EAU. S

Le rapport &; H est égal à j , et l'on peut exprimer la composition de l'eau en disant que 1 partie pondérale d'hydrogène se combine exactement avec 8 parties pondérales d'oxygène pour former de l'eau. C'est le rapport des équivalents de l'hydrogène et de l'oxygène, et si nous exprimons par H une partie pondérale d'hyw drogène, et par 0 huit parties pondérales d'oxygène, la composition de l'eau sera représentée en équivalents par la formule

HO = 9 d'eau.

Les recherches entreprises dans ces dernières années, principalement en chimie organique, ont démontré que la vraie formule de l'eau, c'est-à-dire celle qui exprime la composition d'une molécule d'eau, est représentée, non pas par HO = 9, mais par la formule double H*0* = 18. A l'appui de ce fait nous nous bornerons à faire valoir ici cette seule considération. La quantité d'eau qui intervient dans les réactions chimiques, soit pour entrer en combinaison, soit pour provoquer des décompositions, soit comme produit de ces décompositions, n'est jamais représentée par la formule HO = 8. Elle est exprimée ordinairement par la formule 11*0* = 18, quelquefois par un multiple de cette formule par un nombre entier, lorsque plusieurs molécules d'eau interviennent dans une réaction. On trouvera dans le cours de cet ouvrage de nombreux exemples qui viennent à l'appui de cette proposition.

Or la plus petite quantité d'un corps qui intervient dans une réaction est précisément ce que nous appelons la molécule chimique de ce corps. La formule moléculaire de l'eau est donc HK)1, et cette formule représente 18 parties pondérales d'eau, en supposant que H représente 1 partie pondérale d'hydrogène et 0 8 parties pondérales d'oxygène. La plupart des chimistes, abandonnant la formule H*0* de l'eau, représentent la composition moléculaire de l'eau par la formule plus rationnelle

dans laquelle 0 représente 16 parties pondérales d'oxygène. Dans cette formule, le poids atomique de l'oxygène est, comme on voit, double de l'équivalent (8) que nous avons adopté dans cet ouvrage, et l'eau est représentée comme formée de 2 atomes d'hydrogène et de 1 atome d'oxygène. Ici les poids des atomes représentent les poids relatifs des volumes, c'est-à-dire les densités (voir p. 16.)

se EAU.

Ainsi la formule H*0 est l'expression de celte relation importante qui existe entre les poids atomiques et les densités, et qui a été aperçue par Gay-Lussac, et elle est en harmonie avec ce fait capital qu'il faut deux volumes d'hydrogène pour former de l'eau avec un volume d'oxygène. Les atomes correspondent aux volumes.

Propriétés de l'eau. — A l'état de pureté, l'eau est sans saveur et sans odeur. Elle est limpide et incolore. Elle se présente dans trois états dans la nature. Pendant les froids de l'hiver elle est solide : la glace, la neige, le givre, le grésil, la grêle, telles sont les différentes formes qu'elle afiècte dans cet état. La température à laquelle la glace fond est un des points de repère de l'échelle thermométrique. C'est à cette température que correspond le 0 de nos thermomètres.

La neige est formée par des agglomérations de petits cristaux déglace; ce sont ordinairement des prismes hexagonaux fort allongés, qui se groupent en étoile autour d'un centre (fig. 17).

Fig. 17.

Au moment où l'eau se solidifie elle se dilate. La densité de l'eau liquide est donc plus grande que celle de la glace. De 0° & 4* l'eau se contracte, et son maximum de densité est situé à 4".

L'eau et même la glace émettent continuellement des vapeurs invisibles, qui se mêlent à l'air et s'y dissolvent en quelque sorte. Cette vaporisation est d'autant plus active que la température s'élève davantage.

On dit que l'air est saturé de vapeurs à une température donnée lorsqu'il n'en peut plus dissoudre davantage à cette température. Quand, dans ces conditions, la température s'abaisse, une portion de la vapeur se condense et prend la forme de vapeur visible ou vésicnlaire.

L'eau entre en ébullition lorsque sa vapeur a acquis une tension suffisante pour vaincre la pression atmosphérique. C'est à la température d'ébullition de l'eau, sous la pression moyenne, que correspond le point 100 de l'échelle thermométrique centigrade.

L'eau a été regardée pendant longtemps comme indécomposable par la chaleur seule. Mais M. Grave a prouvé qu'elle se décompose faiblement à la température excessive à laquelle on peut porter le platine à l'aide de la pile. Tout récemment M. H. Sainte-Claire Deville a prouvé que la vapeur d'eau se décompose partiellement ou se dissocie, selon son expression, à une température comprise entre 1400* el 1200° et qu'on peut produire facilement dans un fourneau alimenté par des charbons très-denses. Pour mettre en évidence cette décomposition, M. H. Deville fait passer un courant de vapeur d'eau à travers un tube de terre poreux entouré d'un tube de porcelaine imperméable. Dans l'espace annulaire compris entre les deux tubes il dirige un courant de gaz carbonique. La vapeur d'eau dissociée par la chaleur fournit de l'hydrogène et de l'oxygène. Ces deux gaz se séparent l'un de l'autre; car le premier est plus diffusible et traverse facilement le tube de terre poreux pour se rendre dans l'espace annulaire compris entre les deux tubes. La il est entraîné par l'acide carbonique. Quant à l'oxygène, il se dégage par le tube intérieur où est appelé aussi une portion de l'acide carbonique. Les gaz qui se dégagent par les deux tubes étant recueillis dans une éprouvette remplie de potasse caustique, l'acide carbonique est absorbé et il reste du gaz tonnant.

Le courant de la pile décompose l'eau.

Elle est décomposée de même par un grand nombre de corps simples métalloïdes ou métalliques, qui s'emparent de l'un ou de l'autre de ses éléments. C'est ainsi que le chlore la décompose à la chaleur rouge; il se porte sur l'hydrogène pour former de l'acide chlorhydrique et met l'oxygène en liberté. Beaucoup de métaux, au contraire, s'emparent de l'oxygène de l'eau pour former des oxydes, el mettent l'hydrogène en liberté. Cette décomposition de l'eau par les métaux s'accomplit a des températures très-diverses. Tandis que le potassium et le sodium la décomposent à la température ordinaire, le fer, le zinc, etc., ne la décomposent qu'au rouge.

De tous les corps connus, l'eau est celui qui intervient le plus fréquemment dans les réactions chimiques. On peut définir de la manière suivante les conditions générales dans lesquelles elle prend part à ces réactions : ,

1* Elle est décomposée par les corps simples ou composés qui réagissent sur elle.

2* Elle est formée par la réaction réciproque de deux substances, ou éliminée d'une combinaison qui en renferme les éléments.

5S tizedby G00gk

3° Elle entre en combinaison avec la matière sur laquelle elle réagit.

4" Elle intervient comme véhicule dans une foule de réactions qui se passent dans son sein, et que détermine ou modifie sa force dissolvante.

L'eau est formée dans un grand nombre de réactions dans lesquelles interviennent des corps hydrogénés et des corps oxygénés. Nous avons vu plus haut que l'hydrogène libre réduit un certain nombre d'oxydes tels que l'oxyde de cuivre, en formant de l'eau et en mettant le métal en liberté. Ces réactions sont évidemment déterminées par la puissante affinité de l'hydrogène pour l'oxygène.

Les hydracides, tels que l'acide chlorhydrique, l'acide sulfhydrique, forment de l'eau et réagissent sur les oxydes :

2C1H + Hg*0» = 2dHg + HW Aclda Oijda Soblimï Eu.

ohlor b jdr . ds mercure, cor roiif .

HïS' + Pb*0» = Pb»S» + I

Add* Oijda SnlCnra ]

inlfhydr. de plomb, ds plomb.

L'eau se combine directement avec certains acides et oxydes anhydres. C'est ainsi que les acides sulfurique et phosphorique anhydres s'emparent des éléments de l'eau pour former des acides hydratés. Tout le monde sait que la chaux et la baryte mises en présence de l'eau, se combinent avec elle, et que ces combinaisons s'accomplissent avec un vif dégagement de chaleur.

L'eau se combine directement avec certains sels anhydres. Ces combinaisons, comme toutes les autres, se font suivant des proportions définies, et donnent lieu à un dégagement de chaleur. La forme cristalline, la couleur et d'autres propriétés physiques de certains sels ont pour condition essentielle la présence de cette eau qu'on nomme eau de cristallisation. Le vitriol bleu ou sulfate de cuivre doit sa forme cristalline et sa couleur à 5 équivalents d'eau de cristallisation, qui sont chimiquement combinés avec le sel SCuO*= CuO.SO». A 100* , la combinaison SCuO4 + 5HO se décompose ; l'eau se dégage, le se) anhydre reste sous la forme d'une poudre blanche et amorphe. Mis de nouveau en contact avec l'eau, le sel anhydre s'y combine avec dégagement de chaleur, et reconstitue les cristaux de vitriol bleu.

L'eau dissout quelques corps simples et un grand nombre de corps composés. Elle exerce son action dissolvante sur des gaz, des liquides ou des solides.

Air contenu dans Peau. — L'eau qui séjourne à l'air en dissout les éléments. L'oxygène, l'azote et l'acide carbonique ne sont pas également solubles dans l'eau, et leur solubilité décroît avec la température de ce liquide. Les chiffres suivants expriment, d'après H. Bunsen, les proportions suivant lesquelles ces trois gaz se dissolvent dans l'eau.

1 volume d'eau dissout :

Azote 0,02189 vol. 0,01515

Oxygène 0,0*5526 « 0,03253

Acide carbonique. 1,5184 » 0,8545

Ces tractions expriment les rapports des volumes des gaz dissous au volume de l'eau. On nomme de tels rapports coefficients d» solubilité on d'absorption.

Lorsqu'on fait bouillir de l'eau, l'air qu'elle renferme se dégage quelques instants avant l'ébullition. Pour recueillir cet air, M. Petigot emploie l'appareil suivant (fig. 18) :

Fig. 18.

A est un ballon rempli d'eau aérée dont on veut chasser l'air par l'ébullition. Dans un col s'engage un bouchon muni d'un tube de dégagement, qui est lui-même exactement rempli d'eau. A l'extrémité libre de ce tube se trouve fixé un tube de caoutchouc destiné à être engagé dans la cloche remplie de mercure et placée sur une petite cuve à mercure. On chauffe l'eau dans le ballon. Elle se dilate, sort de l'appareil, et une partie est déversée par le tube en caoutchouc, et se répand à la surface du mercure dans la cuve.

Lorsque, quelques instants avant l'ébullition, on voit les premières bulles d'air se dégager du fond du ballon, on engage le tube de caoutchouc dans l'éprouvctte; l'air qui se dégage bientôt s'y rassemble en même temps qu'une certaine quantité d'eau condensée ou chassée du ballon par le mouvement de l'ébullition.

Celte eau, en se refroidissant au contact du mercure, peut redissoudre une partie des gaz, surtout de l'acide carbonique : on la fait rentrer dans le ballon en faisant remonter le tube de caoutchouc dans l'éprouvettc jusqu'au niveau supérieur de l'eau, et en écartant un instant la source de chaleur : le vide se fait, l'eau rentre et cède par une nouvelle ébullition les petites portions du gaz qu'elle avait dissous. Au besoin on recommence une seconde et une troisième fois l'absorption de l'eau extravasée dans l'éprouvelte et l'ébullition consécutive. L'opération est terminée lorsque après ces opérations le mercure lui-même s'est échauffe dans l'éprouvelte au point de ne plus permettre la dissolution des gaz dans l'eau qui a passé en dernier lieu.

Lorsqu'on exécute cette opération avec soin, comme l'a Tait M. Baumert sur de l'eau de pluie, on reconnaît qu'un litre de cette eau à H VI laisse dégager environ 22™ d'un mélange gazeux qui renferme

Azote 64,41

Oxygène 33,70

Acide carbonique 1,77

On voit que l'oxygène, plus soluble dans l'eau que l'azote, s'y dissout néanmoins en proportion beaucoup moins forte ; la même remarque s'applique à l'acide carbonique. C'est que l'oxygène et à plus forte raison l'acide carbonique sont contenus dans l'air en moindre proportion que l'azote, et que l'action dissolvante de l'eau dépend non-seulement du degré de solubilité, du coefficient d'absorption des éléments de l'air, mais encore des proportions suivant lesquelles ils y sont contenus. C'est ainsi qu'il se fait que l'élément le moins soluble, mais de beaucoup le plus abondant, l'azote, se dissout en plus forte proportion que l'élément le plus soluble, mais de beaucoup le moins abondant, l'acide carbonique. Dalton a posé cette loi que l'action dissolvante de l'eau sur un mélange de gaz est mesurée pour chacun d'eux par le produit de son coefficient de solubilité par le chiffre qui exprime le rapport dans lequel ce gaz est contenu dans le mélange. Que l'on multiplie les coefficients de so-

EAU. fll

lobilité de l'azote 0,01315, el de l'oxygène 0,03253 (à 30*), le premier par le chiffre 79, le second par le chiffre 21, qui expriment les rapports dans lesquels ces gaz sont contenus dans l'air, on trouve les nombres 1,19685 et 0,68313, qui sont entre eux comme 63,7 et 36,3. Ces derniers expriment à peu de chose près les proportions dans lesquelles l'azote et l'oxygène sont contenus dans l'eau de pluie. (Page 60.)

Eau considérée comme dissolvant. — Un corps solide qui se dissout dans l'eau change d'état. Pour devenir liquide, il a besoin d'absorber de la chaleur.

La dissolution d'un corps solide dans l'eau donne lieu par conséquent à un abaissement de température, à ce qu'on appelle une production de froid. En cela, cette action se distingue des combinaisons chimiques proprement dites, qui sont toujours accompagnées d'un dégagement de chaleur.

En traitant des propriétés générales des sels, nous aurons soin d'indiquer les caractères précis de cette action dissolvante, les phénomènes qui l'accompagnent, le parti qu'on en tire, et nous définirons le rôle que joue l'eau dans la cristallisation de certains corps.

Pour le moment nous nous bornons à signaler en termes généraux l'influence que l'état de solution exerce sur les réactions chimiques. Cette influence est considérable. Une foule de réactions ne s'accomplissent qu'en présence de l'eau. Les exemples suivants, choisis entre mille, vont montrer qu'il en est ainsi :

Qu'on mélange deux poudres, l'une de bicarbonate de soude sec, l'autre d'acide citrique, aucune réaction ne s'accomplira tant que le mélange reste parfaitement sec; mais à l'instant même où on le verse dans l'eau, il se manifeste une vive effervescence due à un dégagement d'acide carbonique; l'acide citrique ne décompose le bicarbonate de soude qu'au moment où l'eau intervient pour les dissoudre l'un et l'autre : il se forme du citrate de soude, qui reste en solution, et de l'acide carbonique qui se dégage.

On mélange exactement du sulfate de soude anhydre et de l'azotate de baryte sec; aucun changement ne se produira dans le mélange; mais si l'on ajoute de l'eau, ou mieux encore si l'on mélange les solutions des deux sels, une double décomposition aura heu a l'instant même. Il se formera du sulfate de baryte insoluble dans l'eau, et de l'azotate de soude qui restera en solution.

AzBaO* + SNaO* = AiNaO* + SBaO*

Aïolute Sulfata AloUtn SBlttM

da h.rju. da unda. d* Mwda. da UrjU.

62 EAf.

C'est l'insolubilité du sulfate de baryte dans l'eau qui détermine cet échange d'éléments, ainsi que Bertbollet l'a démontré autrefois. Nous aurons occasion de développer ces faits.

Ajoutons que l'eau intervient d'une manière nécessaire dans une foule de réactions qui se passent entre les substances organiques. En effet, ces substances renferment toutes de l'bydrogène; beaucoup d'entre elles sont en même temps oxygénées; or, dans beaucoup de cas, comme par l'action de la chaleur, par celle de corps avides d'eau, l'affinité spéciale de l'hydrogène pour l'oxygène se réveille en quelque sorte, il se forme de l'eau qui se dégage, et la susbtance organique se transforme et se décompose par suite de cette élimination.

Personne n'ignore que les réactions chimiques qui se passent dans le sein des êtres organisés s'accomplissent toutes en présence de l'eau. C'est la sève qui porte aux végétaux les éléments de la nutrition. Les parties du végétal qui sont gorgées de sucs, les parties molles, telles que feuilles, fleurs, bourgeons, sont aussi celles où les réactions chimiques sont les plus actives.

Les tissus solides de l'économie animale sont baignés par des humeurs. La vie se retire de ceux qui sont parfaitement secs. On connaît le curieux phénomène que présentent à cet égard ces infusotres (rotifères, anguillules, tardigrades) qui vivent dans les gouttières de nos toits, dans la mousse, etc. La chaleur du soleil les dessèche en été, et les transforme en une poussière inerte, inanimée. L'humidité les ressuscite; en gonflant leurs organes desséchés mais non détruits, l'eau leur rend le mouvement et la vie.

Etat naturel de l'eau. — L'eau ne se rencontre pas à l'état de pureté dans la nature. Soit qu'elle séjourne ou qu'elle coule à la surface du sol, soit qu'elle y tombe sous forme de pluie, de brouillard, de rosée, soit enfin qu'après avoir pénétré dans le sein de la terre, elle quitte de nouveau ses voies souterraines pour sourdre et couler à la surface, dans tous ces états et dans toutes ces circonstances elle tient en dissolution divers matériaux.

Elle prend à l'atmosphère ses gaz et certains corps qu'elle y trouve suspendus ou en vapeur; elle dissout à la surface ou dans le sein de la terre les substances solubles qu'elle y rencontre. C'est dire que la composition des eaux qu'on peut recueillir à la surface du sol doit offrir de grandes variations suivant leur origine, suivant les lieux où elles ont séjourné et les terrains qu'elles ont traversés. En général, les eaux météoriques, c'est-à-dire celles qui résultent de la condensation des vapeurs répandues dans l'atmos-