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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

Onzième leçon

12 floréal/1er mai

Texte intégral

1J’ai suivi jusqu’a présent les combinaisons de l’oxygène pour établir les différentes théories que nous avons parcourues, parce c’est le principe qui exerce l’action la plus étendue sur les autres substances ; parce que son passage de l’état élastique à l’état liquide ou solide, dans lequel le calorique s’exprime ou se concentre, nous présente l’occasion de rapprocher de quelques phénomènes la plupart des autres phénomènes chimiques qui s’observent dans la nature. J’interromps ici cette marche pour vous entretenir des principales combinaisons de l’hydrogène, qui a aussi une grande influence sur les propriétés des corps.

  • 1 Voir la cinquième leçon.
  • 2 Berthollet avait particulièrement étudié l’ammoniac et établi sa composition pondérale et volumétr (...)

2Nous avons déjà examiné les rapports de l’hydrogène avec l’oxygène, dans la formation et la décomposition de l’eau1 : celle des combinaisons de l’hydrogène qui va fixer la première notre attention, c’est l’ammoniaque2.

3L’ammoniaque agit par une affinité collective ou par les principes isolés qui la composent ; sous le premier rapport, elle exerce les propriétés alcalines que nous examinerons ailleurs.

  • 3 Priestley obtint le gaz en chauffant du sel ammoniac et en le recueillant sur du mercure ; voir Ex (...)

4C’est encore Priestley qui a le premier observé l’état gazeux de l’ammoniaque3 : on lui fait prendre cet état par le moyen de la chaleur qui augmente son élasticité et qui lui fait abandonner l’eau ; ou on l’obtient immédiatement de la décomposition du muriate d’ammoniaque, par la chaux ou les alcalis fixes, en le recevant sur le mercure. Si on lui présente de l’eau, il se combine promptement avec elle et il forme l’ammoniaque en liqueur.

  • 4 La densité du gaz ammoniac par rapport à l’air est de 0,45.

5Le gaz ammoniaque pèse 0,2 grain le pouce cube, de sorte qu’il est beaucoup plus léger que l’air atmosphérique4.

6Si l’on soumet le gaz ammoniaque à l’action de l’étincelle électrique, il se décompose, il perd la propriété de se combiner avec l’eau, son volume se dilate et devient à peu près double, il est réduit en une espèce de gaz inflammable. Si l’on fait détoner ce gaz avec une proportion convenable et même surabondante de gaz oxygène dans l’eudiomètre de Volta, on trouve, en évaluant par la diminution de volume la quantité de gaz hydrogène qui pouvait s’y trouver, qu’il était composé d’un mélange de gaz hydrogène et d’un gaz non inflammable.

7Dans d’autres opérations, par exemple dans la détonation de l’or fulminant, où l’ammoniaque est décomposée, le gaz non inflammable reste seul : ce gaz présente toutes les propriétés négatives du gaz azote ; et si on le mêle avec les proportions convenables de gaz oxygène, il est diminué par l’étincelle électrique comme le gaz azote de l’atmosphère, ou séparé d’une autre substance par quelque procédé.

  • 5 Les résultats que donne Berthollet (soit 0,38 en volume et 4 en masse) sont voisins des proportion (...)

8Le gaz inflammable qui résulte de la décomposition du gaz ammoniaque par l’étincelle électrique est donc un mélange de gaz hydrogène et de gaz azote : la diminution qui se fait par la détonation avec le gaz oxygène prouve que le gaz azote se trouve à peu près dans le rapport de 11/29, mais en poids dans le rapport de 4/15. L’étincelle électrique décompose le gaz ammoniaque en séparant les principes qui le composaient, en leur restituant toute leur élasticité et en leur donnant par là une dimension double ; on le retrouve en combinant les effets, la pesanteur spécifique que l’observation a déterminée dans le gaz ammoniaque, qui est composé par conséquent d’une partie d’hydrogène et de trois d’azote. Cette analyse est confirmée par toutes les inductions que présentent la composition et la décomposition de l’ammoniaque dans un grand nombre de circonstances, dont nous allons examiner quelques-unes.

  • 6 A. F. de Fourcroy, N. Vauquelin, A. Seguin, « Sur la combustion du gaz hydrogène dans des vaisseau (...)

9L’acide muriatique oxygéné contient l’oxygène dans un état où il est très disposé à se combiner ; l’ammoniaque contient elle-même l’hydrogène privé en grande partie de l’état élastique qui s’oppose à ses combinaisons. Si l’on met en contact du gaz hydrogène avec l’acide muriatique oxygéné, il ne se fait point de combinaison ; mais l’ammoniaque étant mêlée avec l’acide muriatique oxygéné, on voit aussitôt une effervescence qu’on n’observe point avec les autres acides : le gaz qui se dégage est le gaz azote ; l’acide muriatique oxygéné perd aussitôt les propriétés qui le caractérisaient, son odeur disparaît, les couleurs végétales n’en sont plus altérées ; l’oxygène de la liqueur s’est donc combiné avec l’hydrogène de l’ammoniaque ; et le gaz azote s’est dégagé, pendant qu’une partie de l’ammoniaque s’est combinée avec l’acide muriatique, et a formé du muriate d’ammoniaque. Si l’expérience se fait avec le gaz muriatique oxygéné et le gaz ammoniaque, il se forme une vapeur blanche, due à la combinaison de l’acide muriatique et d’une portion de l’ammoniaque, et il se produit une véritable inflammation par la combinaison rapide de l’oxygène et de l’hydrogène ; en même temps, il se dépose sur les parois et au fond du vase une quantité notable d’eau qui résulte de cette combinaison. Fourcroy s’est servi de cette expérience, dans laquelle on peut employer successivement des quantités considérables de gaz, pour rendre facilement sensible la formation de l’eau, qui exige par elle-même un appareil compliqué6.

  • 7 Voir la huitième leçon.

10Si l’on expose à une haute température le nitrate d’ammoniaque, dans lequel l’ammoniaque est retenue avec l’acide nitrique par une affinité collective, il détone sans aucun mélange de charbon ; c’est que l’oxygène de l’acide nitrique se combine avec l’hydrogène de l’ammoniaque : le calorique est dégagé, il met en expansion l’eau et la substance gazeuse qui résulte de la décomposition. On peut retenir les produits dans un appareil convenable ; et on reconnaît qu’ils sont de l’eau, du gaz azote, et ce gaz nitreux dissoluble dans l’eau, dont j’ai parlé dans l’analyse de l’acide nitrique7, et qui retient probablement, dans sa composition encore incertaine, un peu d’ammoniaque : on a retiré ainsi d’une once 184 grains de nitrate d’ammoniaque, qui avait été séché avec soin ; 216 grains d’eau, indépendamment d’une très petite quantité d’acide nitrique qui avait échappé à la décomposition.

11La décomposition du nitrate d’ammoniaque nous dévoile les décompositions et les combinaisons qui doivent avoir lieu, non seulement lorsqu’on soumet à une température élevée la combinaison d’ammoniaque avec un acide qui peut agir sur l’ammoniaque par l’oxygène, tel que l’acide sulfurique et l’acide arsénique, mais les changements qui doivent s’opérer par l’action isolée et lente des principes, lorsqu’elle est tenue longtemps en dissolution, même à une température basse.

12On conçoit encore facilement, d’après l’analyse qui vient d’être exposée, la production de l’ammoniaque dans plusieurs circonstances, et particulièrement par l’action de l’acide nitrique, de même que la production du gaz nitreux qui a lieu dans d’autres circonstances par le moyen de l’ammoniaque. Dans la première de ces productions, l’acide nitrique ou plutôt le gaz nitreux, fournit l’azote qui, en se combinant avec l’hydrogène, donne naissance à l’ammoniaque ; dans la seconde, l’ammoniaque donne l’azote qui, par son union avec l’oxygène, produit le gaz nitreux.

  • 8 J. Priestley, Experiments and Observations relating to Various Branches of Natural Philosophy, Lon (...)
  • 9 Jean-Michel Haussmann (1749-1824) était chimiste et teinturier à Colmar. Berthollet se réfère à so (...)
  • 10 Guyton écrivait à Kirwan, le 27 septembre 1788, qu’il aurait souhaité pouvoir ajouter cette expéri (...)
  • 11 Le médecin et chimiste irlandais Bryan Higgins (cl737-1818) tira de l’enseignement de la chimie pr (...)
  • 12 William Austin (1754-1793), médecin et professeur de chimie à Oxford, auteur des « Experiments on (...)
  • 13 Berthollet écrit toujours Milnin, mais il s’agit bien d’Isaac Milner (1750-1820). inventeur du pro (...)

13Ainsi Priestley a observé des productions d’ammoniaque, indiquées surtout par l’odeur qui la distingue, en tenant du fer ou d’autres métaux capables de décomposer l’eau en contact avec le gaz nitreux8. Haussmann a produit de l’ammoniaque en faisant passer du gaz nitreux à travers de la limaille de fer peu oxydée9 ; Guyton a remarqué que dans la dissolution de l’étain par l’acide nitromuriatique, il se formait de l’ammoniaque10 ; Higgins, qu’il s’en dégageait en broyant le précipité spontané de l’étain dissous par l’acide nitrique11. Austin, entre plusieurs observations semblables, en présente une qui mérite attention, parce qu’elle est propre à confirmer la théorie de la formation de l’ammoniaque : il a vu qu’il suffisait de laisser exposée au gaz azote la limaille de fer humectée d’eau pour qu’il se formât de l’ammoniaque12 ; au contraire, Milner a produit du gaz nitreux en faisant passer du gaz ammoniacal à travers de l’oxyde de manganèse en poudre, ou de tout autre métal très oxydé13 ; et Fourcroy a fait du nitrate de mercure, par le moyen de l’oxyde de mercure et de l’ammoniaque.

14L’observation de Milner paraît d’abord contradictoire avec celle d’Haussmann : la différence des résultats dépend de ce que dans l’expérience de Milner, on emploie un métal très oxydé, dans lequel par conséquent une partie de l’oxygène tient peu et se trouve disposée à entrer en combinaison avec l’azote de l’ammoniaque pour former du gaz nitreux, et avec son hydrogène pour former de l’eau ; au lieu que dans l’expérience d’Haussmann, le fer peu oxydé tend à décomposer à une haute température le gaz nitreux, dont il prend l’oxygène, et même l’eau que ce gaz tient en dissolution ; de sorte que l’hydrogène de celle-ci se combine avec l’azote du gaz nitreux et forme un peu d’ammoniaque.

  • 14 Voir A. Paets van Troostwijk (1751-1837) et J. R. Deiman (1743-1808), « Sur une manière de décompo (...)

15Nous venons de voir que le gaz ammoniaque est décomposé par l’électricité, parce que les deux principes dont il est formé sont simplement rendus à l’état élastique : on observe un effet analogue dans plusieurs autres circonstances ; ainsi, l’on décompose le gaz nitreux, et on sépare les deux principes qui le forment ; on dégage l’hydrogène de l’éther, de l’alcool, des huiles, et l’oxygène de l’acide nitrique et même de l’acide sulfurique : mais une expérience qui mérite beaucoup d’attention, c’est celle par laquelle Paets van Troostwijk et Deiman ont opéré la décomposition de l’eau, expérience répétée avec succès par Silvestre et Chappe14.

16Si l’on fait passer des commotions électriques à travers une couche d’eau, on voit se dégager une quantité de petites bulles de gaz qui, se réunissant, forment un volume dans lequel se trouve enfin le champ de la commotion ; alors le gaz s’enflamme, comme le mélange de gaz hydrogène et de gaz oxygène qui se trouve dans les proportions qu’exige la formation de l’eau. Dans l’appareil de Silvestre et de Chappe, le gaz est recueilli, au-dessus de la commotion : lorsqu’on le soumet à l’action électrique, il s’enflamme et reproduit l’eau.

  • 15 « Description d’une très grande machine électrique placée dans le musée de Teyler à Haarlem et des (...)

17Suivant une expérience de Van Marum, l’électricité paraît décomposer l’eau beaucoup plus facilement, en faisant subir la commotion à un fil métallique qui est plongé dans ce liquide et qui s’oxyde pendant que l’hydrogène se dégage ; dans ce cas, l’affinité du métal pour l’oxygène concourt à la décomposition de l’eau15.

18Si dans plusieurs expériences, l’électricité rend l’élasticité aux principes qui en étaient privés, elle forme, au contraire, dans des circonstances peu différentes, des combinaisons dans lesquelles l’élasticité se trouve détruite ou diminuée : dans le progrès de la même opération, le gaz oxygène et le gaz hydrogène provenant de la décomposition de l’eau s’enflamment et reproduisent ce liquide : l’étincelle électrique enflamme les corps facilement combustibles en opérant la combinaison de l’oxygène avec lequel ils sont en contact : par le moyen de l’étincelle électrique, on combine l’azote et l’oxygène et on forme l’acide nitreux : les métaux soumis à la commotion électrique dans l’air atmosphérique ou dans l’air vital sont réduits en oxydes ; mais ces oxydes sont rappelés à l’état métallique par une forte commotion, comme l’a constaté Van Marum, et alors l’oxygène reprend l’état élastique.

  • 16 C. A. Coulomb, « Premier [...] » et « Second mémoire sur l’électricité et le magnétisme » (1785), (...)

19Le principe de l’électricité, considéré dans son action physique, a été soumis à une analyse rigoureuse par Coulomb qui a prouvé qu’il agissait en raison composée de la directe des densités du fluide électrique de deux molécules électrisées, et inverse du carré des distances16 ; mais le but particulier de la chimie doit être de découvrir les propriétés du principe de l’électricité qui sont relatives aux combinaisons qu’il peut former, et l’influence qu’il peut avoir sur les autres combinaisons par ses affinités.

20Puisque l’étincelle électrique rend l’élasticité aux principes qui en étaient privés et qui avaient perdu une partie de leur calorique, ne pouvons-nous pas conclure rigoureusement que cette étincelle contient elle-même du calorique, qui, lorsqu’elle opère cet effet, passe en combinaison avec les substances qui en étaient privées ? Ainsi, il est indubitable que l’hydrogène et l’oxygène ont perdu une partie de leur calorique lorsqu’ils forment l’eau : ils reprennent l’état élastique par l’action de l’étincelle électrique ; celle-ci leur rend donc toute cette portion de calorique qu’ils abandonnent de nouveau, lorsqu’ils brûlent et se combinent en eau.

21Dans d’autres circonstances, l’étincelle électrique détermine des combinaisons où se fait une perte de calorique : ne voyons-nous pas le même effet produit par l’action de la lumière et de la chaleur ? Un oxyde métallique vient d’être formé ; à une température plus élevée, le même oxyde sera ramené à l’état élastique. J’ai tâché d’expliquer, en traitant de la décomposition de l’eau, comment l’affinité de l’hydrogène pour l’oxygène pouvait l’emporter sur celle d’une portion de calorique pour l’oxygène par l’accumulation même du calorique : j’ajouterai que si le résultat de la combinaison qui vient de se former se trouve ensuite surchargé lui-même de calorique, alors l’oxygène abandonnera cette combinaison et reprendra l’état élastique ; mais indépendamment de cette explication, on retrouve dans cette conduite de l’électricité, une propriété qui est commune avec le calorique lorsqu’il agit sous une autre forme.

22Une autre ressemblance, c’est que la chaleur se communique plus ou moins facilement aux corps de différente nature, et l’électricité a la même propriété ; de plus, les conducteurs de l’électricité sont en général conducteurs de chaleur.

23L’électricité ne nous laisse apercevoir aucun autre principe lorsqu’elle agit sur quelque combinaison ; cherchons à nous faire une idée de l’état où peut se trouver le calorique, pour produire les effets qui accompagnent son action.

24L’action chimique de l’électricité positive, et celle de l’électricité négative, est indubitablement la même ; ce n’est donc pas par le principe qui agit sur les combinaisons que ces deux électricités diffèrent.

  • 17 Corps conducteurs. Voir note 187, treizième leçon d’Haüy.

25Les expériences et la théorie établie par Coulomb prouvent que le fluide électrique est un principe très élastique qui, dans les corps an-électriques17 est repoussé à leur surface sans être retenu par une affinité qui soit sensible.

26Les expériences chimiques font voir que le fluide électrique exerce une action analogue à celle de la lumière qui se combine avec les principes isolés d’une substance avec laquelle elle a une plus forte affinité, et non comme le calorique combiné ; ainsi l’étincelle électrique dégage l’oxygène des acides, comme fait la lumière, pendant que le calorique combiné réduit les acides en vapeurs.

27Si l’on suppose que le fluide électrique est le calorique sous la forme élastique de la lumière, mais privé du mouvement progressif, lorsqu’il ne lui est pas imprimé par la compression ou le frottement qui mettent son élasticité en action ;

28Que ce fluide est assujetti dans les corps an-électriques par une très faible affinité, ou plutôt contenu à la surface de ces corps par l’air ambiant qui s’en laisse pénétrer difficilement ;

  • 18 Corps non conducteurs ou isolants. Ibid.

29Que dans les corps idioélectriques18, il se meut beaucoup plus difficilement, qu’il s’y accumule en beaucoup plus grande quantité, qu’il y est retenu par une affinité plus forte ;

30Que la différence de l’électricité positive et de l’électricité négative dépend de l’affinité que les corps ont pour le fluide électrique ; de manière que dans les mêmes circonstances, quelques corps se combinent avec lui, pendant que d’autres en cèdent ; de même que la différence d’affinité pour l’eau fait qu’un corps prend de l’humidité de l’air, pendant qu’un autre corps se sèche dans la même atmosphère ;

31Il me semble qu’on se fait une idée naturelle du fluide électrique et de son action.

32Quoi qu’il en soit, on peut, en se conduisant par la seule analogie, prévoir les effets que doit produire l’électricité sur différentes substances, et s’en servir comme d’un moyen très utile en chimie. Ainsi l’électricité douée d’une certaine force pourra peut-être combiner l’oxygène avec l’acide muriatique ; mais avec un autre degré d’énergie, ou dans des circonstances différentes, elle s’emparera indubitablement de l’oxygène de l’acide muriatique oxygéné : elle dégagera du gaz nitreux de l’acide nitrique, et ensuite elle pourra décomposer le gaz nitreux : il est probable qu’en concourant à la décomposition de l’eau, elle favorisera la végétation, objet sur lequel les observations se contredisent ; dans diverses circonstances, elle produira les effets de la combustion sur les résultats de la végétation, en provoquant la combinaison de l’oxygène ; quelquefois elle favorisera la production des acides et dans d’autres circonstances elle les décomposera. Il est temps de revenir aux combinaisons de l’hydrogène.

33L’hydrogène se combine avec le carbone, et il forme par là un gaz inflammable, qui a des propriétés qui le caractérisent : c’est le gaz hydrogène carboné.

34Ce gaz ne brûle pas à beaucoup près avec autant de vivacité que le gaz hydrogène pur ; c’est même seulement par son inflammation plus lente et plus tranquille qu’il a été distingué pendant longtemps ; les produits de cette combustion diffèrent de ceux du gaz hydrogène pur, en raison des principes qui le composent : ainsi, lorsqu’on le fait détoner avec l’air vital, il se forme de l’eau et de l’acide carbonique ; et l’on peut, par la quantité d’acide carbonique, déterminer celle du carbone qui existait dans le gaz. Lors donc qu’on a fait détoner ce gaz dans un eudiomètre de Volta, on reconnaît la quantité d’acide carbonique qui s’est formée en déterminant d’abord la diminution de volume qui est produite subitement par la détonation et qui est due à la production d’eau ; en agitant ensuite l’eudiomètre pour faire absorber l’acide carbonique, la seconde diminution qui résulte de l’agitation représente le volume du gaz acide carbonique qui s’est formé ; mais on sait que l’air vital diminue très peu de volume en formant l’acide carbonique : on voit donc que la quantité de gaz qui disparaît par la seconde agitation représente à peu près la quantité d’air vital qui a servi à composer l’acide carbonique : le reste de l’air vital s’est combiné avec l’hydrogène et est entré dans la formation de l’eau ; ainsi, avec 100 pouces cubiques d’air vital, qu’on fait détoner avec une quantité suffisante de gaz hydrogène carboné, on forme à peu près 43 pouces cubiques d’acide carbonique ; mais 100 pouces cubiques du même gaz hydrogène carboné, qu’on fait détoner avec une proportion suffisante d’air vital, donnent 60 pouces cubes d’acide carbonique, et l’on sait que le poids du carbone forme les 26/100 de celui de l’acide carbonique. On peut déduire de là la quantité de carbone et la quantité d’hydrogène qui sont dans le gaz hydrogène carboné, et l’on voit que le poids du carbone ne suffit pas pour rendre raison de la différence de pesanteur spécifique qui se trouve entre le gaz hydrogène pur et le gaz hydrogène carboné ; de sorte que dans cette combinaison, le gaz hydrogène éprouve une réduction considérable de volume. On a donc ici un effet opposé à celui qu’on observe dans la dissolution de l’eau par l’air ; dans cette dissolution, la combinaison élastique a une pesanteur spécifique plus petite que celle qui résulterait des poids de l’eau liquide et de l’air ; dans le gaz hydrogène carboné, la pesanteur spécifique est plus grande que celle qui résulterait de la simple réunion du charbon et du gaz hydrogène.

  • 19 Berthollet s’était occupé de la question des aérostats depuis l’origine. Membre de la grande commi (...)

35La proportion du charbon n’est pas toujours exactement la même dans le gaz hydrogène carboné, et sa pesanteur spécifique varie en raison du charbon qu’il contient ; mais dans des limites qui ne sont pas éloignées, elle est de trois à quatre fois plus petite que celle de l’air atmosphérique. Cette légèreté ne suffit pas pour employer ce gaz aux aérostats : il est probable cependant que si on le faisait passer dans un tube de terre incandescent avec de la vapeur d’eau, celle-ci serait décomposée par le carbone ; d’où résulterait un gaz léger mêlé avec de l’acide carbonique qu’il faudrait absorber par le moyen de la chaux19.

36On peut obtenir le gaz hydrogène carboné en soumettant le charbon à une forte chaleur ; il provient alors de l’hydrogène que le charbon contient naturellement, et de la décomposition de l’eau dont il était humecté ; car pendant que l’oxygène de l’eau se combine avec une portion du carbone pour former l’acide carbonique, son hydrogène s’unit avec une autre portion de carbone et forme le gaz hydrogène carboné. Lorsqu’on a dégagé tout le gaz qu’on peut obtenir à un haut degré de température, on n’a qu’à humecter de nouveau le charbon ; et en recommençant l’opération, on en obtient de nouveau. C’est ainsi qu’on décompose en entier le charbon en l’exposant à une forte chaleur dans un tube où l’on fait passer de l’eau en vapeur ; mais le gaz hydrogène carboné se trouve mêlé avec une proportion d’acide carbonique qui répond à la quantité d’eau qui s’est décomposée, et qu’il faut en séparer par le moyen de la chaux délayée : on doit rejeter les premières portions qui se dégagent, parce qu’elles contiennent du gaz azote, surtout lorsque le charbon est ancien, parce qu’il a la propriété d’absorber l’azote de l’atmosphère.

  • 20 Il s’agit des expériences de Seguin en 1790. Voir supra, note 102.

37Le gaz hydrogène carboné, non seulement ne peut servir à la respiration, ainsi que le gaz hydrogène pur et le gaz azote, mais il produit de plus à la première inspiration une suffocation qui ne cesse pas facilement, comme l’a éprouvé Seguin sur lui-même20. C’est sans doute par ce gaz qui s’exhale des charbons dans le commencement de leur inflammation, qu’ils sont si dangereux dans les lieux où la circulation de l’air n’est pas facile ; mais la braise qui a déjà éprouvé l’action d’une grande chaleur, et qui par là contient beaucoup moins d’hydrogène, a moins d’inconvénients dans les mêmes circonstances.

38Le gaz inflammable qui se dégage dans la plupart des distillations, ou lorsqu’on expose à une forte chaleur les substances végétales, animales ou bitumineuses, est du gaz hydrogène carboné, qui est dû en partie à la décomposition de l’eau, en partie à la décomposition des huiles, des graisses, des résines qui pouvaient exister dans la substance d’où se dégage le gaz ; mais ce gaz hydrogène carboné tient quelquefois en dissolution des parties huileuses qui modifient ses propriétés.

39Dans les commencements de la putréfaction, il se dégage aussi beaucoup de gaz hydrogène carboné, dont les propriétés sont modifiées par une partie même de la substance putréfiée, qu’il tient en dissolution ; et cela en raison de la rapidité de la putréfaction et de l’élévation de la température.

  • 21 Lettere del Signor Don Alessandro Volta... sull’aria infiammabile nativa delle paludi, Milan, 1777 (...)
  • 22 Voir la dizième leçon.

40Il se dégage naturellement des terrains marécageux, et surtout lorsqu’on en presse la vase, une espèce de gaz inflammable, qui a été observé d’abord par Volta21, et sur la nature duquel on a eu diverses opinions. Lorsqu’on le fait détoner dans l’eudiomètre de Volta, on observe qu’il produit plus d’acide carbonique que le gaz hydrogène carboné retiré du charbon, avec lequel il a cependant de grands rapports, et qu’il laisse pour résidu une proportion assez considérable de gaz azote. Il paraît donc contenir outre le carbone, quelque chose d’huileux et de nature animale. C’est ce gaz qui très probablement est la cause de l’insalubrité des marécages, et qui s’étant combiné avec une portion d’air atmosphérique, en forme de vapeur nébuleuse, ainsi que je l’ai supposé en traitant de l’air atmosphérique22, vient porter ses propriétés délétères dans le poumon.

  • 23 C.W. Scheele, Chemische Abhandlung von der Luft und dem Feuer, op. cit., § 97. Berthollet allait c (...)

41L’hydrogène en se combinant avec le soufre forme une autre espèce de gaz inflammable, le gaz hydrogène sulfuré, dont Scheele examina le premier les propriétés23.

42Ce gaz, qu’on peut reconnaître facilement à son odeur désagréable, possède une pesanteur spécifique un peu plus grande que celle de l’air atmosphérique : mais comme il contient des proportions variables de soufre, il doit être plus ou moins léger, selon l’état de sa combinaison ; lorsqu’il est nouvellement dégagé, surtout à une haute température, il s’en sépare et s’en précipite à une haute température, il s’en sépare et s’en précipite du soufre, à mesure que la température s’abaisse.

  • 24 R. Kirwan, « On hepatic air », Philosophical Transactions, 76, 1786, p. 118-154 (« Expériences sur (...)
  • 25 Berthollet écrit par inadvertance « carboné ».

43Kirwan, qui a fait beaucoup d’expériences intéressantes sur ce gaz24, le regarde comme du soufre tenu en dissolution par le calorique ; mais le soufre, qui prend l’état de vapeur par l’action de la chaleur, est ramené à l’état solide dès que la température devient assez basse. C’est sans raison qu’on veut établir, pour expliquer l’état gazeux, une distinction entre la chaleur spécifique et le calorique qui produit les variations de température. La chaleur spécifique, ou plutôt le calorique combiné, ne change de proportion dans les corps, que par une variation de température ou par l’action des affinités qui déterminent un changement de combinaison ; les procédés par lesquels on obtient le gaz hydrogène sulfuré25, ses propriétés et les résultats de sa décomposition prouvent également qu’il est une combinaison de gaz hydrogène et de soufre.

  • 26 Berthollet écrit par inadvertance « gaz oxygène sulfuré ».

44Si l’on pousse au feu un mélange de soufre et de carbonate de potasse, il ne se dégage presque que de l’acide carbonique, qui est chassé par le soufre qui se combine avec l’alcali, et qui forme du sulfure de potasse : si on humecte ce sulfure et si on l’expose encore à la chaleur, il se dégage alors du gaz hydrogène sulfuré ; il est très probable qu’on pourrait décomposer ainsi tout le sulfure de potasse, comme on décompose le charbon par le moyen de l’eau : alors il resterait dans le tube une combinaison de potasse et d’acide sulfurique résultant de la combinaison de l’oxygène de l’eau avec le soufre ; l’hydrogène de l’eau décomposée se combine avec une portion de soufre et forme le gaz hydrogène sulfuré26.

45Lorsqu’on mêle un acide avec le sulfure de potasse, il se dégage une quantité considérable de gaz hydrogène sulfuré : quoiqu’on ait employé un autre acide que le sulfurique, on trouve dans le résidu du sulfate de potasse ; une partie du soufre a donc été changée en acide sulfurique ; il y a donc eu, comme dans l’expérience précédente, une décomposition d’eau déterminée d’une part par la tendance de l’alcali à se combiner avec l’acide sulfurique, d’un autre côté par la tendance du soufre à se combiner avec le gaz hydrogène.

46On obtient encore du gaz hydrogène sulfuré par le moyen du soufre et du fer mêlés avec l’eau, ainsi qu’avec les autres métaux qui ont la faculté de décomposer l’eau, ou en décomposant, par le moyen d’un acide, les sulfures formés par ces métaux ; la décomposition de l’eau, qui a lieu également dans ces circonstances, donne naissance au gaz hydrogène qui dissout du soufre et à un sulfite ou à un sulfate métallique, selon la température, la durée et l’intensité de l’action.

47Mais dans ces opérations, on obtient très peu de gaz hydrogène sulfuré, si on fait usage d’acide nitrique, parce que cet acide donne plus facilement son oxygène que l’eau ; de sorte que celle-ci n’est pas décomposée, ou ne l’est qu’en petite quantité, et par conséquent il ne peut point se former de gaz hydrogène sulfuré, ou il ne s’en forme qu’une bien petite quantité.

48L’acide muriatique oxygéné, qui cède encore plus facilement son oxygène, décompose le sulfure sans aucune production de gaz hydrogène sulfuré ; mais il change immédiatement le soufre en acide sulfurique.

49Les substances qui contiennent naturellement de l’hydrogène peuvent, avec le soufre, produire du gaz hydrogène sulfuré ; de là vient que le sucre et le charbon produisent de ce gaz lorsqu’on les pousse au feu avec le soufre.

50Le gaz hydrogène sulfuré exposé à une forte chaleur avec un mélange d’air atmosphérique s’enflamme, mais sans détonation, et répand une odeur vive d’acide sulfureux ; une partie du soufre échappe à la combustion et se dépose sur les parois du vase où elle se fait ; il se forme de l’eau, de l’acide sulfureux et de l’acide sulfurique. L’effet est beaucoup plus vif avec l’air vital et sans doute la proportion d’acide sulfurique se trouve plus grande.

  • 27 L’appellation « chimistes hollandais » était couramment utilisée pour qualifier le groupe formé à (...)

51Ce gaz se combine avec les alcalis, dont il peut ensuite être chassé par les acides : des chimistes hollandais ont publié des expériences intéressantes sur cette combinaison27 ; mais ils prétendent que tout le gaz hydrogène sulfuré qu’on dégage des sulfures par le moyen des acides y était formé : cependant il y a apparence qu’on trouvera une différence remarquable entre la combinaison de l’alcali avec le soufre et celle de l’hydrogène sulfuré.

52L’eau dissout le gaz hydrogène sulfuré et elle acquiert par là les propriétés des eaux minérales qu’on nomme eaux sulfureuses, comme l’a prouvé Bergman, qui nous a appris à les imiter, en imprégnant l’eau du gaz qu’on dégage d’un sulfure, surtout d’un sulfure de fer, par le moyen d’un acide, et en l’agitant comme on le fait pour la saturer d’acide carbonique. L’eau dissout à peu près un tiers de son volume de ce gaz ; mais cette quantité varie un peu, selon la proportion de soufre qu’il contient.

53L’acide nitrique concentré précipite le soufre du gaz hydrogène sulfuré qui est tenu en dissolution dans l’eau ; il se précipite de lui-même lorsque l’eau reste longtemps exposée à l’air, parce que l’oxygène de l’atmosphère se combine avec l’hydrogène : de là viennent les dépôts et les incrustations de soufre qui se forment dans les bassins d’eaux sulfureuses. L’acide muriatique oxygéné produit aussi cet effet, il avance davantage la combustion et il change tout le soufre en acide sulfurique, s’il est assez concentré et en assez grande quantité. On retrouve donc ici les différents degrés de la combustion, déterminés par les circonstances qui la favorisent plus ou moins.

54Le gaz hydrogène sulfuré, soit seul, soit dissous dans l’eau, précipite les dissolutions métalliques et présente avec elles des phénomènes qui varient selon leur nature, et qui dépendent de ce que d’une part l’oxyde métallique cède une partie de son oxygène à l’hydrogène du gaz pour former de l’eau ; de ce que, d’autre part, le métal moins oxygéné se combine avec le soufre. Fourcroy a tiré avantage de cette propriété, pour reconnaître plus sensiblement qu’on ne le faisait, même avec le sulfure d’ammoniaque, la plus petite quantité de plomb qui se trouve dans le vin ou dans une autre liqueur, et par le moyen duquel on a pu chercher à adoucir leur saveur ; le plomb, moins oxydé et combiné avec un peu de soufre, se sépare sous une couleur noire qui en atteste aussitôt la présence : mais ce premier indice doit être confirmé par des expériences ultérieures, surtout lorsqu’il s’agit d’inculpations criminelles ; car le fer prend aussi une couleur noire.

  • 28 S’il existait bien des fards blancs au bismuth, il en existait aussi à la céruse ou blanc de plomb (...)

55Les oxydes métalliques prennent, par l’action du gaz hydrogène sulfuré, des apparences et des propriétés qui dépendent de l’affinité plus ou moins forte des métaux pour l’oxygène, ainsi que pour le soufre : l’oxyde de plomb se brunit et peut passer jusqu’au noir ; de là vient que les peintures dans lesquelles entre le blanc de plomb s’altèrent et brunissent lorsqu’elles se trouvent dans le voisinage des dépôts où croupissent des matières animales ; car il s’en exhale du gaz hydrogène sulfuré, qui entre pour beaucoup dans la composition de l’odeur qu’elles répandent. Le blanc dont quelques femmes frelatent leur visage, et dans lequel il entre de l’oxyde de bismuth, se plombe par les émanations du gaz hydrogène sulfuré28.

56Quelques métaux, ceux qui ont une forte affinité avec le soufre, décomposent aussi le gaz hydrogène sulfuré, ou du moins lui enlèvent une portion de son soufre, et acquièrent par là les propriétés du métal sulfuré ; c’est ainsi que l’argent noircit lorsqu’il est exposé aux émanations de ce gaz, ou plongé dans une eau qui en contient ; le plomb prend une couleur brune.

  • 29 Voir R. Kirwan, « On hepatic air », art. cité.

57L’eau qui tient du gaz hydrogène [sulfuré] en dissolution, lors même qu’on lui a fait subir auparavant l’ébullition pour en chasser le gaz oxygène, et qui est d’abord transparente, devient louche et blanchit, selon le témoignage de Kirwan, lorsqu’on la conserve un certain espace de temps ; on peut soupçonner qu’elle prend alors un petit excès d’hydrogène, ce que d’autres observations peuvent aussi faire conjecturer, et que par là une partie du soufre est dégagée29.

  • 30 Berthollet avait été commissaire avec Cadet pour l’examen de la découverte de Philippe-Joachim Gen (...)

58Le phosphore, exposé à une faible chaleur avec les alcalis caustiques dissous dans peu d’eau, produit aussi un gaz analogue au gaz hydrogène sulfuré ; c’est le gaz hydrogène phosphoré, qui a été découvert par Gengembre30. Ce gaz qui tient en dissolution du phosphore, dont les molécules bien divisées n’opposent plus à l’action de l’air la force de l’agrégation, s’enflamme dès qu’il a le contact de l’air, même à une température basse ; une partie du phosphore, qui sans doute n’est entrée en dissolution qu’à l’aide de la chaleur plus élevée, se dépose assez promptement sur l’eau, et alors le gaz n’est plus inflammable au simple contact de l’air : il se dépose aussi, dans l’inflammation de ce gaz, une portion de phosphore qui échappe à la combustion, ou plutôt qui n’en éprouve qu’un commencement ; le reste du phosphore est réduit en acide qui forme une vapeur blanche. La formation de ce gaz est également due à la décomposition de l’eau, car l’on trouve dans le résidu du phosphate, qui prouve qu’une partie du phosphore s’est combinée avec l’oxygène de l’eau, pendant qu’une autre a été dissoute et réduite en gaz par son hydrogène.

  • 31 En fait, Jean-Michel Raymond-Latour (1766-1837), instructeur-chimiste à l’École centrale des trava (...)

59Raymond a fait voir que l’on pouvait obtenir également, et même d’une manière plus commode, le gaz phosphoré par le moyen de la chaux, d’un seizième de son poids de phosphore et d’un peu d’eau ; il a remarqué qu’on pouvait même obtenir ce gaz sans employer de chaleur, mais dans un espace de temps beaucoup plus long : alors le gaz n’est pas inflammable au seul contact de l’air ; ce qui confirme que c’est la portion qui est abandonnée de la dissolution par l’abaissement de température, qui est la cause occasionnelle de l’inflammation spontanée. C’est dans l’état dans lequel il n’est pas inflammable au simple contact de l’air, qu’il faudrait examiner sa dissolubilité dans l’eau et dans d’autres liquides31.

60Le gaz hydrogène phosphoré, surtout celui qui s’enflamme spontanément, exige beaucoup de précaution lorsqu’on veut le mêler avec l’air vital ; car l’inflammation est fort vive et peut occasionner des détonations dangereuses.

61Ainsi le gaz hydrogène carboné, le sulfuré, le phosphoré ont une analogie de composition et de formation qui se soutient dans leurs propriétés et dans le produit de leur décomposition. Dans leur formation, on trouve de l’oxygène enlevé à l’eau par la base qui se combine avec l’alcali ; leurs propriétés varient selon la substance qui se dissout dans l’hydrogène ; les produits de leur combustion résultent de la combinaison de cette même substance avec l’oxygène : les produits de l’ammoniaque sont ceux de l’hydrogène pur dont s’est séparé l’azote.

  • 32 Voir J. Ingenhousz. « Account of a new kind of inflammable air or gaz, which can be made in a mome (...)

62Une substance qui pourrait être regardée comme intermédiaire entre les fluides élastiques et les liquides, c’est l’éther ; à 33 degrés du thermomètre, son élasticité surmonte le poids de l’atmosphère et il prend l’état gazeux. Lorsqu’il est en contact avec l’air atmosphérique, il s’y dissout, il prend avec lui l’état élastique et il augmente son volume du double. Cette combinaison forme une espèce de gaz inflammable ; l’oxygène qui s’y trouve n’est pas en assez grande proportion pour brûler sans le contact de l’air atmosphérique ; de sorte que, si on presse ce gaz d’une vessie ou si on le fait écouler lentement d’une lampe à gaz inflammable, il ne brûle qu’en se mêlant à l’air atmosphérique, et il donne une flamme brillante : cependant une forte étincelle électrique peut l’enflammer, et sans doute une haute température produirait cet effet : avec l’air vital, on obtient des explosions très fortes. On peut, par les procédés ingénieux décrits par Ingenhousz32, imiter les effets de la poudre, par un mélange de quelques gouttes d’éther avec l’air atmosphérique et surtout avec l’air vital.

63Nous avons vu que l’éther, dans sa combustion, produisait beaucoup d’eau et une certaine quantité d’acide carbonique ; nous avons observé surtout que, par le moyen du gaz muriatique oxygéné, on le réduisait en eau et en une petite portion d’huile qui pourrait encore être amenée à l’état de charbon par la combustion de son hydrogène : il n’y a donc pas de doute que l’éther ne soit composé pour la plus grande partie d’hydrogène, et ses propriétés font voir qu’il n’est retenu que par une faible affinité : en le faisant passer par un tube échauffé, il se convertit en gaz inflammable permanent, comme l’a observé Landriani ; mais c’est du gaz hydrogène carboné : il se dépose en même temps un peu de charbon dans le tube où s’opère la décomposition de l’éther.

  • 33 H. B. de Saussure. Essais sur l’hygrométrie, op. cit.

64Il y a apparence que l’air qui tient de l’éther en dissolution agit sur lui, que l’oxygène se combine peu à peu avec l’hydrogène ; c’est ce que me paraît indiquer une observation de Saussure, qui a vu que la vapeur de l’éther faisait d’abord marcher l’hygromètre au sec, mais qu’après quelque temps il indiquait une humidité assez considérable33.

65La décomposition de l’éther par l’acide muriatique oxygéné comparée avec celle de l’alcool fait voir que le dernier est plus composé ; mais que surtout il contient une plus grande proportion de charbon ; cependant si l’on expose un corps blanc sur l’éther qui brûle, il s’y attache un peu de suie, pendant que l’alcool n’en donne aucune : cette différence provient de ce que la combustion de l’éther réduit en vapeur très rare se fait avec peu de chaleur ; de sorte que le charbon échappe en partie à la combustion, comme nous avons vu le soufre et le phosphore lui-même échapper à l’inflammation des gaz hydrogène sulfuré, hydrogène phosphoré ; au lieu que dans celle de l’alcool, accompagnée de plus de chaleur, le charbon est réduit en entier en acide carbonique.

66Les huiles volatiles sont plus composées ; elles approchent cependant de l’éther et de l’alcool par les propriétés qui sont dues à la prépondérance de l’hydrogène : suivent les huiles fixes, les graisses, les résines, les bitumes.

Notes

1 Voir la cinquième leçon.

2 Berthollet avait particulièrement étudié l’ammoniac et établi sa composition pondérale et volumétrique exacte en 1785 dans son « Mémoire sur l’analyse de l’alcali volatil et la composition de l’ammoniaque » (1785), 1788, p. 316-326.

3 Priestley obtint le gaz en chauffant du sel ammoniac et en le recueillant sur du mercure ; voir Experiments and Observations on Different Kinds of Air, op. cit., t. 1, p. 163-177.

4 La densité du gaz ammoniac par rapport à l’air est de 0,45.

5 Les résultats que donne Berthollet (soit 0,38 en volume et 4 en masse) sont voisins des proportions réelles d’azote et d’hydrogène dans le gaz ammoniac (respectivement 1/3 et 4,66).

6 A. F. de Fourcroy, N. Vauquelin, A. Seguin, « Sur la combustion du gaz hydrogène dans des vaisseaux clos » Annales de chimie, 8, 1790, p. 230-308 ; A. Seguin, « Suite du mémoire sur la combustion du gaz hydrogène dans des vaisseaux clos », Annales de chimie, 9, 1791, p. 30-50. En présence d’humidité, le chlore et l’ammoniac purs donnent effectivement du chlorure d’ammonium (NH4Cl) avec un phénomène d’effervescence, mais il ne se dégage pas d’azote.

7 Voir la huitième leçon.

8 J. Priestley, Experiments and Observations relating to Various Branches of Natural Philosophy, Londres, 1786. t. 6, p. 189.

9 Jean-Michel Haussmann (1749-1824) était chimiste et teinturier à Colmar. Berthollet se réfère à son mémoire publié dans les Observations sur la physique, 30, 1787, p. 461.

10 Guyton écrivait à Kirwan, le 27 septembre 1788, qu’il aurait souhaité pouvoir ajouter cette expérience aux réfutations de l’Essai sur le phlogistique de Kirwan. Voir E. Grison, M. Goupil, P. Bret, A Scientific Correspondence during the Chemical Revolution : Louis-Bernard Guyton de Morveau and Richard Kirwan, 1782-1802, Berkeley. OHST-University of California, 1994, p. 194.

11 Le médecin et chimiste irlandais Bryan Higgins (cl737-1818) tira de l’enseignement de la chimie pratique qu’il donnait à Londres ses Experiments and observations relating to acetous acid, fixable air, dense inflammable air, oils and fuel ; the matter of fire and light, metallic reduction, combustion, fermentation, putrefaction, respiration, and other subjects of chemical philosophy, Londres, 1786.

12 William Austin (1754-1793), médecin et professeur de chimie à Oxford, auteur des « Experiments on the formation of the volatile alkali, and on affinities of the phlogisticated and light inflammable airs ». Philosophical Transactions, 78, 1788, p. 379-387.

13 Berthollet écrit toujours Milnin, mais il s’agit bien d’Isaac Milner (1750-1820). inventeur du procédé moderne de fabrication de l’acide nitrique : cf. « On the production of nitrous acid and nitrous air ». Philosophical Transactions, 79, 1789, p. 300-313 (traduction dans Observations sur la physique, 36, 1790, p. 171-179).

14 Voir A. Paets van Troostwijk (1751-1837) et J. R. Deiman (1743-1808), « Sur une manière de décomposer l’eau en air inflammable et en air vital », Observations sur la physique, 35. 1789. p. 369-384. A.-F. Silvestre (1762-1851) et C. Chappe (1763-1805), « Lettre de M. Silvestre et de M. l’abbé Chappe à A. M. de Fourcroy », Annales de chimie, 6, 1790, p. 121-126.

15 « Description d’une très grande machine électrique placée dans le musée de Teyler à Haarlem et des expériences faites par le moyen de cette machine », Verhandelingen uitgegeeven door Teyler’s Tweede Genootschap, 3, 1785, p. 190 ; 4, 1787, p. 110 et p. 144 ; 9, 1795, p. 176 et p. 258). Martijn Van Marum (1750-1837), chimiste à Haarlem, était en correspondance suivie avec Berthollet et se rallia aux théories de Lavoisier dès 1787, modifiant sa première interprétation des phénomènes mentionnés dans ce paragraphe et le suivant.

16 C. A. Coulomb, « Premier [...] » et « Second mémoire sur l’électricité et le magnétisme » (1785), 1788, p. 569-611. Cette question allait être développée trois semaines plus tard par Haüy dans sa quatorzième leçon.

17 Corps conducteurs. Voir note 187, treizième leçon d’Haüy.

18 Corps non conducteurs ou isolants. Ibid.

19 Berthollet s’était occupé de la question des aérostats depuis l’origine. Membre de la grande commission académique sur les aérostats, formée en 1783, il avait été rapporteur, avec Lavoisier, du mémoire de Brun de la Condamine pour extraire l’hydrogène du charbon (1787). En 1793, il avait participé à la commission chargée de mettre au point la fabrication de l’hydrogène pour l’aérostation militaire.

20 Il s’agit des expériences de Seguin en 1790. Voir supra, note 102.

21 Lettere del Signor Don Alessandro Volta... sull’aria infiammabile nativa delle paludi, Milan, 1777 (trad. fr. : Lettres d’A. Volta... sur l’air inflammable des marais, Strasbourg, 1778).

22 Voir la dizième leçon.

23 C.W. Scheele, Chemische Abhandlung von der Luft und dem Feuer, op. cit., § 97. Berthollet allait consacrer un mémoire à cet acide dans ses « Observations sur l’hydrogène sulfuré ». Annales de chimie, 25, 1798, p. 436-452.

24 R. Kirwan, « On hepatic air », Philosophical Transactions, 76, 1786, p. 118-154 (« Expériences sur le gaz hépatique lues à la Société royale de Londres le 22 décembre 1785, traduit par madame Picardet », Observations sur la physique, 30, 1787, p. 133-146 et p. 197-208).

25 Berthollet écrit par inadvertance « carboné ».

26 Berthollet écrit par inadvertance « gaz oxygène sulfuré ».

27 L’appellation « chimistes hollandais » était couramment utilisée pour qualifier le groupe formé à Amsterdam par Jan Rudolph Deiman, Adriaan Paets van Troostwijk et leurs collègues Anthoni Lauwerenburgh (1758-1820), Nicolas Bondt (1765-1796) et Peter Nieuwland (1764-1794) qui publiaient ensemble. Berthollet se réfère ici à leur « Mémoire sur la nature des sulfures alkalins, ou foies de soufre », Recherches physico-chimiques, 1, 1792, p. 1-40.

28 S’il existait bien des fards blancs au bismuth, il en existait aussi à la céruse ou blanc de plomb. Voir C. Lanoë, « La céruse dans la fabrication des cosmétiques sous l’Ancien Régime (xvie-xviiie siècles) », Techniques et culture, 38, 2001, p. 17-33.

29 Voir R. Kirwan, « On hepatic air », art. cité.

30 Berthollet avait été commissaire avec Cadet pour l’examen de la découverte de Philippe-Joachim Gengembre (1764-1838). présentée à l’Académie des sciences le 3 mai 1783 : « Mémoire sur un nouveau gaz, obtenu par l’action des substances alcalines sur le phosphore de Kunckel », Savants étrangers, 10, 1785, p. 651-658.

31 En fait, Jean-Michel Raymond-Latour (1766-1837), instructeur-chimiste à l’École centrale des travaux publics (Polytechnique) et préparateur de Berthollet à l’École normale de l’an III, avait découvert un gaz différent (P2H4) de celui de Gengembre (PH3).

32 Voir J. Ingenhousz. « Account of a new kind of inflammable air or gaz, which can be made in a moment without apparatus... », Philosophical Transactions, 69, 1779, p. 376-418.

33 H. B. de Saussure. Essais sur l’hygrométrie, op. cit.

© Éditions Rue d’Ulm, 2006

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