Élémens de chimie/Partie 1/8
Il paroît démontré, que la combinaison du gaz nitrogène avec l’hydrogène forme une des substances comprises dans la classe des alkalis ; il est très-probable, que les autres sont composés de ce même gaz et d’une base terreuse : c’est d’après ces considérations que nous avons cru devoir placer ici ces substances ; et nous nous y sommes déterminés avec d’autant plus de raison que la connoissance des alkalis est indispensable et nécessaire pour pouvoir procéder avec ordre dans un cours de chimie, attendu que ce sont les réactifs les plus employés et que leurs combinaisons et leurs usages se présentent à chaque pas dans les phénomènes de la nature et des arts.
On est convenu d’appeller alkali toute substance caractérisée par les propriétés suivantes.
A. Saveur âcre, brûlante, urineuse.
B. Propriété de verdir le syrop de violette, mais non la teinture de tournesol comme l’annoncent certains auteurs.
C. Vertu de former du verre quand on le fond avec des substances quartzeuses.
D. Faculté de rendre les huiles miscibles à l’eau, de faire effervescence avec quelques acides, et de former des sels neutres avec tous.
J’observerai qu’aucun de ces caractères n’est rigoureux et exclusif, et que par conséquent aucun n’est suffisant pour donner certitude sur l’existence d’un alkali ; mais la réunion de plusieurs forme, par ce concours, une masse de preuves ou d’inductions qui nous conduisent jusqu’à l’évidence.
On divise les alkalis, en alkalis fixes et alkalis volatils : c’est sur l’odeur de ces substances qu’est établie cette distinction ; les uns se réduisent aisément en vapeur, et répandent une odeur très-piquante, tandis que les autres ne se volatilisent même pas au foyer du miroir ardent, et n’exhalent aucune odeur bien caractérisée.
Des alkalis fixes.
On connoît jusqu’ici deux espèces d’alkalis fixes ; l’un qu’on appelle alkali végétal ou potasse, l’autre alkali minéral ou soude.
De l’alkali végétal, ou potasse.
L’alkali peut s’extraire de diverses substances : et comme il est plus ou moins pur, selon qu’il est fourni par telle ou telle substance, on en a fait dans le commerce plusieurs variétés auxquelles on a affecté différens noms qu’il est indispensable de connoître : le chimiste pourra confondre dans ses écrits toutes ces nuances sous une seule dénomination générale ; mais les distinctions que l’artiste a établies sont fondées sur une suite d’expériences qui ont prouvé que les vertus de ces divers alkalis étoient très-différentes, et cette variété constante dans les effets me paroît justifier les différentes dénominations qu’on a assignées.
1°. L’alkali extrait de la lessive des cendres de bois est connu sous le nom de salin ; le salin calciné et débarrassé par ce moyen de tous les principes qui le noircissent forme la potasse.
Les cendres sont plus ou moins riches en alkali, selon la nature du bois qui les fournit ; en général les bois durs en contiennent le plus : les cendres de bois de hêtre en donnent de 11 à 13 livres par quintal, d’après des expériences en grand que j’ai fait faire à St. Sauveur ; celles de buis m’en ont fourni 12 à 14 livres. On peut consulter le tableau qu’ont dressé MM. les Administrateurs généraux des poudres et salpêtres sur la quantité de potasse qui leur a été fournie par la combustion de plusieurs plantes : ils ont employé 4000 livres de chaque à leurs diverses expériences.
Pour extraire cet alkali, il suffit de lessiver les cendres et de rapprocher la dissolution dans des chaudières de fer de fonte ; c’est par rapport à l’alkali qu’on emploie les cendres dans les lessives qu’on fait pour blanchir le linge, l’usage de l’alkali dans ce cas est de se combiner avec les substances graisseuses et de les rendre solubles dans l’eau.
Presque toute la potasse vendue dans le commerce pour le service de nos verreries, de nos savonneries, de nos blanchisseries, etc. est fabriquée dans le nord où l’abondance du bois permet de l’exploiter pour ce seul usage. On pourroit établir avec économie de semblables atteliers dans les forêts de notre Royaume, mais il y a plus à faire qu’on ne l’imagine pour tourner nos habitans des montagnes vers ce genre d’industrie ; j’en ai acquis la preuve par des tentatives et des sacrifices assez considérables que j’ai faits pour assurer cette ressource aux communautés voisines des forêts de Laigoual et de Lesperou : les calculs rigoureux que j’ai faits m’ont néanmoins démontré que la potasse ne revenoit qu’à 15 ou 17 liv. le quintal, tandis que nous achetons celle du nord 30 ou 40 liv.
2°. La lie de vin se réduit presque toute en alkali par la combustion, et on appelle cet alkali cendres gravelées : il a presque toujours une couleur verdâtre : on regarde cet alkali comme très-pur.
3°. La combustion du tartre du vin fournit aussi un alkali assez pur : on le brûle ordinairement dans des cornets de papier qu’on trempe dans l’eau et qu’on expose sur les charbons ardens : pour le purifier on dissout dans l’eau le résidu de la combustion, on rapproche la dissolution sur le feu, on sépare les sels étrangers à mesure qu’ils se précipitent, et on obtient un alkali très-pur qu’on connoît sous le nom de sel de tartre.
Pour me procurer le sel de tartre plus promptement et avec plus d’économie, j’embrase un mélange de parties égales de nitrate de potasse et de tartre, je lessive le résidu et obtiens du beau sel de tartre.
Le sel de tartre est l’alkali le plus employé pour les usages de la Médecine, et on l’ordonne à la dose de quelques grains.
4°. Si on fait fuser le salpêtre sur les charbons, l’acide se décompose et se dissipe, l’alkali reste seul et à nud ; c’est ce qu’on appelle alkali extemporané.
Lorsque l’alkali végétal a été ramené à son plus grand degré de pureté, il attire l’humidité de l’air et se résout en liqueur ; c’est cet état qui est connu sous le nom très-impropre d’huile de tartre par défaillance, oleum tartari per deliquium.
De l’alkali minéral, ou soude.
L’alkali minéral a reçu ce nom, parce qu’il fait la base du sel marin.
On retire celui-ci des plantes marines par la combustion : à cet effet, on forme des amas de ces plantes salées, on creuse, à côté de ces tas, une fosse ronde qui s’élargit vers le fond, et qui a trois ou quatre pieds de profondeur ; c’est dans ce foyer qu’on brûle ces végétaux : la combustion se continue sans interruption pendant plusieurs jours ; et, lorsque toutes les plantes sont brûlées, on trouve une masse de sel alkali qu’on coupe en morceaux pour en faciliter la vente et le transport ; c’est ce qui est connu sous le nom de pierre de soude ou soude.
Toutes les plantes marines ne donnent pas la même qualité de soude : la barille d’Espagne fournit la belle soude d’Alicante ; je me suis assuré qu’on peut la cultiver sur nos bords de la méditerranée avec le plus grand succès ; cette culture intéresse essentiellement les arts et le commerce, et le gouvernement devroit encourager ce nouveau genre d’industrie : le particulier le plus dévoué au bien public fera de vains efforts pour nous approprier ce commerce, s’il n’est puissamment secondé parle gouvernement, parce que le ministère Espagnol a défendu la sortie de la graine de barille sous les peines les plus graves. Nous cultivons en Languedoc et en Provence, sur les bords de nos étangs, une plante connue sous le nom de salicor et qui fournit une soude de bonne qualité ; mais les plantes qui croissent sans culture produisent une soude inférieure ; j’ai fait une analyse rigoureuse de chaque espèce : on peut en voir les résultats à l’article verrerie de l’Encyclopédie méthodique.
On débarrasse l’alkali minéral de tous les sels étrangers, en le faisant dissoudre dans l’eau, et séparant les divers sels à mesure qu’ils se précipitent ; les dernières portions de liqueur rapprochées donnent la soude qui crystallise en octaèdres rhomboïdaux.
L’alkali minéral est quelquefois natif : on le trouve en cet état en Égypte, où il est connu sous le nom de natron : les deux lacs de natron décrits par Sicard et M. Volney sont situés dans le désert de Chaïat ou de St. Macaire, à l’ouest du Delta ; leur lit est une fosse naturelle de trois à quatre lieues de long sur un quart de lieue de large, le fond en est solide et pierreux, il est sec pendant neuf mois de l’année, mais en hiver il transude de la terre une eau d’un rouge violet qui remplit le lac à cinq ou six pieds de hauteur, le retour des chaleurs l’évapore, et il reste une couche de sel épaisse de deux pieds, et que l’on détache à coups de barres de fer ; on en retire jusqu’à 36,000 quintaux par an.
M. Proust a trouvé du natron sur les schistes qui forment les fondemens de la ville d’Angers ; le même Chimiste en a trouvé sur une pierre de moellon de la salpétrière de Paris.
L’alkali minéral diffère du végétal en ce que, 1°. il est moins caustique ; 2°. il effleurit à l’air, bien-loin d’en attirer l’humidité ; 3°. il crystallise en octaèdres rhomboïdaux ; 4°. il forme des produits différens avec les mêmes bases ; 5°. il est plus propre à la vitrification.
Les alkalis existent-ils tous formés dans les végétaux, ou sont-ils le produit des diverses opérations qu’on fait pour les en extraire ? Cette question a partagé les Chimistes. Duhamel et Grosse ont prouvé en 1732 l’existence de l’alkali dans la crème de tartre, en la traitant par les acides nitrique, sulfurique, etc. Margraaf en a donné de nouvelles preuves dans un mémoire qui forme le XXV de sa collection. Rouelle lut un mémoire à l’Académie le 14 Juin 1769 sur le même sujet ; il assure même que cette vérité lui étoit connue avant que l’ouvrage de Margraaf eut paru. Voyez le journal de phys. t. 1 in-4°.
Rouelle et M. le Marquis de Ballion ont prouvé que le tartre existoit dans le mout.
Il ne faut pas conclure de l’existence de l’alkali dans les végétaux, qu’il y est à nud ; il s’y trouve combiné avec des acides, des huiles, etc.
Les alkalis, tels que nous venons de les faire connoître, lors même que par des dissolutions, filtrations et évaporations convenables on les a débarrassés de tout mélange, ne sont pas pour cela à ce degré de pureté et de nudité qui devient nécessaire dans beaucoup de cas ; ils sont presque à l’état des sels neutres par leur combinaison avec l’acide carbonique : lorsqu’on veut dégager cet acide, on dissout l’alkali dans l’eau et on fait éteindre de la chaux vive dans la dissolution, celle-ci s’empare de l’acide carbonique de l’alkali, et lui donne son calorique en échange. Nous suivrons les circonstances de cette opération, lorsque nous aurons occasion de parler de la chaux.
L’alkali ainsi privé d’acide carbonique ne fait plus effervescence avec les acides ; il est plus caustique, plus violent, s’unit plus aisément aux huiles, et on l’appelle alkali caustique, potasse pure, soude pure.
Cet alkali évaporé et rapproché jusqu’à siccité forme ce qu’on connoît sous le nom de pierre à cautère, potasse fondue, soude fondue. La vertu corrosive de la pierre à cautère dépend sur-tout de l’avidité avec laquelle elle se saisit de l’humidité et tombe en deliquium.
L’alkali caustique, tel qu’on le prépare, contient toujours une petite quantité d’acide carbonique, de silice, de fer, de chaux, etc. M. Berthollet a proposé le moyen suivant pour le purifier : il rapproche la lessive caustique jusqu’à lui donner un peu de consistance, la mêle avec l’alkool, et en retire une partie par la distillation ; la cornue refroidie, il trouve des crystaux mêlés à une terre noirâtre dans un peu de liqueur de couleur foncée qui est séparée de l’alkool de potasse qui surnage comme une huile. Ces crystaux sont l’alkali saturé d’acide carbonique ; ils sont insolubles dans l’esprit de vin. Le dépôt est formé de silice, de chaux, de fer, etc.
L’alkool d’alkali caustique très-pur surnage la dissolution aqueuse qui contient l’alkali effervescent ; si on rapproche au bain de sable l’alkool d’alkali, il s’y forme des crystaux transparens qui ne sont que l’alkali pur ; ces crystaux paroissent formés par des pyramides quadrangulaires implantées les unes dans les autres ; ils sont très-déliquescents, se dissolvent dans l’eau et l’alkool, et produisent du froid par leur dissolution. Voyez journal de phys. 1786, p. 401.
Les alkalis dont nous venons de parler se combinent aisément avec le soufre.
On peut opérer cette combinaison, 1°. par la fusion de parties égales d’alkali et de soufre ; 2°. en faisant digérer l’alkali pur et liquide sur le soufre, l’alkali devient d’un jaune rougeâtre.
Ces dissolutions de soufre par l’alkali sont connues sous les noms de foies de soufre, sulfures d’alkali, etc.
L’odeur qu’elles exhalent est puante et sent les œufs pourris, c’est ce gaz puant qu’on appelle gaz hépatique, etc.
On peut précipiter le soufre par les acides, et il en résulte ce qu’on trouve dans les anciens écrits sous les dénominations de lait de soufre et de magistère de soufre.
Ces sulfures dissolvent les métaux : l’or lui-même peut y être tellement divisé qu’il passe par les filtres. Stalh a supposé que Moyse s’étoit servi de ce moyen pour faire boire le veau d’or aux Israélites.
Quoique l’analyse des deux alkalis fixes ne soit pas rigoureuse, plusieurs expériences nous portent à croire que le nitrogène en est un des principes : M. Thouvenel, ayant exposé de la craie lessivée aux exhalaisons des substances animales en putréfaction, a obtenu du nitrate de potasse ; j’ai répété l’expérience dans une chambre close de six pieds en quarré ; 25 livres de craie bien lavées dans l’eau chaude et exposées aux exhalaisons du sang de bœuf en putréfaction pendant onze mois, m’ont fourni neuf onces nitrate de chaux rapproché à siccité, et trois onces un gros de crystaux de nitrate de potasse.
La distillation réitérée des savons les décompose et fournit de l’ammoniaque ; or l’analyse de ce dernier par M. Berthollet, y a démontré l’existence du gaz nitrogène comme principe constituant : il y a donc lieu de présumer que le gaz nitrogène est un des principes des alkalis.
L’expérience de M. Thouvenel et les miennes me portent à croire, que ce gaz combiné avec la chaux forme la potasse, tandis que son union avec la magnésie forme la soude : ce dernier sentiment est appuyé sur les expériences, 1°. de M. Dehne qui a retiré la magnésie de la soude, nouvel. chimiq. de Crell., pag. 53, publié en 1781 ; 2°. de M. Deyeux qui a obtenu de semblables résultats même antérieurement à M. Dehne ; 3°. de M. Lorgna qui a retiré beaucoup de magnésie, en dissolvant, évaporant et calcinant la soude à plusieurs reprises. Journal de Physique, Décembre 1787. M. Osburg a confirmé ces diverses expériences en 1785.
De l’ammoniaque, ou alkali volatil.
Jusqu’ici nos recherches ne nous ont présenté qu’une seule espèce d’alkali volatil : la formation en paroît due à la putréfaction ; et si la distillation de quelques schistes nous la présente, c’est que leur origine est assez généralement attribuée à la décomposition végétale et animale ; nous retrouvons assez fréquemment l’empreinte des poissons qui dépose en faveur de cette opinion : quelques plantes fournissent aussi de l’aikali volatil, et c’est à raison de ce phénomène qu’on les a appelées des plantes animales. Mais ce sont sur-tout les animaux qui fournissent de l’ammoniaque : la distillation de toutes leurs parties en donne assez abondamment ; mais les cornes sont celles qu’on emploie de préférence, et elles se résolvent presqu’en entier en huile et alkali volatil. La putréfaction de toutes les substances animales produit de l’alkali volatil ; et dans ce cas, de même que dans la distillation, il se forme par la combinaison des deux principes qui le constituent ; car l’analyse ne démontre très-souvent aucun alkali formé dans les parties où la distillation et la putréfaction en produisent abondamment.
Presque tout l’alkali volatil dont on fait usage dans le commerce et dans la médecine est fourni par la décomposition du sel ammoniac. C’est même à raison de cela que les Chimistes qui ont rédigé la nouvelle nomenclature ont consacré l’alkali volatil sous le nom d’ammoniaque.
Pour obtenir l’ammoniaque bien pure, on mêle parties égales de chaux vive tamisée et de muriate d’ammoniaque bien pilé, on introduit de suite le mélange dans une cornue à laquelle on adapte un récipient et l’appareil de Woulf, on distribue dans les flacons une quantité d’eau pure correspondante au poids du sel employé, on lutte les jointures des vases avec les luts ordinaires : l’ammoniaque se dégage à l’état de gaz, à la première impression du feu, elle se combine à l’eau avec chaleur ; et lorsque l’eau du premier flacon est saturée, le gaz passe dans celle du second et la saoule à son tour.
L’alkali volatil s’annonce par une odeur très-violente sans être désagréable, il se réduit aisément à l’état de gaz et conserve cette forme à la température de l’atmosphère : on peut obtenir ce gaz en décomposant le muriate d’ammoniaque par la chaux vive et recevant le produit dans l’appareil au mercure.
Ce gaz alkalin tue les animaux et leur corrode la peau. L’irritation est telle que j’ai vu survenir des empoules sur tout le corps de quelques oiseaux que j’avois exposés à son atmosphère.
Ce gaz est impropre à la combustion ; mais si on y plonge doucement une bougie, la flamme s’aggrandit avant de s’éteindre, et le gaz se décompose. Il est plus léger que l’air atmosphérique : on l’a même indiqué, à raison de cette légèreté, pour remplir des ballons ; M. le Comte de Milly avoit proposé de placer un réchaud sous le ballon pour entretenir le gaz dans le plus grand degré d’expansibilité.
Les expériences de M. Priestley qui, par le moyen de l’étincelle électrique, avoit changé le gaz alkalin en gaz hydrogène ; celles de M. le Chevalier Landriani qui, en faisant passer le même gaz à travers des tubes de verre rougis, en avoit retiré beaucoup de gaz hydrogène, avoient fait soupçonner l’existence de l’hydrogène parmi les principes du gaz alkalin ; mais les expériences de M. Berthollet ont éclairci nos doutes à ce sujet, et toutes les observations paroissent se réunir pour nous autoriser à regarder cet alkali comme composé de gaz nitrogène et hydrogène.
1°. Si on mêle de l’acide muriatique oxigéné avec de l’ammoniaque bien pure, il y a effervescence, dégagement de gaz nitrogène, production d’eau et conversion de l’acide oxigéné en acide muriatique ordinaire : dans cette belle expérience, l’eau qui se produit se forme par la combinaison de l’hydrogène de l’alkali et de l’oxigène de l’acide ; le gaz nitrogène devenu libre se dissipe.
2°. En distillant du nitrate d’ammoniaque, on retire du gaz nitrogène, et on trouve dans le récipient plus d’eau que n’en contient le sel employé ; il n’existe plus d’ammoniaque après l’opération, l’eau du récipient est légèrement chargée d’un peu d’acide nitrique qui a passé : dans ce cas, l’hydrogène de l’alkali et l’oxigène de l’acide forment l’eau du récipient, tandis que le gaz nitrogène s’échappe.
3°. Si on chauffe des oxides de cuivre ou d’or avec le gaz ammoniac, on obtient de l’eau et du gaz nitrogène et les métaux sont réduits.
J’ai observé que des oxides d’arsenic mis à digérer avec de l’ammoniaque se réduisoient et formoient même souvent des octaèdres d’arsenic : il y a dans ce cas dégagement de gaz nitrogène et formation d’eau.
4°. Il arrive très-souvent qu’en faisant dissoudre des métaux, tels que le cuivre ou l’étain, par le moyen de l’acide nitrique, il y a absorption d’air et non dégagement du gaz nitreux qu’on attendoit : j’ai vu plusieurs personnes très-embarrassées dans des cas semblables, et je l’ai été souvent moi-même ; ce phénomène a lieu sur-tout quand on emploie de l’acide concentré et du cuivre en limaille très-fine. Dans ce cas il se produit de l’ammoniaque ; j’en avois rendu mes auditeurs témoins long-temps avant que je connusse la théorie de sa formation : ce qui me porta à soupçonner son existence, c’est la couleur bleue que prend la dissolution dans ce cas : cette ammoniaque est produite par la combinaison de l’hydrogène de l’eau avec le gaz nitrogène de l’acide nitrique, tandis que l’oxigène du même acide et celui de l’eau oxident le métal et préparent sa dissolution ; c’est à une semblable cause que nous devons rapporter l’expérience de M. Jean-Michel Haussmann de Colmar qui, en faisant passer du gaz nitreux à travers une certaine quantité de précipité de fer dans l’appareil au mercure, a vu que ce gaz étoit promptement absorbé et la couleur du fer changée, et on trouva dans les vases de la vapeur d’ammoniaque.
C’est d’après une semblable théorie que nous pouvons concevoir la formation du gaz alkalin par le mélange du gaz hépatique et du gaz nitreux sur du mercure. Observation de M. Kirwan.
M. Austin a formé de l’ammoniaque, mais il a observé que la combinaison du gaz nitrogène avec la base de l’hydrogène ne se faisoit que lorsque celui-ci est très-condensé.
La formation de l’ammoniaque par la distillation et la putréfaction me paroît encore indiquer quels sont les principes qui la constituent : en effet, dans l’une et l’autre de ces opérations, il y a dégagement de gaz hydrogène et nitrogène, et leur combinaison produit l’ammoniaque.
M. Berthollet a prouvé par voie de décomposition, que 1000 parties d’ammoniaque en poids étoient composées d’environ 807 gaz nitrogène et 193 hydrogène. Voyez le Recueil de l’Académie, année 1784, pag. 316.
Suivant M. Austin le gaz nitrogène est à l’hydrogène :: 121 : 32.