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L’École normale de l’an III. Vol. 3, Leçons de physique, de chimie, d’histoire naturelle

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Étienne Guyon

Leçons de chimie de Berthollet

Neuvième leçon

22 germinal/11 avril

Texte intégral

1L’oxygène nous a présenté dans l’acide nitrique toutes les propriétés qui sont indépendantes de l’état élastique : nous allons le suivre dans une combinaison, où son action sera encore plus isolée et plus énergique.

  • 1 Scheele a découvert le chlore en 1773 au cours d’une étude de la solubilité de la pyrolusite dans (...)
  • 2 C’est afin d’évaluer les mérites respectifs de la théorie du phlogistique et de la théorie de l’ox (...)

2C’est à Scheele qu’est dû l’acide muriatique oxygéné, dont nous allons nous occuper1 ; mais quelques-unes de ses propriétés ont échappé au génie de ce chimiste, parce que des essais imparfaits lui ayant persuadé qu’il ne se combinait que très peu avec l’eau, et que ses propriétés étaient altérées par cette union, il ne l’a presque examiné que dans l’état de gaz ; d’ailleurs il ne s’est servi pour se guider que de la supposition du phlogistique, de sorte qu’il n’a regardé l’acide muriatique oxygéné que comme un acide privé de phlogistique, et tendant à ravir celui que contenaient les autres substances, pour se rétablir dans son premier état, en se saturant de ce principe2.

  • 3 La conception du chlore comme substance composée a bloqué les recherches ultérieures sur sa nature (...)

3L’acide muriatique oxygéné a pour base l’acide muriatique, qui, jusqu’à présent, n’a point été décomposé, et qui doit par conséquent être considéré comme une substance simple par les chimistes qui ne veulent asseoir leurs opinions que sur des faits constatés, surtout lorsqu’il s’agit de la composition des corps3.

  • 4 J. Priestley, « Experiments relating to the marine acid : of the colour of the marine acid », Expe (...)

4L’acide muriatique n’a été connu pendant longtemps que sous la forme liquide : Cavendish observa le premier son état gazeux ; mais Priestley fit voir que c’était son état naturel, et qu’il ne devenait liquide que par sa combinaison avec l’eau ou avec quelque autre liqueur4.

5Le gaz acide muriatique doit être recueilli sur le mercure ; il pèse environ 0,655 grain le pouce cube : il s’unit à l’eau facilement et par le simple contact. Kirwan a fait absorber 794 pouces cubiques à 13 099 grains d’eau ; la liqueur qui en est résultée a pesé 1 920 grains : elle avait une pesanteur spécifique de 1,225 ; d’où il résulte qu’en ajoutant à l’excès de pesanteur spécifique dû à l’acide, le poids d’un volume d’eau égal à celui qu’il occupe dans cet état, et en supposant que l’eau, en se combinant, ne s’est pas concentrée, ce qui est assez probable dans le cas où une affinité peu forte agit, la pesanteur spécifique de l’acide muriatique, tel qu’il est dans l’état liquide, est 3 105 ; d’où il résulte encore que le gaz, en passant par cet état, est réduit à peu près aux deux millièmes de son volume.

6Lorsque l’eau est saturée d’acide muriatique, elle forme une liqueur qui répand des vapeurs blanches, parce que les dernières portions de cet acide sont faiblement retenues et très disposées à l’état élastique. Elles sont déterminées à le prendre par le contact de l’air atmosphérique, dont elles enlèvent l’eau pour repasser avec elle à l’état liquide : c’est là la cause des vapeurs blanches qu’on aperçoit, lorsqu’on ouvre un flacon rempli d’acide muriatique concentré ; car l’augmentation de l’élasticité diminue l’effet de l’action que l’eau exerce sur lui. Dans cet état, on l’appelle acide muriatique fumant.

7Lorsque l’acide muriatique liquide est échauffé, il abandonne l’eau en grande partie pour prendre l’état gazeux, qu’il conserve si on le reçoit sur du mercure ; de même, lorsqu’on le dégage d’une combinaison, qui est ordinairement le muriate de soude ou le sel marin, par le moyen d’un acide qui ait une plus forte affinité avec sa base, tel que l’acide sulfurique, dont on se sert presque toujours pour cet objet ; il prend l’état de gaz qui se réduit, au contact de l’air atmosphérique, en vapeurs blanches, qui ne disparaissent que lorsque, saturées d’eau, elles se sont concentrées en liquide. Il prend encore l’état de gaz dans les dissolutions métalliques, soit par la chaleur qui est produite par la dissolution, soit par celle qu’on emploie pour la favoriser ; mais alors il est mêlé avec du gaz hydrogène qui vient de la décomposition de l’eau produite par le métal qui s’est oxygéné : on l’en sépare par l’eau qui le dissout et qui laisse le gaz hydrogène ; c’est dans cet état que Cavendish l’a d’abord observé.

8Vous ne perdrez pas de vue cette disposition à l’état élastique, lorsque, dans un cours élémentaire, vous ferez connaître les procédés par lesquels on le sépare de ses bases, et les appareils dont on se sert pour le combiner à l’eau avec le moins de perte, et surtout lorsque vous expliquerez les variations apparentes de ses affinités dans les changements de température.

9L’acide muriatique, soit dans l’état liquide, soit sous forme gazeuse, n’a aucune action sensible sur le gaz oxygène ; il faut que celui-ci ait perdu son élasticité pour se combiner avec lui. On prend donc, pour opérer cette combinaison, une substance métallique qui contienne beaucoup d’oxygène ; l’oxyde de manganèse est celle qui est la plus propre à cette opération : on mêle, dans un matras ou une cornue, une partie de cet oxyde bien choisi, avec quatre parties d’acide muriatique fumant, ou six parties d’acide muriatique d’une concentration ordinaire ; on voit promptement, surtout lorsque l’acide muriatique est concentré, se dégager un gaz jaune : c’est le gaz acide muriatique oxygéné ; lorsque le dégagement diminue, on le favorise par l’action de la chaleur, qu’on augmente peu à peu jusqu’à ébullition.

10Au lieu d’acide muriatique, on peut employer l’acide sulfurique, le muriate de soude et l’oxyde de manganèse ; l’acide sulfurique agit d’abord sur le muriate de soude, et en sépare l’acide muriatique qui porte son action sur l’oxyde de manganèse ; on emploie une partie d’oxyde de manganèse, deux parties de sel et trois parties d’acide sulfurique concentré, qu’on étend d’un volume à peu près égal d’eau.

  • 5 Jean-Joseph Welter (1763-1852) entre à l’École des Mines de Paris en 1783. Après trois ans d’étude (...)

11Le gaz est suffocant : on ignore sa pesanteur spécifique ; il se dissout dans l’eau beaucoup moins facilement que le gaz acide muriatique, mais beaucoup plus facilement, et en plus grande quantité, que le gaz acide carbonique. On se sert donc, pour cette combinaison, d’un appareil qui conduit le gaz dans le fond de l’eau, qui multiplie la surface de l’eau, pour que celui qui s’élève au-dessus se combine avec elle, et qui, opposant à son issue le poids de cette même eau, favorise l’absorption par la compression qui en résulte. Welter a imaginé des appareils ingénieux pour satisfaire aux différentes indications qu’on a à remplir dans cette opération et dans plusieurs autres. Lorsque l’eau est imprégnée de gaz, elle forme l’acide muriatique oxygéné5. Cette combinaison se fait sans que le gaz laisse dégager sensiblement de la chaleur.

  • 6 Dans le cadre de la théorie du phlogistique. la formation du chlore au cours de la réaction de l’a (...)

12Dans cette opération, l’acide muriatique dissout l’oxyde de manganèse ; mais comme cette dissolution n’exige par toute la quantité d’oxygène qui se trouve dans l’oxyde, une partie de l’oxygène en est séparée, à l’aide de l’affinité d’une partie de l’acide muriatique, qui forme avec elle la combinaison que nous examinons6.

13Une autre cause favorise cette combinaison : c’est l’action du calorique qui est chassé de la combinaison d’oxyde de manganèse et d’acide muriatique, et qui passe dans celle de l’acide muriatique et de l’oxygène, de là vient que lorsque le premier effet est produit, on a besoin d’employer la chaleur, même jusqu’à l’ébullition, pour fournir le calorique qui manquerait à la combinaison qui doit se former.

14Rien n’est hypothétique dans cette explication ; car, 1) l’oxyde de manganèse contient beaucoup d’oxygène : on peut en chasser une grande partie par la chaleur ; et, après cela, cet oxyde ne peut produire que très peu d’acide muriatique oxygéné ; 2) nous retrouverons l’oxygène et l’acide muriatique dans l’acide muriatique oxygéné ; 3) les propriétés de l’acide muriatique oxygéné nous prouveront que l’oxygène est pourvu d’une quantité de calorique à peu près égale à celle qu’il contient dans l’état élastique ; or les oxydes métalliques ne contiennent pas l’oxygène dans cet état ; car les métaux brûlent avec un dégagement de beaucoup de chaleur, et même avec une flamme, et les propriétés de l’oxyde de manganèse n’annoncent pas qu’il diffère en cela des autres oxydes.

15Si, dans l’opération, on reçoit le gaz dans une eau qui soit peu au-dessus du degré de température de la glace, il s’en dissout beaucoup moins ; mais il prend une forme concrète : il tombe, peu à peu, au fond de la liqueur, en cristaux jaunâtres, où il reste fixé au tube conducteur qui, pour prévenir l’engorgement, doit être large ; alors la liqueur est beaucoup moins colorée : un peu de chaleur rend l’état élastique à la substance devenue solide et elle se dissout ; une chaleur trop élevée empêche le gaz de se dissoudre dans l’eau, ou l’en chasse : c’est vers 10 degrés de température que l’eau se sature le mieux.

  • 7 En se dissolvant dans l’eau, le gaz chlore forme de l’acide chloryhdrique et de l’acide hypochlo-r (...)

16L’acide muriatique oxygéné est donc, indépendamment de l’eau, une combinaison de l’oxygène avec l’acide muriatique ; et en effet, nous avons vu que cette liqueur, exposée à la lumière, laissait dégager un gaz qui avait toutes les propriétés du gaz oxygène ; et qu’après cela, il ne restait qu’une eau imprégnée d’acide muriatique simple : le concours des faits que nous allons examiner confirme cette vérité7.

  • 8 Suite aux expériences de Lavoisier, Meusnier et Monge sur la composition de l’eau (voir l’annexe « (...)

17Les métaux ne se dissolvent dans les acides que lorsqu’ils sont réduits à l’état d’oxyde ; de là vient que ceux qui ont la propriété de se dissoudre dans l’acide muriatique décomposent l’eau et en chassent l’hydrogène pour entrer en combinaison avec cet acide : mais avec l’acide muriatique oxygéné, il n’y a point de décomposition de l’eau, point de dégagement de gaz hydrogène et, par conséquent, point d’effervescence ; ainsi le fer et le zinc, qui d’ailleurs ont la propriété de décomposer l’eau sans le secours d’une autre affinité, se dissolvent paisiblement dans l’acide muriatique oxygéné dont ils ont besoin, et le résultat est le même que si on eût fait usage d’acide muriatique ordinaire8.

  • 9 Le sublimé corrosif ou muriate de mercure corrosif s’obtenait par l’action des vapeurs de l’acide (...)

18Les dissolutions métalliques et les précipités qu’on en fait par les alcalis ont des couleurs et des propriétés différentes selon la proportion d’oxygène qu’ils contiennent ; l’acide muriatique oxygéné versé dans ces dissolutions ou agité avec les oxydes métalliques leur donne les couleurs qui sont dues à une forte oxygénation ; ainsi l’oxyde de cuivre qui contient peu d’oxygène est bleu, celui qui en contient beaucoup est vert, et l’acide muriatique oxygéné fait passer promptement l’oxyde bleu au vert ; le fer prend, selon les proportions d’oxygène, une couleur bleue, verte, rouge, jaune ; l’acide muriatique oxygéné le fait passer successivement par ces nuances. Le mercure surtout prend des propriétés très différentes, et qu’il importe à la médecine de bien apprécier, selon les proportions d’oxygène et selon celles d’acide muriatique avec lesquelles il se combine ; par l’acide muriatique oxygéné, on fait une série de combinaisons qui représente ce qu’on appelle dans les pharmacies, panacée mercurielle, mercure doux, précipité blanc, sublimé corrosif, série à laquelle répond la causticité de ces substances9.

19Le soufre en se brûlant, c’est-à-dire en se combinant avec l’oxygène, se change en acide sulfurique ; l’acide muriatique oxygéné produit aussi ce changement, surtout lorsqu’il est combinaison avec l’alcali, c’est-à-dire dans l’état de sulfure ; le phosphore est également changé en acide phosphorique, mais le changement ne se fait pas facilement dans la liqueur.

20L’acide muriatique oxygéné change les couleurs minérales, comme nous l’avons vu ; mais il fait disparaître les couleurs végétales : celles-ci lui enlèvent l’oxygène ; de sorte que la liqueur épuisée par leur action ne montre plus que les propriétés d’une eau imprégnée d’un peu d’acide muriatique. Les parties colorantes résistent diversement à l’action de l’oxygène, tout comme exposées à l’air, surtout lorsque son action est favorisée par la lumière solaire, elles disparaissent plus ou moins promptement.

21Si, après avoir fait évaporer la liqueur, on examine l’état où les parties colorantes sont réduites, on trouve qu’elles ont éprouvé les mêmes changements que leur aurait fait subir une légère combustion ; elles sont charbonnées ; l’effet est surtout très sensible avec la dissolution d’indigo par l’acide sulfurique, avec la dissolution de noix de Galle, dont il se précipite même des parties charbonneuses, et avec la dissolution des parties colorantes du chanvre et du lin par la potasse.

  • 10 Berthollet attribue l’action décolorante de l’acide muriatique oxygéné à l’oxygène que celui-ci po (...)

22L’acide muriatique oxygéné cède donc l’oxygène aux parties colorantes, celles-ci agissent d’abord par une affinité collective ; dans cet état de combinaison, leur couleur disparaît, mais avec le temps, et surtout par l’action de la chaleur, l’oxygène se combine avec l’hydrogène par une affinité isolée, forme de l’eau et laisse les parties colorantes dans un état charbonné10.

23On a cherché à faire une application utile aux arts, de ces observations.

  1. L’acide muriatique oxygéné produisant sur les couleurs des effets analogues à ceux de l’air, on peut s’en servir pour déterminer le degré de solidité des couleurs ; mais comme son action est très vive, il ne faut employer, pour cette épreuve, qu’une liqueur très affaiblie.
  2. On peut s’en servir pour juger de la quantité de parties colorantes qui se trouvent dans une substance tinctoriale ; ainsi, comme les différents indigos contiennent une plus ou moins grande quantité de parties colorantes de même espèce, on peut évaluer le rapport de cette quantité, en dissolvant dans l’acide sulfurique des poids égaux des espèces d’indigo qu’on veut comparer, et en mesurant les quantités d’acide muriatique oxygéné que chaque dissolution étendue au même point de destruction. Par la même raison, une dissolution d’indigo peut aussi servir à mesurer les forces comparatives des acides muriatiques oxygénés, plus ou moins concentrés.
  3. Le fil ou la toile écrue de chanvre et de lin ont leurs filaments couverts de parties colorantes qui en déguisent la blancheur. Ces parties colorantes y tiennent par la véritable combinaison ; mais l’oxygène, en s’y fixant, les rend solubles par les alcalis ; de là vient qu’on expose les fils et les toiles sur les prés, où les parties colorantes s’oxygènent, et qu’ensuite on les lessive pour dissoudre ces parties par l’alcali : on les sépare entièrement, en alternant ces opérations, et les filaments restent blancs ; mais l’acide muriatique oxygéné produit beaucoup plus promptement l’oxygénation. On abrège donc la longueur des opérations, en alternant l’action de l’acide muriatique oxygéné et des lessives : il faut éviter, avec soin, d’employer une liqueur trop forte et surtout des lessives très concentrées ; car elles attaquent et détruisent les filaments ; mais, avec les précautions convenables, le fil blanchi par ce moyen conserve plus de solidité que par les procédés ordinaires. Je dois prévenir que, pour obtenir un beau blanc, il est bon de joindre à ce procédé une exposition de quelques jours sur le pré ; car l’action du soleil paraît nécessaire pour détruire une teinte jaune qui résiste davantage.

24Le coton a des parties colorantes d’une autre nature, qu’on peut séparer par le moyen seul de la lessive et du savon ; mais il blanchit avec beaucoup de facilité, par l’action alternative de l’acide muriatique oxygéné et des lessives.

  • 11 Bien que les premiers pas de Berthollet dans l’étude du chlore fussent inspirés par des motifs ess (...)

25On peut encore se servir des propriétés de l’acide muriatique oxygéné, soit pour détruire les couleurs des toiles peintes, et les ramener au blanc ; soit pour donner de l’éclat aux pâtes de papier, soit pour blanchir la cire jaune : on pourra en imaginer plusieurs autres applications11.

  • 12 Le chlore peut réagir avec l’acide nitrique (gaz nitreux) pour former de l’acide chlorhydrique et (...)

26Les effets de la combustion sont plus grands dans le gaz lui-même, que dans la liqueur ; et d’abord si on le mêle avec du gaz nitreux, il se produit une rougeur considérable, et l’absorption est très grande ; de sorte que le gaz nitreux enlève l’oxygène au gaz muriatique oxygéné, avec les mêmes apparences que lorsque l’oxygène est dans l’état d’air vital, l’acide nitrique est reproduit, l’acide muriatique ramené à son état ordinaire, et leur mélange forme de l’acide nitromuriatique, qui retient une partie du gaz nitreux en dissolution12.

  • 13 A. F. Fourcroy, « Sur la combustion de plusieurs corps dans le gaz acide muriatique oxygéné », Mém (...)

27Fourcroy, qui rend autant de service au progrès de la science qu’à son enseignement, a fait voir en 1788, que la lumière était entretenue avec vivacité dans ce gaz, pourvu qu’on eût l’attention de ne pas se servir des premières portions qui se dégagent, parce qu’elles contiennent ordinairement de l’acide carbonique et du gaz azote provenant de l’oxyde de manganèse ; que ce phosphore brûlait dans le gaz à une température à laquelle il ne peut brûler lui-même dans l’air vital et que le gaz ammoniaque y brûlait lui-même avec flamme. Je me réserve d’exposer ailleurs ce qui concerne la décomposition de l’ammoniaque13.

  • 14 Johan Friedrich Westrumb (1751-1819), pharmacien et minéralogiste allemand, se tourne vers la chim (...)

28Westrumb a fait connaître en 1790 d’autres combustions opérées dans le gaz muriatique oxygéné ; il a fait voir que plusieurs métaux et plusieurs sulfures métalliques brûlaient avec flamme lorsqu’on les jetait en poudre dans ce gaz14.

29Le résultat de cette combustion est une combinaison de l’oxyde qui s’est formé, avec l’acide muriatique, ou avec l’acide provenant du soufre.

30L’acide muriatique oxygéné épaissit les huiles dans lesquelles on le fait passer dans l’état de gaz ; il les rend brunes et il est probable que si l’opération était poussée assez loin, elles finiraient par être réduites en charbon. Il est même probable que si l’opération était faite avec rapidité, l’huile s’enflammerait. L’oxygène se combine avec l’hydrogène des huiles et forme de l’eau en dégageant beaucoup de chaleur.

31L’alcool et l’éther sont pareillement décomposés par l’acide muriatique oxygéné et ils le sont de la même manière que les huiles. Une grande chaleur se dégage, beaucoup d’eau se produit : le résidu de l’alcool contient de l’acide acéteux qui s’est formé ; plus loin cet acide se trouve détruit : on y trouve encore une substance brune, qui a l’odeur et la saveur du sucre brûlé, enfin, une huile épaisse et noire. J’avais pensé que ces substances n’étaient que dégagées de l’alcool dans lequel elles préexistaient, et qu’elles n’étaient que désunies et altérées par la combustion que leur faisait éprouver l’oxygène ; Lavoisier a remarqué, avec raison, qu’on devait les considérer comme des combinaisons qui se sont formées dans l’opération.

32On réduit l’éther par le moyen du gaz muriatique oxygéné en eau et en une petite portion d’huile qui pourrait encore être amenée à l’état de charbon ; et on trouve, dans le résidu, des indices d’acide sulfurique, si c’est l’éther sulfurique qu’on a soumis à l’expérience.

33Si l’on mêle un peu de carbonate de potasse à l’acide muriatique oxygéné, il ne se fait point d’effervescence ; cependant la couleur de la liqueur disparaît et son odeur est fort diminuée : il s’est fait une combinaison triple entre l’acide muriatique oxygéné, l’acide carbonique et la potasse : l’alcali pur ou caustique supprime encore mieux l’odeur ; mais si l’on fait évaporer la liqueur sur des charbons ardents, l’oxygène se dégage, et dans le premier cas, l’acide carbonique est aussi chassé et il ne reste qu’un simple muriate : si au contraire, la chaleur qui sert à l’évaporation est sans lumière, il se fait une combinaison nouvelle, comme dans l’opération que je vais décrire.

34Qu’on fasse passer le gaz à travers une dissolution de carbonate de potasse ou de potasse caustique, il s’absorbe facilement : dans le premier cas, il se forme une combinaison triple entre la potasse, l’acide muriatique oxygéné et l’acide carbonique ; l’acide muriatique oxygéné perd sa couleur et une grande partie de son odeur ; cependant il est faiblement retenu dans cette combinaison et il conserve la propriété de détruire très promptement les couleurs ; mais si l’on continue l’opération, l’acide carbonique se dégage, même celui qui reste toujours uni à l’alcali caustique, simplement préparé avec la chaux ; si l’on se sert d’une dissolution rapprochée de potasse ordinaire, qui est composée de carbonate de potasse et de potasse pure, c’est cette dernière qui absorbe d’abord le gaz et le carbonate de potasse se dépose en cristaux, qui finissent par être décomposés. Lorsque l’opération avance, on voit des cristaux qui ressemblent à des lames brillantes de mica se former dans la liqueur et se déposer. La saturation étant achevée, qu’on sépare les cristaux qui se sont déposés, qu’on fasse évaporer la liqueur, on retire encore de semblables cristaux, et sur la fin on obtient du muriate de potasse ordinaire, qui est à peu près six fois plus abondant que le premier sel, qui doit être cristallisé une seconde fois pour l’avoir dans l’état de pureté ; sa purification est facile, parce que ce sel est beaucoup moins soluble dans l’eau que le muriate de potasse, surtout dans l’eau froide.

35Ce sel est le muriate oxygéné de potasse : dans sa formation, l’oxygénation a abandonné la plus grande partie de l’acide muriatique pour se concentrer dans une seule, qui n’est qu’à peu près la huitième partie du total ; car le muriate oxygéné de potasse ne fait qu’à peu près la sixième partie en poids de muriate de potasse, quoique l’oxygène soit une partie considérable de son poids, comme le prouve l’expérience suivante : si on pousse ce sel au feu, on retire, sur 100 grains, environ 65 pouces cubiques de gaz oxygène, c’est-à-dire à peu près le tiers du poids. Le gaz oxygène se dégage beaucoup plus facilement dans cette opération que dans la décomposition du nitre, et en prenant les précautions convenables, on l’obtient dans l’état de pureté ; au lieu qu’on se rappelle que celui qui se dégage dans la décomposition du nitre contient une proportion de gaz azote, qui croît sur la fin de l’opération le sel qui reste dans la cornue est du muriate de potasse.

  • 15 Le fait que le chlore soit regardé comme un acide (muriatique oxygéné) plus faible que l’acide mur (...)

36L’oxygène, en se concentrant ainsi avec une partie de l’acide muriatique, a contracté une adhérence plus forte que dans l’acide muriatique oxygéné ; car le muriate oxygéné de potasse n’est plus décomposé par la lumière, il n’altère plus les couleurs15.

  • 16 Le choix de la dénomination « acide muriatique oxygéné » est conforme aux principes de la nomencla (...)

37L’acide, qui est dans le muriate oxygéné de potasse, n’est donc point ce que nous avons appelé acide muriatique oxygéné ; c’est une combinaison dans laquelle l’oxygène est en beaucoup plus grande proportion : la nomenclature n’a pu circonscrire les dénominations destinées à cette espèce de combinaison, aux principes sur lesquels elle est établie, par l’embarras qui résulte de la nature déjà acide de la base : l’analogie fait voir que l’acide muriatique oxygéné répond à l’acide sulfureux, l’acide muriatique au soufre, et l’acide muriatique suroxygéné à l’acide sulfurique ; ou en faisant la comparaison avec l’acide nitrique, que l’acide muriatique oxygéné répond au gaz nitreux, l’acide muriatique à l’azote, et l’acide suroxygéné à l’acide nitrique16.

38Si l’on mêle de l’acide sulfurique concentré au muriate oxygéné de potasse, il se fait une explosion vive, qui prescrit beaucoup de précautions dans l’expérience ; l’oxygène reprend, en grande partie, son élasticité et il se dégage une liqueur jaunâtre, qui paraît être une combinaison différente de l’acide muriatique oxygéné, parce qu’elle paraît contenir beaucoup moins oxygène : l’opération, trop tumultueuse, n’a pas permis jusqu’à présent de l’analyser avec soin.

39L’acide suroxygéné n’est donc encore connu que dans son état de combinaison ; il ne paraît pas quitter sa base alcaline pour enlever l’oxyde aux nitrates muriatiques ; il ne l’abandonne qu’en se décomposant : mais il est vraisemblable que si l’on trouve le moyen de le séparer, on aura une liqueur d’une activité extrême, dans laquelle l’oxygène se portera avec une vivacité inconnue dans les autres acides, sur toutes les substances sur lesquelles il a de l’action.

40Lorsqu’on fait éprouver au muriate oxygéné de potasse un frottement vif entre deux corps durs, il s’en dégage un peu de gaz oxygène et des étincelles lumineuses : on dirait qu’il s’y est accumulé plus de calorique que le gaz oxygène n’en peut contenir naturellement.

41J’ai suivi la formation de l’acide muriatique oxygéné et du muriate oxygéné de potasse, avec des détails qui n’appartiennent qu’à un ouvrage élémentaire, parce qu’on ne les trouve pas encore décrits avec les soins qui peut éviter de fausses tentatives à ceux qui veulent s’en procurer.

  • 17 La capacité qu’a l’eau régale de dissoudre les métaux comme l’or et le platine, qui résistent à l’ (...)

42Le mélange d’acide nitrique et d’acide muriatique que nous nommons acide nitromuriatique, et qu’on a appelé eau régale, parce qu’il a la propriété de dissoudre l’or que les anciennes chimistes ont donné pour roi aux métaux, a des propriétés qui paraissent, au premier coup d’œil, contradictoires avec celles que nous avons établies, mais que la théorie peut facilement y ramener17.

43C’est l’acide muriatique qui se combine avec l’or, ainsi qu’avec le mercure et le platine ; mais comment l’acide nitrique coopère-t-il à cette dissolution ? Bergman et Scheele ont expliqué son action par la supposition du phlogistique que l’acide nitrique enlève à l’acide muriatique. Ce dernier, devenu par là acide muriatique déphlogistiqué, a la propriété de dissoudre l’or. Nous ne pouvons nous contenter de traduire cette explication, en substituant au phlogistique, que l’acide nitrique devait enlever, l’oxygène qu’il cède à l’acide muriatique, qu’il met par là dans l’état d’acide muriatique oxygéné ; car nous avons vu que l’oxygène était plus adhérent à l’azote qu’à l’acide muriatique, et nous devons chercher par quel concours de forces il peut lui être enlevé dans l’action de l’acide nitromuriatique.

44Lorsqu’on mêle l’acide nitrique et l’acide muriatique, il se produit une effervescence assez vive et le mélange se colore peu à peu jusqu’au rouge foncé. Si l’on reçoit dans un vase, à travers l’eau, le gaz qui se dégage, on reconnaît que c’est le gaz acide muriatique oxygéné ; si l’on jette de la chaux ou de l’alcali dans la liqueur devenue rouge, il s’en exhale beaucoup de gaz nitreux ; cette liqueur n’altère pas d’ailleurs les couleurs comme l’acide muriatique oxygéné.

45L’acide nitromuriatique a donc la propriété de se combiner, avec une quantité considérable de gaz nitreux, et c’est l’affinité qu’il a avec le gaz nitreux, qui détermine l’abandon que l’acide nitrique fait d’une portion de son oxygène à une petite partie de l’acide muriatique, qui alors ne reste pas dans la liqueur, mais qui s’exhale en acide muriatique oxygéné, et qui produit l’odeur de l’acide nitromuriatique. Lorsque l’acide nitromuriatique est saturé de gaz nitreux, il ne se forme plus d’acide muriatique oxygéné, et il ne se fait plus d’effervescence ; mais celle-ci se renouvelle, en élevant la température. Si l’on se sert d’acide nitreux fumant, il se forme moins d’acide muriatique oxygéné, parce que le gaz nitreux qui existe sert déjà à saturer l’acide nitromuriatique.

46Lorsque l’or, ou le platine, ou le mercure, sont dissous par l’acide nitromuriatique, ce n’est donc pas l’acide muriatique oxygéné qui agit sur eux, car il s’exhale à mesure qu’il se forme, mais c’est le métal qui agit d’un côté sur l’oxygène de l’acide nitrique, d’un autre côté sur l’acide muriatique ; de sorte qu’en même temps il s’oxyde par l’acide nitrique et se laisse dissoudre par l’acide muriatique.

47On obtient encore les mêmes effets ; si au lieu d’acide nitromuriatique, on emploie un mélange de nitrate dans l’acide muriatique ou de muriate dans l’acide nitrique. De là résultent les différentes compositions d’acide nitromuriatique, dont on fait usage dans les arts sous différents noms.

  • 18 La décomposition du nitrate de potasse par l’acide chlorhydrique constitue une anomalie dans le sy (...)

48L’acide muriatique peut, à l’aide de la chaleur, décomposer le nitrate de potasse, quoiqu’il ait moins d’affinité avec la potasse que l’acide nitrique, pendant que celui-ci agit par une affinité collective, parce qu’une partie de l’acide muriatique agit sur l’oxygène et forme avec lui de l’acide muriatique oxygéné, pendant qu’une autre partie se combine avec la base alcaline, qui n’a qu’une faible affinité avec l’acide nitreux18.

49Quelques-uns ont prétendu que l’acide muriatique oxygéné devait sa couleur, et même ses propriétés, à l’oxyde de manganèse, qu’il tenait en dissolution. Celui qui se forme dans le mélange d’acide nitrique et d’acide muriatique ne peut être soupçonné de contenir de manganèse, et cependant il a la même couleur et les mêmes propriétés. Lorsqu’on a conduit avec précaution l’opération faite avec l’oxyde de manganèse et qu’on décompose par l’action de la lumière, l’acide muriatique oxygéné qui en provient, on n’observe pas de trace de manganèse. Bien plus, si l’on ajoute quelques gouttes d’une dissolution de manganèse dans l’acide muriatique oxygéné, l’oxyde abandonne l’acide muriatique, qui se combine avec l’eau ; il se sature d’oxygène, il se précipite, et il décompose ainsi l’acide muriatique oxygéné ; il arrive quelquefois dans les opérations peu soignées, qu’il passe un peu de dissolution dans le récipient où le gaz s’unit à l’eau, et alors on voit bientôt un précipité brun se former.

50Nous nous occuperons, dans la prochaine séance, des propriétés chimiques de l’atmosphère, et des épreuves eudiométriques.

Notes

1 Scheele a découvert le chlore en 1773 au cours d’une étude de la solubilité de la pyrolusite dans divers acides en faisant varier les conditions. C’est en essayant de dissoudre ce minéral (dont l’un des composants est le dioxyde de manganèse) dans l’acide chlorhydrique que Scheele observa la formation d’un gaz jaunâtre qu’il associa à la libération du phlogistique contenu dans l’acide.

2 C’est afin d’évaluer les mérites respectifs de la théorie du phlogistique et de la théorie de l’oxygène que Berthollet a commencé à s’intéresser à la question de ce que nous appelons chlore et que les chimistes d’alors considéraient comme « acide muriatique déphlogistiqué ». Dans le mémoire du 6 avril 1785, il interprète le processus d’obtention du chlore sur les bases de la théorie des acides de Lavoisier. Ainsi présente-t-il le chlore comme un acide formé par l’union de l’acide muriatique et de l’oxygène ; voir « Sur l’acide marin déphlogistiqué », art. cité, p. 321-330. C’est à l’occasion de la lecture de ce mémoire que Berthollet annonça publiquement son abandon de la théorie du phlogistique et son adhésion à la théorie lavoisienne de l’oxygène. Il était le premier des chimistes français à se rallier à Lavoisier ; voir H. E. Legrand, « The conversion of CL. Berthollet to Lavoisier’s chemistry », Ambix, 22/1,1975, p. 58-70.

3 La conception du chlore comme substance composée a bloqué les recherches ultérieures sur sa nature. Ainsi en 1809 et 1811, Berthollet a fait obstacle aux essais de deux de ses disciples, Gay-Lussac et Thénard, qui posaient comme une hypothèse probable la nature élémentaire du chlore. C’est seulement en 1816 que Berthollet admettra que le chlore est un corps simple, soit six ans après que Humphry Davy l’avait établi. Voir M. Goupil, Le Chimiste Claude-Louis Berthollet..., p. 81-82 ; M. Crosland, Gay-Lussac. Savant et bourgeois, Belin. Paris, 1991, p. 75-76.

4 J. Priestley, « Experiments relating to the marine acid : of the colour of the marine acid », Experiments and Observations on Different Kinds of Air, op. cit., t. 3, p. 208-214.

5 Jean-Joseph Welter (1763-1852) entre à l’École des Mines de Paris en 1783. Après trois ans d’études dans cette école, il devient assistant de Berthollet puis, en 1788, il accompagne François-Joseph Bonjour dans les usines de blanchiment au Nord de la France. Son activité professionnelle est orientée vers le blanchiment des fils plus que des tissus. Or la décoloration des fils par les méthodes traditionnelles était encore plus problématique que celle des tissus. Aussi place-t-il beaucoup d’espoirs dans l’emploi du chlore. Voir F. Welter, « Jean-Joseph Welter, professeur et chimiste-mécanicien », Mémoires de l’Académie de Metz, 3e série, 1910, p. 319-354.

6 Dans le cadre de la théorie du phlogistique. la formation du chlore au cours de la réaction de l’acide muriatique sur le dioxyde de manganèse s’expliquait par la grande affinité du dioxyde de manganèse pour le phlogistique contenu dans l’acide muriatique. Le transfert de phlogistique d’un réactif à l’autre impliquait la déphlogistication de l’acide muriatique et, par conséquent, la formation d’acide muriatique déphlogistiqué. que l’on renommera plus tard chlore (voir T. Bergman. Traité des affinités chimiques..., op. cit.. p. 88-93). Berthollet. réinterprétant la réaction dans les termes de la nouvelle chimie, suppose un transfert de l’oxygène analogue à celui qu’on prêtait au phlogistique. D’où la formation d’un acide muriatique oxygéné ou acide oxymuriatique, terme qui désigne le chlore dans la nomenclature réformée.

7 En se dissolvant dans l’eau, le gaz chlore forme de l’acide chloryhdrique et de l’acide hypochlo-rique. Ce dernier, instable, se décompose sous l’action de la lumière solaire en acide chlrohydrique et en gaz oxygène.

8 Suite aux expériences de Lavoisier, Meusnier et Monge sur la composition de l’eau (voir l’annexe « Synthèse de l’eau », p. 593), Lavoisier a suffisamment confiance dans sa théorie pour attaquer l’explication de la dissolution des métaux dans les acides en termes de phlogistique. Il avance donc l’explication suivante : quand un métal se dissout dans un acide dilué, il décompose l’eau et donne, d’une part, un oxyde métallique qui se combine avec l’acide pour former le sel correspondant, tandis que, d’autre part, l’hydrogène de l’eau se dégage. Or l’acide muriatique oxygéné, à la différence des autres, réagit avec quelques métaux sans libérer d’hydrogène. Malgré cette anomalie, la théorie de l’oxygène permettait d’expliquer la formation du sel correspondant à l’oxyde du métal dissous : l’acide muriatique oxygéné cède son oxygène pour former l’oxyde métallique, lequel s’unit à l’acide muriatique ainsi formé pour donner un sel.

9 Le sublimé corrosif ou muriate de mercure corrosif s’obtenait par l’action des vapeurs de l’acide muriatique sur les vapeurs de mercure. Par sublimation, on pouvait alors obtenir le chlorure de mercure (II) utilisé comme antiseptique. Le mélange de ce produit avec du mercure liquide soumis à la sublimation permettait de former le « mercure doux « ou « muriate mercuriel doux » ou encore « calomelans » – chlorure de mercure (I) – utilisé comme purgatif. Une resublimation continue de ce produit lui fait perdre ses propriétés laxatives et forme une nouvelle substance connue sous le nom de « panacée mercuriel » – que l’on utilisait comme stimulant de la salivation et comme traitement des maladies vénériennes. Enfin en traitant avec un alcali le mélange obtenu, puis en ajoutant au sublimé corrosif une dissolution de « sel ammoniaque » (chlorure d’ammonium), on obtenait un précipité blanc (complexe chloro-ammoniacal de mercure) qui avait lui aussi des vertus curatives.

10 Berthollet attribue l’action décolorante de l’acide muriatique oxygéné à l’oxygène que celui-ci pouvait libérer, si bien que la décoloration devenait un phénomène analogue à la combustion. En réalité, l’agent responsable de la décoloration est l’acide hypochloreux contenu dans la solution aqueuse. Si bien que la propriété décolorante du chlore résulte d’une oxydation dans laquelle l’oxygène provient, en dernière instance, de l’eau. Dans le cadre de la théorie du phlogistique. l’action du chlore s’interprétait plutôt comme une décoloration des substances colorantes que comme un déplacement de ces substances. L’acidité de l’acide muriatique déphlogistiqué pour le phlogistique favorisait l’extraction des colorants végétaux. Ceux-ci. perdant leur phlogistique, perdaient leur couleur et régénéraient l’acide muriatique. Berthollet réinterprète l’action du chlore dans le cadre de la nouvelle théorie en inversant la théorie du phlogistique comme il le fit pour la réaction qui permet d’obtenir le chlore. Il remplace les gains et les pertes de phlogistique par la perte et le gain d’oxygène. L’acide muriatique oxygéné transfère son oxygène à la matière colorante, laquelle en gagnant de l’oxygène, perd sa couleur.

11 Bien que les premiers pas de Berthollet dans l’étude du chlore fussent inspirés par des motifs essentiellement théoriques, il s’est rapidement tourné vers ses applications pratiques. Nommé successeur de Pierre-Joseph Macquer au poste de conseiller du bureau du Commerce en février 1784, Berthollet est chargé de superviser la Manufacture royale des Gobelins. À ce titre lui incombe la tâche, laissée en suspens par Macquer, de rédiger un traité sur l’art des teintures. Le résultat fut la publication en 1791 de la première édition des Éléments de l’art de la teinture. En 1795, Berthollet publie une mise à jour du procédé de blanchiment : « Description de l’art du blanchiment par l’acide muriatique oxygéné », Journal des arts et manufactures, 1, 1795. p. 192-255, qu’il révise encore dans la deuxième édition de ses Éléments de l’art de la teinture (op. cit.) réactualisée avec l’aide de son fils Amédée. Dans la première partie du livre, « Propriétés générales des substances colorantes ». Berthollet utilise le concept d’affinité chimique pour expliquer l’action blanchissante du chlore et la fixation des colorants sur divers types de toiles. Mais dans la deuxième partie, il livre une série de procédés pratiques qui inscrivent cet ouvrage dans la tradition des traités classique d’art des teintures. Les innovations théoriques accompagnant les procédés pratiques n’ont d’ailleurs pas toujours été bien accueillies dans le milieu des teinturiers. Certains contestent l’intérêt des considérations théoriques pour la pratique quotidienne de leur art ; voir A. Nieto-Galan, « From the workshop into print : Berthollet, Bancroft, and textbooks on the art of dyeing in the late eighteenth century », in A. Lundgren et B. Bensaude-Vincent (éd.) Communicating Chemistry. Textbooks and Their Audiences, 1789-1939, Canton, Watson Publishing International, 2000, p. 173-174).

12 Le chlore peut réagir avec l’acide nitrique (gaz nitreux) pour former de l’acide chlorhydrique et un mélange d’oxacides et d’oxydes d’azote. Ce résultat joint aux connaissances sur la réaction entre l’oxygène et l’oxyde nitrique – utilisée comme test de salubrité de l’air atmosphérique – conduisirent Berthollet à interpréter la première réaction en des termes qui renforcaient son hypothèse sur la composition du gaz qu’il nommait acide muriatique oxygéné (chlore).

13 A. F. Fourcroy, « Sur la combustion de plusieurs corps dans le gaz acide muriatique oxygéné », Mémoires de l’Académie royale des sciences (1788), 1791, p. 365-375 ; Annales de chimie, 4, 1790, p. 249-260.

14 Johan Friedrich Westrumb (1751-1819), pharmacien et minéralogiste allemand, se tourne vers la chimie sous l’influence de Klaproth. Il est un farouche défenseur de la théorie du phlogistique. Nicolas Vauquelin (1763-1829). pharmacien de formation, entre comme assistant au laboratoire de Fourcroy. Par la suite il enseigne dans les grandes établissements, l’École polytechnique, l’École des Mines, le Collège de France, l’École de pharmacie et au Muséum d’histoire naturelle. Membre de la première classe de l’Institut de France en 1795, il s’est surtout illustré dans la chimie analytique.

15 Le fait que le chlore soit regardé comme un acide (muriatique oxygéné) plus faible que l’acide muriatique constituait une anomalie dans la théorie lavoisienne des acides, puisque toute augmentation de la proportion d’oxygène devait accroître la force d’un acide. On comprend dès lors l’intérêt de Berthollet pour l’étude de l’action du chlore sur les alcalis puisque, en définitive, la capacité de réagir avec les alcalis est ce qui caractérise le mieux les acides ; voir « Observations sur quelques combinaisons de l’acide marin déphlogistiqué, ou de l’acide marin oxygéné », Observations sur la physique, 1788, p. 217-224. Berthollet observe que l’addition de potasse à l’eau de chlore lui enlève sa mauvaise odeur sans lui faire perdre son pouvoir décolorant (à froid, le chlore se répartit entre un mélange de chlorure et d’hypochlorite de potasse). Ce résultat a permis la première commercialisation du chlore comme agent de blanchiment. Sur le développement des procédés industriels de blanchiment par le chlore en France voir J. G. Smith, The Origins and Early Development of the Heavy Chemical Industry in France, Oxford, Clarendon Press, 1979, p. 113-191. En faisant passer du chlore gazeux sur une solution de potasse, on observe la formation d’un nouveau sel – le muriate suroxygéné de potasse – qui contient plus d’oxygène sans pour autant avoir un pouvoir décolorant (à chaud, le chlore se distribue dans un mélange de chlorate de potasse). Ainsi l’apparition d’un nouveau sel dans l’eau de chlore supposait la perte de son action décolorante. C’est pourquoi, pendant plusieurs années, on ne s’intéresse plus à l’usage des alcalis dans la préparation des produits commerciaux de blanchiment. D’autre part, on avait observé que la décomposition thermique du muriate suroxygéné de potasse (chlorate de potasse) donnait une gaz oxygéné plus pur que celui qui procède de la décomposition du salpêtre (nitrate de potasse). D’où l’intérêt pour ce sel susceptible d’entrer dans la composition d’une nouvelle poudre. Cependant l’instabilité du composé a vite contrarié les espoirs de l’utiliser comme un substitut du salpêtre (voir M. Goupil, Le Chimiste Claude-Louis Berthollet..., op. cit., p. 34). Quelques années plus tard, Gay-Lussac et Thénard utiliseront les propriétés oxydantes du chlorate de potasse dans leur méthode d’analyse des substances organiques.

16 Le choix de la dénomination « acide muriatique oxygéné » est conforme aux principes de la nomenclature réformée en 1787 dans la mesure où il traduit la nature prêtée à cette substance. Toutefois cette dénomination mettait les chimistes dans l’embarras pour nommer tout autre acide contenant de l’oxygène en proportion plus grande. Tel est le cas de l’acide que Berthollet baptise « acide muriatique suroxygéné » : voir L. B. Guyton de Morveau, « Mémoire sur le développement des principes de la nomenclature méthodique », dans L. B. Guyton de Morveau, A. L. de Lavoisier, C.-L. Berthollet, A. F. Fourcroy, Méthode de nomenclature chimique (1787), Paris, Le Seuil, 1994, p. 75-78 et p. 84-85.

17 La capacité qu’a l’eau régale de dissoudre les métaux comme l’or et le platine, qui résistent à l’action d’acides aussi forts que l’acide sulfurique, a longtemps fasciné les chimistes. Dans la Question XXXI de l’Opticks, Newton proposait une explication corpusculaire et mécaniste de la dissolution de l’or dans l’eau régale et de l’impossibilité de dissoudre l’argent. Thomas Kuhn a proposé une reconstruction de l’argument fondée sur l’hypothèse d’une erreur dans la transcription du manuscrit original (cf. « Newton’s “31st Query” and the degradation of gold », Isis, 42, 1951, p. 296-298). L’explication en termes de phlogistique à laquelle Berthollet fait ici allusion se trouve chez Bergman (Traité des affinités chimiques..., op. cit., p. 93-95). Quant à l’explication de Berthollet lui-même, elle fut exposée en 1785 dans « Observations sur l’eau régale et sur quelques affinités de l’acide marin », art. cité, p. 296-307.

18 La décomposition du nitrate de potasse par l’acide chlorhydrique constitue une anomalie dans le système des affinités électives parce qu’elle bouleverse l’ordre établi par les tables d’affinité. Bergman est cependant parvenu à expliquer la dite anomalie dans le respect de la théorie du phlogistique et du sytème des affinités électives (Traité des affinités chimiques..., op. cit., p. 25). Dans ses « Observations sur l’eau régale... », Berthollet adopte une explication parallèle à celle de Bergman mais plus proche de la théorie de l’oxygène. Il en reprend les grandes lignes dans cette neuvième leçon mais il incline nettement en faveur de la théorie de l’oxygène et il incorpore quelques éléments de son nouveau système d’affinités chimiques esquissé dans la deuxième leçon.

© Éditions Rue d’Ulm, 2006

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