricbter qa^7 existe un rempart constant entre la quantité <ïun acide et la quaixtité JC oxygène éPun oxyde quelconque qui lui est uni. En effet , si l'on considère un sel comme ëtant forme par la rëunîon d'un acide et d'un oxyde métallique , formé lui-même d'oxygène et de métal, Facide et l'oxygène de l'oxyde demeurent dans un rapport invariable , tandis que le métal seul peut varier.

IJ découle encore de cette loi que les différences que Ton observe entre*les poids de diverses, bases qui peuvent saturer une même quantité d'un acide déterminé , sont les mêmes que celles qui existent entre les poids des métaux qui entrent dans ces mêmes sels. «

Si l'on détermine les rapports qui existent entre les quantités pondérales des métaux qui peuvent se substituer les uns aux autres, on trouve que ces quantités sont entre elles exactement comme celles que l'on peut déduire de la décomposition mutaelie des composés binaires ; et cela doit êtro, puisqu'elles représentent les diverses quantités de plusieurs métaux qui peu** yent s^unir à une quantité constante d'oxygène.

jâppUcation delà loi de Rickter à V analyse des osydes. — La loi de Ricbter a été appliquée de la manière la plus heureuse & l'analyse des oxydes métalliques*, elle permet de connaître exactement leur composition sans employer l'analyse directe ni même la synthèse. En effet, si, d'après cette loi, on eonnatt le rapport qui existe entre la quantité d'un acide dé-> terminé et l'oxygène d'un des oxydes qui peuvent le saturer, on sait que cette quantité est la même pour tous les autres oxydes; il suffit donc de connaître ce rapport et la quantité d'une base qui sature un acide pour déterminer exactement sa composition. Par exemple , la chaux n'a jamais été analysée; mais on sait que, dans Içs sulfates, I4 quantité d'acide est à celle da l'oxygène des oxydes qu*ils contiennent , comme Soi : 100; on sait en outre que dans 857 parties de sulfate de chaux il y en ^a Soi d'acide et 3S6 de chaux: or, dans 3S6 parties de chaux , il y ^a 100 d'oxygène et a56 de calcium.

96 EBAGTIOHS GHIVIQVBS.

&M d« rapport de l*élémenft néfatirde Vmeiâ» à rélémait négatif et d« U base, ou loi de Bersélâiu.

M. Bei-zélitts a ëté plus loin que Rlchter : non-seulement il a vérifié la découverte de ce chimiste , mais y prenant les sels dans Tacception la plus étendue , et considérant que l'acide et la base qui les forment contiennent presque toujours un élément commun, il a trouvé qu'il existait constamment un rapport simple entre la partie de cet élément attribuée à l'acide et celle qui est attribuée i la base. Voici comment il a formulé sa découverte : Des atomes (molécules) composés du premier or-» drej auxquels l* élément électro- négatif est commun y se combi^ nent toujours dans des proportions telles , que le nombre des atomes de Vêlement électro^négatif de Tun est un multiple par un nombre eraier de ce même nombre dans Vautre -(i). Ces multiples sont les nombres : a, 3, 4> S, 7. On voit dans le tableau suivant de nombreux exemples de l'application de cette loi : ^

a : t Carbonates, — Sulfites. — Séléoites. — Télliirites. — Slannates. — Tilanates. — Yanadites.

3 : 1 Sulfotes. — Séléniates. — Telliirates. — Yanadatcs. — Holybdates. —

ToDgstaies. <— Chromâtes. — Mangaoates. <» Ferrâtes?— Ozalates. -^ Azotates. -^ Pbosphites, — - Arsénitet. — Antimouites. — Borates. — Silicates. — Alominales. — Tantalaies. — Aurates.