Version classiqueVersion mobile
OpenEdition Books

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

 | 
Étienne Guyon

Leçons de chimie de Berthollet

Sixième leçon

22 ventôse/12 mars

Texte intégral

1Déjà la chimie avait fait de grands progrès dans la connaissance des substances salines ; déjà les combinaisons métalliques avaient été soumises à une analyse satisfaisante, à l’aide de la supposition du phlogistique, lorsque les propriétés des substances aériformes étaient à peine aperçues.

  • 1 L’époque dont parle Berthollet correspond aux années 1760-1790. Alors que jusqu’au xviie siècle, l (...)

2C’est une époque qui ne doit pas être négligée dans l’histoire de l’esprit humain que celle des efforts qui ont été faits pour franchir la barrière qu’opposait aux tentatives de la science, la forme fugitive des fluides subtils qui se dégagent, qui se combinent, qui s’élèvent dans l’atmosphère, qui se fixent dans les pierres et dans les métaux, qui se mêlent à tous les résultats de l’organisation et de la destruction1.

  • 2 Stephen Haies (1677-1761), pasteur et philanthrope, a orienté ses recherches de philosophie nature (...)

3Pendant un grand nombre d’années, les physiciens et les chimistes s’élancent dans cette carrière nouvelle, reviennent sur leur pas, s’ouvrent des chemins inconnus, et s’y égarent. Haies surtout fait un grand nombre d’observations2 ; il voit des absorptions et des dégagements de gaz dans plusieurs opérations ; il trouve un moyen de mesurer leur volume ; mais il les prend pour des modifications de l’air atmosphérique, qu’il interprète sans reconnaître les lois d’attractions auxquelles ces gaz sont assujettis et les caractères qui les distinguent.

4De tous les fluides aériformes, l’acide carbonique est celui qui possède les propriétés les plus concordantes avec celles d’une classe de substances dont l’action avait été le mieux examinée : c’était donc par cet acide que la chimie pneumatique devait naître, et que la science devait s’élever aux spéculations qui l’ont si fort agrandie.

5Effectivement les propriétés de l’acide carbonique ont été les premières reconnues, constatées et classées.

  • 3 La découverte de l’air fixe (dioxyde de carbone) est un épisode intimement lié à un problème médic (...)

6Black publia en 1755, dans les mémoires d’Édimbourg, des observations par lesquelles il prouva, 1) que la magnésie était une terre particulière qu’il faut distinguer de la terre calcaire ; 2) que la terre calcaire dans son état ordinaire était combinée avec une substance qu’il appela air fixe ; ou plutôt air fixé, sans prétendre désigner par cette dénomination, la nature de cette substance ; 3) que l’air fixe pouvait passer d’une combinaison dans une autre ; 4) que la causticité de la chaux était due à ce qu’on en avait chassé l’air fixe ; 5) que la chaux l’enlevait aux alcalis qu’elle rendait par là caustiques, et que ceux-ci pouvaient l’enlever à l’ammoniaque et à la magnésie ; 6) que l’effervescence produite par les acides, avec les alcalis et avec la terre calcaire, était due à l’air fixe, qui est chassé de ses combinaisons3.

7Ces vérités importantes donnèrent lieu à beaucoup de discussions contradictoires, et à beaucoup de recherches nouvelles, sur la cause de la causticité et sur les propriétés de l’air fixe.

  • 4 H. Cavendish, « Three papers, containing experiments on factitious air. (Part II. Containing exper (...)

8Cavendish détermina, en 1766 et 1767, la quantité d’acide carbonique, qui est contenue dans l’alcali fixe et dans le carbonate d’ammoniaque. Il fit voir que l’eau pouvait en absorber un volume plus considérable que le sien ; que cette quantité est d’autant plus grande que l’eau est moins chaude et qu’elle est comprimée par une atmosphère plus pesante ; qu’après avoir précipité la chaux par le moyen de cette eau, on redissout une partie du précipité, en ajoutant de l’acide carbonique ; il observa la dissolution des métaux, et surtout du fer et du zinc par cet acide, la diminution du volume de l’air atmosphérique par la combustion du charbon, et la production proportionnelle d’acide carbonique qu’on peut absorber par l’alcali caustique4.

  • 5 Ce mémoire de T. Bergman, lu à la Société royale des sciences d’Uppsala en 1774. a été traduit en (...)

9En 1775, parut une dissertation de Bergman sur l’acide carbonique, auquel il donna le nom d’acide aérien5. Il y décrit les procédés propres à retirer l’acide carbonique dans l’état de pureté, soit de la terre calcaire, par le moyen des acides qui ont une plus forte affinité avec la chaux, soit par le moyen de la terre calcaire et surtout de la magnésie, par l’action de la chaleur, soit d’un mélange fermentatif, tel que le sucre et la levure de bière étendus d’eau. Il établit les propriétés qui doivent la faire classer parmi les acides ; il détermine les proportions dans lesquelles il se combine dans les différentes substances, et les affinités électives qu’il exerce sur elles : il distingue les affinités complexes dans lesquelles il agit ; enfin cet ouvrage est un modèle de précision et de raison chimique, dont vous devez conseiller l’étude à vos élèves, de même que celle de tous les ouvrages de ce chimiste.

10L’acide carbonique, libre de toutes les combinaisons, à part une petite portion d’eau, et jouissant de l’état élastique, est plus pesant que l’air atmosphérique.

11Le pouce cube pèse 0,689 grain ; le pied cube, 2 onces, 40 grains. Les corps enflammés s’éteignent dans ce gaz ; les animaux y expirent.

12C’est ce gaz qui s’exhale dans quelques lieux où les animaux ne peuvent vivre, tels que la grotte du Chien ; c’est lui qui se dégage des végétaux en fermentation, qui tue les animaux et qui éteint les lumières qu’on plonge dans la couche de l’atmosphère qui les couvre.

13Il prive plus promptement de la vie que le gaz azote et le gaz hydrogène, parce que non seulement, comme eux, il ne peut entretenir la respiration, mais qu’il met la glotte dans un état de spasme : la mort qu’il donne est douce et sans agonie.

14L’acide carbonique se combine avec l’eau et avec différentes substances ; mais son élasticité est une force opposée à sa tendance à la combustion ; de sorte que son absorption est d’autant plus lente que la substance avec laquelle il est en contact a moins d’affinité avec lui : l’eau paraît être un intermède nécessaire, pour que l’union puisse s’effectuer avec les corps solides ; car la chaux et la magnésie ne l’absorbent qu’à l’aide de l’eau. Il semble que cet acide doit passer par l’état liquide avant de se combiner avec les corps solides.

  • 6 Les eaux minérales sont un sujet d’intérêt général au xviiie siècle car on leur attribue des propr (...)

15Comme une grande partie des eaux minérales doivent principalement les propriétés salutaires dont elles jouissent, ou qu’on leur prête, à l’acide carbonique dont elles sont imprégnées, il est utile de faire connaître les moyens par lesquels on sature l’eau d’acide carbonique. On doit choisir le marbre blanc, ou le spath calcaire, pour qu’il ne se dégage aucune substance qui donne à l’eau une saveur désagréable : pour en séparer l’acide carbonique, on préfère l’acide sulfurique aux autres, qui, plus volatils, pourraient passer avec le gaz dans l’eau : comme le froid et la compression sont opposés à l’élasticité, qui est un obstacle à la combinaison du gaz avec l’eau, on évite la chaleur ; on réunit les circonstances propres à augmenter la pression, et on favorise la combinaison par l’agitation qui multiplie les contacts6.

16Vous observez dans l’eau qu’on vient de saturer d’acide carbonique, les propriétés qui caractérisent les acides ; mais il ne les possède que dans un faible degré.

17Vous apercevez qu’une lumière plongée dans un cylindre de verre s’éteint lorsqu’on incline un autre cylindre rempli de gaz acide carbonique qui, à cause de l’excès de sa pesanteur spécifique sur celle de l’air atmosphérique, peut se verser comme un liquide. On fait passer plusieurs fois ce gaz d’un cylindre dans l’autre, sans qu’il y ait pour la vue aucun indice direct de cette transvasion.

18On pourrait se servir de cette propriété pour puiser ce gaz avec un vase sur les cuves en fermentation, où il s’accumule et où il produit quelquefois des accidents fâcheux sur ceux qui les foulent. On pourrait lui donner un écoulement par une ouverture ou même, ce qui serait plus commode, se servir d’un siphon, comme on fait pour les liquides ; mais il ne faudrait pas en dégarnir entièrement la surface de la cuve, parce que l’air atmosphérique agirait alors sur la liqueur vineuse qui se forme, comme sur le vin qu’on laisse exposé à l’air.

19L’acide carbonique se combine avec la baryte, la chaux, la potasse, la soude, la magnésie, l’ammoniaque et les oxydes métalliques. Dans un cours élémentaire, vous aurez soin de faire ces différentes combinaisons, de déterminer dans quelles proportions il s’y trouve, quelles propriétés les distinguent, quelles sont les affinités électives des différentes bases pour cet acide et quelle est son action dans les affinités complexes.

20Ici, nous ne considérons que ses propriétés générales, et celles qu’il est important de bien connaître, pour les employer comme instruments dans les analyses chimiques, ou pour apprécier les résultats de ces analyses.

  • 7 Dans la deuxième leçon. Berthollet a exposé son idée que la tendance à la combinaison diminue à me (...)

21L’acide carbonique peut être chassé de ses combinaisons par la chaleur ; le calorique s’accumulant, conformément aux principes que nous avons établis, l’effort de l’élasticité augmente et on arrive à un instant où elle l’emporte sur l’attraction ; alors l’acide carbonique se dégage et se sépare des principes fixes ; mais, comme dans les combinaisons l’affinité diminue à mesure qu’on approche de l’état de saturation, l’acide carbonique se dégage beaucoup plus facilement dans le commencement, et les dernières portions exigent une chaleur beaucoup plus grande7.

22Il y a donc accumulation de calorique lorsque l’acide carbonique prend l’état de gaz ; et il y a dégagement lorsque le gaz passe à l’état liquide, et de là à l’état solide.

23Lorsqu’un acide se combine avec l’alcali pur, la chaux, la baryte, la magnésie pure, l’ammoniaque, il y a production de chaleur, d’autant plus grande que l’acide agit par une forte affinité ; mais lorsqu’on chasse l’acide carbonique de ses combinaisons par l’action d’un acide qui a plus d’affinité avec leurs bases, on n’aperçoit pas de chaleur, ou du moins elle est beaucoup plus faible, parce que l’acide carbonique a absorbé le calorique en reprenant l’état élastique ; de sorte que le calorique qui produit une chaleur sensible dans les premières combinaisons ne fait, dans la dernière circonstance, que passer d’une combinaison dans une autre.

  • 8 Berthollet semble vouloir établir une analogie entre les effets chimiques de l’air fixe et ceux de (...)

24L’acide carbonique présente lui-même un phénomène analogue au précédent, lorsqu’il est dégagé ou qu’il passe dans une autre combinaison ; dans le premier cas, il produit une effervescence d’autant plus vive que sa quantité est plus considérable ; mais lorsqu’il passe dans une autre substance, cette union se fait avec tranquillité : ainsi, lorsqu’on verse une dissolution de carbonate, de potasse ou de soude dans une dissolution de terre calcaire, le précipité qu’on observe n’est pas de la terre calcaire pure, ou de la chaux, mais une combinaison de chaux et d’acide carbonique qui s’est formée, et alors il n’y a pas d’effervescence8.

25Il arrive ordinairement, lorsqu’on décompose une dissolution métallique par le carbonate d’alcali, que l’acide carbonique ne peut se combiner en entier avec l’oxyde métallique ; alors il y a un effet mixte ; une partie de l’acide carbonique reprend l’état gazeux, et produit une effervescence proportionnelle à la quantité qui n’a pu se combiner avec l’oxyde.

26L’air atmosphérique a lui-même la propriété de se combiner avec l’acide carbonique, et il en tient ordinairement en dissolution environ un centième de son volume. De là vient que l’eau de chaux, exposée à l’air, se décompose ; il se forme à la surface une croûte qui est du carbonate de chaux, et qui se précipite en partie ; les alcalis caustiques deviennent de même effervescents lorsqu’ils sont exposés à l’atmosphère, et les oxydes métalliques attirent l’acide carbonique de l’air dans les lieux humides.

  • 9 Sur Welter, voir la note 139, p. 382.

27Lorsqu’on laisse à l’air une eau saturée d’acide carbonique, ce n’est pas la tendance à l’élasticité du gaz qui l’oblige à se dégager, à moins que la compression de l’atmosphère n’ait diminué, ou que la chaleur ne soit augmentée ; mais c’est l’air qui agit par son affinité : car, en interceptant le contact de l’air par un corps léger, le dégagement n’a pas lieu ; et si un flacon n’est rempli qu’en partie d’eau acidulée, et si le reste est occupé par l’air atmosphérique, on s’aperçoit bientôt, comme l’a observé Welter, que l’air se trouve dans un état de compression et fait effort pour s’échapper9 ; c’est que l’air a dissous l’acide carbonique en l’enlevant à l’eau, et par là son volume se trouve augmenté ; on peut priver entièrement l’eau de l’acide, en renouvelant l’air un nombre suffisant de fois.

28Cette observation nous explique pourquoi les eaux qui ont tant d’occasions de dissoudre de l’acide carbonique n’en contiennent cependant que rarement, ou qu’une petite quantité ; elle nous apprend comment les eaux qui tiennent en dissolution de la terre calcaire, ou de l’oxyde de fer, par le moyen de l’acide carbonique, les abandonnent lorsqu’elles sont exposées à l’air.

29Mais, si l’air peut enlever l’acide carbonique à l’eau, il paraît que l’acide carbonique peut aussi, en se dégageant de l’eau, entraîner par son affinité une portion de l’air qui était tenu en dissolution dans l’eau, et il paraît qu’il entraîne de préférence le gaz azote. Il est probable que c’est là l’origine d’un résidu gazeux qu’on observe toujours lorsque, après avoir chassé par la chaleur l’acide carbonique de l’eau, on le redissout.

30Black, dans ses recherches importantes, assigna la véritable cause de la causticité des alcalis ; il prouva qu’elle est due à la privation de l’air fixe ou acide carbonique ; mais il se trompa sur la manière dont ce principe exerce son action caustique : il crut que l’alcali caustique agissait sur les substances animales, en s’emparant de l’air fixe qu’il supposait y exister tout formé, et cette opinion a été adoptée par plusieurs autres chimistes.

31Les alcalis ne s’emparent pas de l’acide carbonique lorsqu’ils attaquent les substances animales ; mais ils se combinent avec les substances animales mêmes, ils les dissolvent, ils forment avec elles une combinaison brune et d’une saveur amère : on peut ensuite, par le moyen des affinités complexes, faire passer la substance animale en combinaison avec les terres calcaires, la baryte, l’alumine et les oxydes métalliques.

  • 10 La nature et la composition de l’air fixe constituent un problème que Lavoisier a élucidé peu à pe (...)

32Les propriétés de l’acide carbonique étaient déterminées avec autant de précision que celles des acides les mieux connus, on savait qu’il se dégageait en abondance de la fermentation et de la putréfaction, qu’il formait une grande partie des fluides aériformes qui se dégagent dans les distillations, qu’il se produisait dans la respiration et la combustion : mais on n’avait que des idées vagues sur sa nature, et on se contentait d’explications hypothétiques sur sa composition et sur ses principes, lorsque Lavoisier détermina, avec la précision qui caractérise ses recherches, l’origine de l’acide carbonique, sa nature, les proportions des principes dont il est composé ; et il répandit, par cette découverte, un grand jour sur la plupart des phénomènes produits par les corps organisés10.

33L’appareil dont s’est servi Lavoisier pour déterminer ce qui se passe dans la combustion du charbon, ainsi que dans celle de plusieurs autres corps, consiste en une cloche de verre qu’on pose sur un bain de mercure et dont on soutire tout l’air atmosphérique ; alors on y introduit du gaz oxygène en laissant cependant une couche de mercure au-dessus du niveau, pour éviter que la chaleur ne fasse sortir par la dilatation une partie du gaz contenu ; on introduit dans la cloche une petite capsule dans laquelle on a mis une certaine quantité de charbon de bois léger, tel que celui de Bourdaine ; sur ce charbon concassé est placé un petit morceau d’amadou auquel on a fixé un atome de phosphore ; on fait passer par-dessous la cloche un fer recourbé que l’on a échauffé ; il conserve assez de chaleur pour enflammer le phosphore, qui met en ignition l’amadou, et celui-ci embrase le charbon. Quand la combustion du charbon est finie, on introduit de l’alcali caustique, qui absorbe l’acide carbonique qui s’est formé. On détermine la quantité d’oxygène qui a servi à la formation de l’acide carbonique, la quantité de charbon qui a disparu par la combustion, celle de la cendre qu’il a laissée ; et par la comparaison de tous ces poids, on détermine quelle est la proportion de carbone qui est entrée en combinaison avec l’oxygène pour former l’acide carbonique, en faisant entrer dans les évaluations l’influence qu’ont dû avoir sur la dilatation du gaz, le changement de température et l’élévation du mercure au-dessus de son niveau, et on ramène par le calcul toutes les circonstances à une température de 10 degrés et à une pression de 28 pouces de mercure.

34Une circonstance qui empêche qu’on ne parvienne à des résultats bien précis, c’est que le charbon se trouve naturellement combiné avec une portion variable d’hydrogène ; de sorte qu’en même temps qu’il se forme de l’acide carbonique, il y a une petite production d’eau, dont on ne peut déterminer la quantité, parce qu’une partie se dissout dans l’acide carbonique ; on peut, à la vérité, chasser l’hydrogène du charbon en le poussant à une forte chaleur ; mais il paraît qu’il ne peut en être dégagé complètement, de sorte qu’il reste toujours une légère incertitude sur les proportions des deux principes qui composent l’acide carbonique : en combinant les résultats de plusieurs expériences, l’approximation à laquelle Lavoisier s’est fixé est de 24 parties de carbone contre 76 parties d’oxygène.

35On distingue le carbone du charbon en ce que le carbone est le principe charbonneux pur, et tel qu’il entre en combinaison avec d’autres principes, et surtout avec l’oxygène ; au lieu que le charbon est une combinaison du carbone prépondérant avec la terre et un peu d’alcali, qui forment ensuite la cendre ; il s’y trouve ordinairement un peu de fer et quelquefois d’autres principes, tels que l’azote, le phosphore, ou l’acide phosphorique, le soufre. C’est par ces substances alliées que les charbons diffèrent, et ne croyez pas qu’il n’y ait qu’un seul mélange ; car alors le charbon des substances animales ne différerait pas sensiblement dans son action de celui des substances végétales.

36Le carbone se combine donc avec l’oxygène ; le résultat de cette combinaison est l’acide carbonique ; les circonstances nécessaires pour la produire sont un degré de température qui doit varier selon l’agrégation plus ou moins forte des parties de charbon, et selon l’état de combinaison où elles se trouvent avec d’autres substances.

37La terre, les alcalis, les autres sels restent dans la cendre.

38L’azote qui se trouve dans les charbons des substances animales peut être dégagé sous la forme de gaz, ou entrer dans d’autres combinaisons, selon les circonstances.

39L’hydrogène forme de l’eau avec l’oxygène qui est toujours en excès, parce que la combustion cesse avant qu’il soit épuisé ; de sorte qu’on ne peut appliquer ici ce qui a été exposé dans la séance précédente sur la formation de l’acide nitreux qu’on peut éviter.

  • 11 Jean-Baptiste Meusnier (1754-1793), officier du génie militaire, a travaillé sur les aérostats gon (...)

40Le carbone a plus d’affinité avec l’oxygène que n’en a l’hydrogène, de sorte qu’il décompose l’eau et peut en chasser l’hydrogène. C’est encore une expérience qui a été faite avec beaucoup d’exactitude par Lavoisier et Meusnier11.

  • 12 Felice Fontana (1730-1805) fut une des premières figures de la philosophie naturelle italienne de (...)

41Fontana avait observé que, lorsqu’on plongeait dans l’eau un charbon ardent, il se dégageait du gaz hydrogène12 ; Lavoisier et Meusnier mirent de l’eau dans un canon de fer, dans l’intérieur duquel ils introduisirent une feuille de cuivre roulée pour empêcher l’eau d’agir sur le fer ; ils placèrent dans ce canon 4 gros 15 grains de charbon ; l’appareil et la conduite de l’expérience furent les mêmes que dans celles de la décomposition de l’eau par le fer : le résultat fut qu’il y eut une perte d’1 gros 36 grains d’eau ; qu’il resta 6 grains de cendres ; qu’à part cela, tout le charbon disparut ; qu’il se forma 1 641 grains de gaz acide carbonique, pesant 1 once 7 gros 61 grains, qu’il se dégagea 15,6 grains de gaz hydrogène, et qu’il se décomposa 1 once 36 grains d’eau.

42La décomposition de l’eau par le carbone peut s’opérer dans l’instant à la température de l’atmosphère par le concours de plusieurs affinités : si on dissout le charbon dans la potasse caustique, comme l’a observé Welter, et si on jette cette combinaison dans l’eau, il se dégage une quantité assez considérable de gaz inflammable ; l’oxygène de l’eau se combine avec le carbone pour former l’acide carbonique, et son hydrogène prend l’état gazeux. Dans l’évaluation des forces qui ont agi, il faut faire entrer l’affinité de la force d’agrégation entre les molécules du charbon.

43C’est ainsi que la combinaison du phosphore et de la chaux, où le phosphore de chaux décompose l’eau dans laquelle on jette cette combinaison, comme l’a observé Pearson, et qu’il résulte de cette décomposition du phosphate de chaux.

44Pendant que la combinaison du carbone avec l’oxygène se forme, il se dégage en lumière et en chaleur une grande quantité de calorique.

45La combustion d’une livre de charbon a fondu dans le calorimètre un peu plus de 96 livres de glace. Celle d’une livre de gaz hydrogène peut fondre 295 livres de glace ; ainsi la chaleur produite par la combustion d’une livre de charbon pourrait, si elle était toute employée à cet effet, élever 96 livres d’eau du zéro du thermomètre à 60 degrés de chaleur, et une livre de gaz hydrogène pourrait en élever 295 livres à la même température.

46Ces phénomènes sont donc analysés avec une exactitude qui permet au chimiste, après avoir examiné par quelques essais les qualités des substances qu’il emploie, de déterminer, à de très petites différences près, dans la combustion d’un volume de gaz oxygène, dans la combustion d’un volume de gaz oxygène et de gaz hydrogène ou de charbon, quelles seront la quantité des produits qui auront lieu, la quantité et la qualité des résidus, et même quelle sera la puissance de la chaleur qui se développera.

  • 13 Smithson Tennant (1761-1815) a étudié la médecine à l’université d’Édimbourg où il fut l’élève de (...)

47On n’a pu, jusqu’à présent, opérer la décomposition de l’acide carbonique que dans une expérience faite par Tennant, et répétée avec soin par Fourcroy, Vauquelin, et quelques autres chimistes13.

48On met du phosphore au fond d’un tube de verre, ouvert à une seule de ses extrémités ; on fait passer dans le milieu du tube une certaine quantité de carbonate de soude desséché ; on place cette partie dans un fourneau, dans lequel on allume des charbons ; lorsque le carbonate de soude est fortement échauffé, on met du feu sous l’extrémité du tube qui contient le phosphore, et on le réduit en vapeurs qui passent à travers ce sel. L’opération étant achevée, on trouve que le carbonate de soude est changé, en partie, en phosphate de soude, et qu’il contient une poudre noire, qui est du charbon mêlé à du phosphore. Une partie du phosphore s’est donc changée en acide phosphorique en enlevant l’oxygène à l’acide carbonique, et le carbone en a été séparé.

49La même décomposition a lieu avec les carbonates de chaux, de baryte et de magnésie.

  • 14 Entre 1772 et 1782, Jan Ingenhousz et Jean Senebier démontrent que les plantes déphlogistiquent (c (...)

50Il paraît cependant que dans les opérations de la nature, la décomposition de l’acide carbonique a souvent lieu, et qu’elle s’effectue dans la végétation ; car Senebier a observé que les plantes arrosées avec une eau imprégnée d’acide carbonique donnaient beaucoup plus d’air vital, par l’action de la lumière, que celles auxquelles on ne fournit pas l’acide carbonique. On conçoit que les substances, soit simples, soit composées, qui agissent par leurs affinités dans une plante, peuvent concourir, avec l’action de la lumière, à séparer l’oxygène de l’acide carbonique et à en retenir le carbone, et c’est probablement là une des causes qui produisent le charbon, qui entre en grande quantité dans la composition des substances végétales, et qui tiennent une espèce d’équilibre nécessaire entre la quantité d’acide carbonique qui se forme et celle qui se détruit14.

51Vous voyez que l’acide carbonique, quoique faible dans son action, est cependant un agent que la nature emploie dans la plupart de ses opérations ; vous devez donc fixer l’attention de vos élèves sur ses propriétés, et leur indiquer avec soin les circonstances où il se forme, celles où il est simplement dégagé, et celles où l’expérience ne peut nous éclairer sur son origine.

52Je me flattais de pouvoir faire l’application des théories que nous avions parcourues jusqu’à présent aux phénomènes de la combustion, de la respiration et de la chaleur animale ; mais ces objets méritent assez de développements pour faire le sujet de la séance prochaine.

Notes

1 L’époque dont parle Berthollet correspond aux années 1760-1790. Alors que jusqu’au xviie siècle, les chimistes n’avaient tenu compte que des solides et des liquides, durant la seconde moitié du xviiie siècle, ils s’attelent à la collecte, la mesure et l’identification des différents gaz émis ou absorbés par les réactions chimiques. L’ensemble de ces pratiques constitue une science nouvelle – dite « penumatique » – cultivée au carrefour de la chimie et de la physiologie. On pensa d’abord que les différents gaz étaient dérivés de l’air toujours considéré comme élément. Mais à la fin du xviiie siècle, la conception lavoisienne de l’état gazeux comme résultant de l’union de n’importe quel élément avec le calorique semble triompher de la conception élaborée par Priestley. Voir F. L. Holmes, « The “Revolution in chemistry and physics”. Overthrow of a reigning paradigm or competition between contemporary research programs ? », Isis, 91, 2000, p. 735-753.

2 Stephen Haies (1677-1761), pasteur et philanthrope, a orienté ses recherches de philosophie naturelle vers la physiologie végétale et animale. Il s’est le premier intéressé aux substances aériformes dégagées par les plantes. Au cours de ses recherches sur les mécanismes de croissance des plantes, il a découvert que les plantes comme les minéraux renferment une grande quantité d’air. Dans Vegetable Staticks (Londres, 1727), il présente les résultats d’un programme systématique d’extraction de l’air contenu dans un ensemble varié de substances, mettant en œuvre une approche essentiellement quantitative. Il mesure ainsi le volume d’air libéré par diverses substances et compare son poids avec le corps de départ. Bien qu’il n’ait pas soupçonné qu’il avait isolé des substances nouvelles, Haies a clairement établi que les substances aériformes sont des entités matérielles qui méritent l’attention des chimistes et surtout il a mis au point les premiers instruments pour laver et récupérer les gaz.

3 La découverte de l’air fixe (dioxyde de carbone) est un épisode intimement lié à un problème médical : déterminer la cause de la causticité de certaines substances comme la chaux vive (oxyde de calcium). En vue d’améliorer le traitement des calculs rénaux à l’aide d’eau de chaux, Black a exploré les propriétés thérapeutiques de la magnesia alba (carbonate de magnésium). Ce faisant, il a identifié la causticité comme un état d’intense alcalinité. C’est ainsi qu’il a montré que l’air fixe contenu dans les substances alcalines agit comme un acide neutralisant l’alcalinité, c’est-à-dire diminuant la causticité. Après la publication de sa thèse de médecine Dissertatio medica inaugu-ralis. De humore acido a cibis orto, et magnesia alba (Edimbourg. 1754), Black a poursuivi ses expériences sur la magnesia alba et démontré l’existence d’un nouvel air distinct de l’air atmos-phérique, qu’il nomme « air fixé ». Voir « Experiments on magnesia alba, quicklime, and some other alcaline subsances », Essays and Observations, Physical and Literary, 2, 1756, 157-225 (repris dans Alembic Club Reprint, 1, 1898, Edimbourg). Cette découverte inaugurale de la chimie pneumatique a été faite sans aucun appareil pneumatique. Black n’a utilisé qu’une balance pour détecter la perte de poids qu’il a attribuée à la libération d’air fixe durant la calcination de la magnesia alba. Voir A. L. Donovan, Philosophical Chemistry..., op. cit. p. 183-221, et « Pneumatic chemistry and newtonian natural philosophy in the eighteenth century : William Cullen and Joseph Black », Isis, 67, 1976, p. 217-228.

4 H. Cavendish, « Three papers, containing experiments on factitious air. (Part II. Containing experiments on fixed air, or that species of factitious air, which is produced from alcaline substances, by solution in acids or by calcination) », Philosophical Transactions, 56, 1767, p. 141-184 ; p. 159-175 et « Experiments on rathbone-place water », Philosophical Transactions, 57, 1768. p. 92-110.

5 Ce mémoire de T. Bergman, lu à la Société royale des sciences d’Uppsala en 1774. a été traduit en français par Guyton de Morveau sous le titre « De l’acide aérien », in Opuscules chimiques et physiques, 2 vol., 1780-1783, Dijon, Frantin, t. 1, p. 1-75.

6 Les eaux minérales sont un sujet d’intérêt général au xviiie siècle car on leur attribue des propriétés thérapeutiques. Dans ce contexte on comprend l’importance des tentatives pour corréler les qualités des eaux de diverses régions géographiques avec leur composition chimique. Joseph Priestley a découvert un procédé pour imprégner artificiellement les eaux minérales avec de l’air fixé dans le but d’améliorer leurs propriétés médicinales. C’est l’origine des eaux pétillantes. Sur la chimie des eaux minérales en Grande-Bretagne voir N. G. Coley, « Physicians and the chemical analysis of minerai waters in eighteenth-century England », Medical history, 26, 1982, p. 123-144 ; J. Golinski, Science as Public Culture. Chemistry and Enlightenment in Britain, 1760-1820, Cambridge, Cambridge University Press, 1992, p. 105-117.

7 Dans la deuxième leçon. Berthollet a exposé son idée que la tendance à la combinaison diminue à mesure qu’on approche de l’état de saturation (voir l’annexe « Affinité ». p. 580). L’effet de la quantité de réactif sur l’intensité de l’affinité est ici convoqué pour expliquer un phénomène lié à la cinétique de la décomposition thermique des carbonates. L’élimination du gaz carbonique diminue la quantité d’air fixe contenue dans le composé, ce qui, d’après la loi de Berthollet, implique que l’affinité de l’air fixe avec le reste du composé augmente au fur et à mesure que la décomposition avance. En conséquence, les dernières parties du gaz se libérent plus difficilement que les premières.

8 Berthollet semble vouloir établir une analogie entre les effets chimiques de l’air fixe et ceux de la chaleur. Une telle analogie implique que la chaleur contenue dans un corps se manifeste comme « chaleur sensible » par des effets sensibles de la même manière que l’air fixe contenu dans un composé perd son élasticité dans l’effervescence. A cet égard Berthollet est débiteur de Black qui avait établi cette analogie ; voir A. L. Donovan, Philosophical Chemistry..., op. cit., p. 224-226.

9 Sur Welter, voir la note 139, p. 382.

10 La nature et la composition de l’air fixe constituent un problème que Lavoisier a élucidé peu à peu en précisant sa théorie de la combustion. Au mois de mai 1777, Lavoisier décrivait la combustion (et la respiration) comme un processus dans lequel une partie de l’air atmosphérique se convertit en air fixe, sans avoir encore une claire idée sur la nature de ce gaz. C’est seulement quand il expose sa théorie générale sur la combustion (à partir de septembre 1777) qu’il a l’idée de comparer la combustion des « matières carbonées » avec celle du phosphore et du soufre, établissant ainsi que l’acide carbonique était le résultat de la combinaison du charbon avec la base de « l’air pur ». Voir « Sur la combustion en général », in Œuvres de Lavoisier, t. 2. p. 225-233. Toutefois le récit de la détermination de la composition de l’acide carbonique par Berthollet est fondé sur un autre mémoire « Sur la formation de l’acide nommé air fixe ou acide crayeux, et que je désignerai désormais sous le nom d’acide du charbon » (ibid., p. 403-422). Cet épisode est décrit en détail dans F. L. Holmes, Lavoisier and the Chemistry of Life..., op. cit., p. 224-236.

11 Jean-Baptiste Meusnier (1754-1793), officier du génie militaire, a travaillé sur les aérostats gonflés à l’hydrogène dans le cadre d’une commission académique (voir l’annexe « Synthèse de l’eau ». p. 593). D’après la théorie de Lavoisier, la décomposition de l’eau par le fer est l’équivalent d’une calcination commune. Pour vérifier cette explication, il était essentiel de montrer que toutes les substances combustibles et calcinables pouvaient décomposer l’eau. Cet objectif a conduit Lavoisier et Meusnier à confirmer la décomposition de l’eau par le charbon ; voir le « Mémoire dans lequel on a pour objet de prouver que l’eau n’est point une substance simple, un élément proprement dit. mais qu’elle est susceptible de décomposition et de recomposition ». in Œuvres de Lavoisier, t. 2, p. 334-359 ; « Mémoire où l’on prouve, par la décomposition de l’eau, que ce fluide n’est point une substance simple, et qu’il y a plusieurs moyens d’obtenir en grand l’air inflammable qui y entre comme principe constituant ». ibid., p. 360-373). Sur le problème de la composition de l’eau, voir F. L. Holmes, Lavoisier and the Chemistry of Life.... op. cit., p. 199-223.

12 Felice Fontana (1730-1805) fut une des premières figures de la philosophie naturelle italienne de la seconde moitié du xviiie siècle. Voir F. Abbri, Science de l’air. Studi su Felice Fontana, Cosenza, Walter Brenner Editore, 1991.

13 Smithson Tennant (1761-1815) a étudié la médecine à l’université d’Édimbourg où il fut l’élève de Black en 1781. 11 a démontré que la décompostion thermique du carbonate de calcium par le phosphore produit du carbone ; voir « On the decomposition of fixed air », Philosophical Transactions, 82. 1791. p. 182-184). En 1804 il présente à la Royal Society sa découverte de l’iridium et de l’osmium.

14 Entre 1772 et 1782, Jan Ingenhousz et Jean Senebier démontrent que les plantes déphlogistiquent (c’est-à-dire oxygènent) l’air quand elles sont exposées à la lumière solaire uniquement (quatrième leçon voir notes 56 et 57). De son côté, Senebier a démontré que la source de l’air pur libéré par les plantes était l’air fixe qu’elles avaient absorbé (voir Mémoires physico-chimiques sur l’influence de la lumière solaire pour modifier les êtres des trois règnes de la nature, et surtout ceux du règne végétal, 3 vol., Genève, Barthelemi Chirol. 1782).

© Éditions Rue d’Ulm, 2006

Conditions d’utilisation : http://www.openedition.org/6540