PRODUITES PAR LA COMBINAISON

DES DEUX r.\Z.

200 de gaz hydrogène. .

.... cle l'eau.

.... 200 de gaz ammoniac.

200 de gaz hvdroclilorique.

100 de gaz azote

50 de gaz oxygène — 100 id.« • • •

— 100 de protoxyde d'azote.

.... 200 de deutoxvde.

150 id

.... de l'acide hvponitreux.

200 id

... de l'acide nitreux.

.... de l'acide nitrique.

250 id

Ces résultats prouvent que les éléments des corps gazeux se combinent entre eux dans des proportions fixes et multiples relativement à leur volume, de même que Dalton l'avait avancé relativement au poids : on en tira alors la conséquence que les lois des combinaisons iiazéiformes sont les mêmes que celles qui président aux combinaisons des substances solides ou liquides. En comparant ensemble la

CONSTlTUriOA AlOLECLILAiaE. 24 ô

théorie atomique et la théorie des volumes, on en déduisit que, dans les gaz, les atomes sont placés à égale distance, et qu'il y en a le même nombre à volume égal , à même température et à même pression 5 M. Dumas reconnut cependant que les vapeurs faisaient excep tion; 1° dans la vapeur de phosphore, où le nombre d'atomes est double de celui du même volume de gaz permanent; 2" dans celle du soufre, il est triple; 3" dans celle du mercure, ce nombre est moitié. Enfin , dans les vapeurs des corps simples , le rapport entre le volume et le nombre des atomes paraît être des multiples ou sousmultiples du nombre d'atomes contenus dans un égal volume d'un gaz permanent. Mais avant d'exposer les rapports qui existent entre la théorie des atomes et celle des volumes, nous avons besoin de données fondamentales sans lesquelles nous ne pourrions en tirer des conséquences en harmonie avec l'état actuel de la science.

Passons d'abord en revue quelques-unes des lois en vertu desquelles les atomes se combinent dans la nature inorganique. Un atome d'un élément se combine, avons-nous dit, avec un, deux, trois, etc., atomes d'un autre élément; mais on ignore jusqu'où peut aller le nombre de ces derniers; on a avancé qu'il ne pouvait pas dépasser douze, en raison de la forme présumée sphérique des atomes, et parce qu'une sphère ne pouvait être mise en contact avec plus de douze sphères de même grandeur, de manière à l'entourer entièrement. Si l'on démontrait que la forme des atomes fût sphéi ique , cette conjecture pouri-ait se changer en vérité; au surplus, on ne connaît pas de combinaisons inorganiques qui dépassent ce rapport. Mais si un atome d'un élément se combine avec un, deux, trois, etc., atomes d'un autre élément, deux atomes du premier peuvent-ils se combiner avec deux, quatre, six atomes du second? nous l'ignorons. L'exemple suivant montre notre incertitude à cet égard : l'eau est composée de deux atomes d'hydiogène et d'un atome d'oxygène; si elle se combine avec un autre atome d'oxygène, elle forme de l'eau oxygénée; en résulte-t-il alors deux atomes de peroxyde, composés chacun d'un atome d'oxygène et d'un atome d'hydrogène, ou bien un seul atome composé de deux atomes de chaque élément? L'incertitude est la même à l'égard de la composition de l'ammoniaciue formée d'un atome d'azote et de trois atomes d'hydrogène condensés eu deux volumes. Jusqu'ici , les faits manquent pour décider l'alternative. Les combinaisons des atomes composes suivent les mêmes lois; mais elles ne s'effectuent pas dans un aussi grand nombre de proportions, attendu que les affinités diminuent a mesure que les atomes deviennent plus composes ; c'est ainsi que les atomes du troisième ordre n'ont qu'une affinité

246 TBAITÉ DE l'HVSTQUE.

très-faibic (iiii ne se manifeste que dans les aetions tres-Ientes. On est également dans Tignoi-ance sur les nombres de conibinaisons qui peuvent s'effectuer entre k s atomes composés et les atomes simples.

Les combinaisons des atomes composés sont soumises néanmoins à certaines conditions qui restreignent leur nombre.

Dans les sulfates neutres, par exemple, la quantité d'oxygeue de l'oxyde est à celle de l'acide : : 1 : 3 ; ce rapport est une conséquence de la composition atomique des sulfates, dans lesquels la base est composée d'un atome de métal et d'un atome d'oxygène, l'acide, d'un atome de soufre et de trois d'oxygène.

Dans les sulfites, la quantité d'oxygène de l'oxyde est à celle de l'acide : : 1 : 2.

Dans les hyposulfites, ce rapport est : : 1 : 5.

Dans les séléniates : : 1:3

— sélénites : : 1:2

— nitrates : : 1:5

— hypouitrites : : 1:2

— phosphates neutres : : 2:5

— phosphites : : 2:3

Dans les arséniates et les arsénites, dont la composition est la même que celle des phosphates neutres et des phosphites, les rapports entre les quantités d'oxygène sont les mêmes.

Dans les borates, ces quantités sont : : 1:3

carbonates : : 1:3

— perchlorates : : 1:7

Ces rapports, nous le répétons, sont une conséquence de la composition atomique de tous ces sels.

Le rapport 3 : 2 se présente quand les acides, à un degré inférieur d'acidification, composés de deux atomes de radical et de trois atomes d'oxygène, s'unissent aux bases.

Le rapport 3 : 4 dans la combinaison d'un acide, à un degré inférieur d'acidification avec un excès de base, comme le nitrite quadriplombique ; enfin , les rapports plus composés se trouvent dans les sels neutres et les sels basiques provenant de combinaisons de bases avec des acides qui contiennent deux atomes de radical et cinq atomes d'oxygène.

Dans les combinaisons des atomes composés du second ordre, on trouve des rapports semblables; c'est-à-dire, que l'acide, dans un des sels , est un multiple par un nombre entier de l'acide dans l'autre, comme l'alun et le feldspath en sont des exemples ; le nombre

CONSllTUnON MOLÉCULAIBE. 247

des atomes d'oxygène de l'alumine est le triple de celui des atomes de la potasse, de même que la quantité d'acide snifurique et d'acide silicique combinés avec l'alumine est le tiiple de celle qui est combinée avec la potasse \ pareillement, quand la base est commune dans les atomes composés du deuxième ordre, le nombre des atomes d'oxygène de l'une des bases est un multiple par un nombre entier du nombre des atomes d'oxygène de l'autre base , comme nous en avons la preuve dans la datbolithe, qui est une combinaison de borate et de silicate de cbaux ; dans le carbonate de cuivre, ou la base est partagée entre l'acide carbonique et l'eau.

Telles sont les lois générales observées jusqu'ici , et d'après lesquelles s'effectuent les combinaisons des atomes tant simples que composés dans les corps inorganisés. Nous n'avons plus maintenant qu'à indiquer la méthode à l'aide de laquelle on détermine le nombre et le poids relatifs des atomes qui entrent dans une combinaison.

Cette méthode étant exposée avec de grands développements dans les traités de chimie, nous devons nous borner à l'indiquer d'une manière générale : une fois que l'on a trouvé le nombre d'atomes simples qui se trouvent dans une combinaison , le poids n'offre plus de difficultés pour être obtenu ; mais il n'est pas toujours facile de déterminer ce nombre, car on a souvent à choisir entre plusieurs, et l'on n'a pour décider que des considérations chimiques qui peuvent laisser dans l'incertitude surtout le physicien.

Les corps dont on veut déterminer le poids atomique peuvent être gazeux ou solides; dans le premier cas, on part de ce principe que deux volumes égaux de gaz, à la même pression et à la même température, renferment le même nombre d'atomes; le rapport de leur densité sera celui de leur poids atomique. Or, la densité de l'oxygène étant 1,1026, celle de l'hydrogène 0,0687, si l'on représente le poids atomique du premier gaz par loo, celui de l'hydrogène sera 6,23 ; par ce moyen , on peut déterminer le poids atomique du chlore , de l'azote et de quelques autres corps naturellement gazeux ; mais comme le nombre en est assez restreint, si l'on veut étendre cette méthode aux corps qui forment des combinaisons gazeuses , il faut avoir recours à la loi des volumes de M. Gay-Lussac précédenmient énoncée. C'est ainsi que l'on a pu déterminer le poids atomique du soufre, du phosphore , de l'arsenic et du carbone. Prenons le soufre : pour avoir la densité de sa vapeur, il faut supposer que l'acide sulfurique se compose d'un volume d'hydrogène et d'un demi-volume de vapeur de soufre; on est guidé dans cette supposition par la composition de la vapeur d'eau , et par l'analogie qui existe entre ce corps et l'oxygène

248 TMAITE DE PHYSIQUE.

qui se comportent de la même manière dans leurs combinaisons. On voit par là une preuve de l'incertitude où l'on est, quand on cherche à déterminer la composition atomique de quelques corps; il faut ajouter cependant que l'on a quelquefois les moyens de s'assurer si la détermination du poids atomique est exacte ou non ; on s'appuie entre autres sur la loi de Petit et Dulong, sur la chaleur spécifique des corps simples, savoir que le produit du poids de chaque atome, par la capacité calorifique correspondante , est une quantité constante ; dès lors, connaissant la chaleur spécifique dun corps, il est facile d'obtenir le poids atomique; mais cette belle loi, quoique existant réellement , ne se vérifie qu'entre certaines limites, comme l'a fait voir M. Regnault, de sorte qu'il faut se mettre en garde contre les inductions qu'on en tire.

Si les corps sont solides , on opère comme il suit : supposons que la combinaison de deux corps résulte de l'union d'un atome de l'un avec un atome de l'autre, il est évident que le rapport des poids atomiques sera le même que celui du poids de chaque corps. En prenant un des poids pour unité, l'autre exprimera le poids d'un atome en fonction de celui de l'autre. Appliquons cette règle au protoxx de de plomb : 100 parties de plomb se combinent avec 7,725 parties d'oxygène ; en représentant par 100 le poids atomique de l'oxygène, on aura 1294,478 pour celui du plomb. L'oxyde de cuivre est composé d'un atome de cuivre et d'un atome d'oxygène ; or, comme en réduisant *?■■■, 68075 d'oxyde par le gaz hydrogène, il en résulte une perte de poids égale à 1,55 gr. d'oxygène enlevé, il s'ensuit qu'un atome de cuivre pèse 395,695. Toutes les combinaisons ne se prêtent pas aussi facilement à de semblables calculs , car il y a souvent de l'incertitude sur leur véritable composition atomique, qu'on ne peut lever qu'en s'appuyant sur des considérations chimiques qui ne sont pas de notre ressort. Passons à un exemple d'un autre genre.

D'après la théorie des volumes, l'eau est formée de deux volumes d'hydrogène et d'un volume d'oxygène , et par suite de deux atomes d'hydrogène et un atome d'oxygène ; M. Berzelius ayant trouvé que le poids de l'oxygène était égal à 88,904 et celui de l'hydrogène à 1 1,096 pour 100 d'eau, on en conclut que le rapport du poids de l'hy. drogène est à celui de l'oxygène comme 1 : 8,012 ; mais M. Dumas, dans un travail récent sur l'analyse de l'eau, a montré que l'hypothèse de M. Prout était exacte, et que, sauf les erreurs d'expériences, ce rapport était celui de 1 à 8 , et qu'on devait le prendre pour celui des poids atomiques. Or, l'analyse, comme on vient de le voir, ayant donné en poids, 88,904 d'oxygène, et 11,096 d'hydrogène , si donc

CONSTITI Tl().\ MOLÉCULAIRE. 2^9

on représente par 88,904 le poids de l'atome d'oxygène, celui de l'atome d'hydrogène sera égal à 1 1 ,096, ou 5,548, ou bien en représentant le premier par 100 , le second aura pour valeur 6,2 4. Il est facile, en comparant ensemble diverses combinaisons dans lesquelles se trouvent les mêmes corps, de former une table atomique diC tous les corps. Ce travail étant du domaine dv la chimie , nous nous contenterons de donner seulement dans les tableaux suivants les poids atomiques des corps simples dont nous aurons quelquefois besoin dans le cours de cet ouvrage.

Poids atomiques des corps simples, d*après 31. Berzelius.

Oxygène . .

Hydrogène Azote . . . .

Soufre

Phosphore

Chlore

Brome

Iode

Fluor

Carbone . •

Bore

Silicium. . .

Sélénium..

Arsenic.. • Chrome.. .

Molybdène Tungstène.

Antimoine.

Tellure . ■ • Tantale.. •

Titane

Or.......

Osmium . ■ Iridium. . .

Platine . . .

Palladium.

Rhodium..