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La Chimie usuelle appliquée à l'agriculture et aux arts

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530 pages

1. Transformations ou réactions chimiques. Personne n’ignore que, sous le marteau du forgeron, des battitures se détachent du fer rougi ; que les instruments ou les objets en fer, abandonnés à l’air humide, se couvrent d’une couche épaisse de rouille ; que le raisin écrasé produit du vin qu’on peut convertir en vinaigre ; que le bois dans la cheminée, l’huile dans la lampe allumée, se consument ; enfin que toutes les matières animales et végétales, soumises aux influences atmosphériques, s’altèrent avec le temps, entrent en putréfaction et mussent par disparaître.

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Adolf Stöckhardt, F. Brustlein
La Chimie usuelle appliquée à l'agriculture et aux arts
PRÉFACE
Il serait inutile d’insister ici sur la valeur de l ’ouvrage que nous nous proposons de faire connaître en France : onze éditions successiv es et toujours à la hauteur de la science, des traductions faites aux États-Unis, en Angleterre, en Hollande, en Suède, en Danemark, en Russie, en Bohême, suffisent pour e n attester le mérite. On ne manque pas, en France, d’excellents traités d e chimie ; mais le livre de M. Stöckhardt a un cachet particulier : il convient à l’enseignement général en même temps qu’il s’adresse à deux classes déjà fort nomb reuses de lecteurs : les uns qui veulent avoir de la science une idée sommaire, sans être pourtant trop superficielle ; les autres, parmi lesquels on compte les agriculteu rs, qui, par position, se trouvent dans la nécessité d’acquérir en chimie des connaiss ances précises et pratiques sans le secours d’un maître. Ce double but ne peut être atteint qu’à l’aide d’un livre comme celui dont nous offrons la traduction, écrit par un homme profondément versé dans la science dont il s’agit d’exposer les éléments. On r emarquera, en effet, avec quelle simplicité de ressources le savant professeur de Th arand aborde les expériences les plus délicates, avec quelle clarté il explique, en les rendant familières, les théories les plus importantes. Aussi ne doit-on pas considérer c et ouvrage comme un simple manuel, car il embrasse la chimie dans son ensemble , et en fait ressortir l’importance, non-seulement dans les phénomènes de la nature, mai s aussi dans les applications aux arts industriels. L’auteur a intitulé son livre ÉCOLE DE CHIMIE. Nous n’avons pas cru devoir conserver ce titre : c’est le seul chang ement que nous nous soyons permis ; nous nous sommes efforcé de conserver la forme simp le et populaire qui caractérise le texte allemand. Déjà nous avions formé le projet de traduire l’École de Chimie,en 1859, quand, nous eûmes le plaisir de voir M. Stöckhardt chez M. Boussingault, où il nous autorisa à entreprendre cette traduction. L’éminent professe ur allemand n’avait pas voulu traverser la France sans visiter Bechelbronn et le Liebfrauenberg, où ont été exécutés les nombreux travaux qui ont contribué si puissamme nt aux progrès de la science agricole. F. BRUSTLEIN.
Liebfrauenberg, 8 octobre 1860.
PREMIÈRE PARTIE
CHIMIE INORGANIQUE
NOTIONS PRÉLIMINAIRES
RÉACTIONS CHIMIQUES
1 .Transformations ou réactions chimiques. Personne n’ignore que, sous le marteau du forgeron, des battitures se détachent du fer rougi ; que les instruments ou les objets en fer, abandonnés à l’air humide, se co uvrent d’une couche épaisse de rouille ; que le raisin écrasé produit du vin qu’on peut convertir en vinaigre ; que le bois dans la cheminée, l’huile dans la lampe allumée, se consument ; enfin que toutes les matières animales et végétales, soumises aux influe nces atmosphériques, s’altèrent avec le temps, entrent en putréfaction et mussent p ar disparaître. — Les battitures, la rouille, sont du fer transformé : le fer est dur, d ’un blanc grisâtre, brillant ; chauffé, il devient noir, terne, cassant ; à l’air humide il de vient brun et pulvérulent. Le vin résulte de la transformation du moût, le goût sucré du jus de raisin ne s’y fait plus sentir, c’est un liquide spiritueux, généreux, enivrant. Le vinai gre est du vin transformé dont l’esprit est devenu acide ; il ne produit plus l’ivresse : a u contraire, il nous rafraîchit et nous calme. Le bois, l’huile que le foyer et la lampe on t absorbés se retrouvent dans l’air, mais l’un et l’autre à l’état gazeux ; la transform ation s’est opérée avec émission de chaleur et de lumière et production de feu. La déco mposition lente des substances animales et végétales se fait d’une manière analogu e : elles se transforment, pendant la putréfaction, en gaz dont quelques-uns ont une o deur fort désagréable. Ces phénomènes, dont la production est souvent acco mpagnée d’une émission de chaleur et de lumière, changent le poids, la forme, la dureté, la couleur, le goût, l’odeur, en un mot toutes les propriétés d’un corps pour en faire un corps nouveau jouissant de propriétés nouvelles ; on leur a donné le nom detransformations chimiques. 2 .Généralité des réactions chimiques.Partout où nous jetons nos regards, sur la terre, dans l’air, et jusque dans la profondeur des eaux, nous voyons s’opérer des transformations chimiques. Les roches les plus dure s, après avoir perdu leur couleur et leur consistance, se divisent et forment la terre arable. Une graine, un tubercule, la pomme de terre, par ex emple, confiée à cette terre, se ramollit bientôt, devient sucrée, puis pâteuse : en même temps surgit un germe qui, sous l’influence de la lumière, se transforme en un e belle plante verte, élaborant des corps nouveaux que l’on ne retrouve ni dans la terr e ni dans l’air où la plante a puise sa nourriture. Cette plante doit sa consistance à u n tissu délicat de cellules et de tubes appelé cellulose. Dans la sève qui circule à l’inté rieur de ces cellules nous trouvons du blanc d’œufs, l’albumine ; dans les feuilles une co uleur verte, la chlorophylle ; dans les tubercules mûrs une matière farineuse, la fécule. C es substances n’ont aucune action nuisible sur la santé ; mais si, au lieu de végéter à la lumière, le tubercule avait donné naissance dans l’obscurité à ces tiges maladives, é tiolées, que l’on voit souvent dans les celliers, loin de produire des substances utile s, il aurait élaboré un poison, la solanine. Le tubercule de la pomme de terre constitue un de n os principaux aliments. La fécule qu’il renferme est insoluble dans l’eau, ell e subit une transformation dans l’estomac et passe dans le sang à l’état liquide. L e sang se rend dans les poumons, où il est mis en contact avec l’air, et où il chang e de couleur ; l’air est altéré dans sa constitution, et en même temps se produit la chaleu r nécessaire à la vie des animaux. De ces faits nous devons conclure que, non-seulemen t autour de nous, mais à l’intérieur même de notre corps, il s’opère des réa ctions chimiques.
3.Force vitale et réactions chimiques.Tant qu’il y a vie, soit dans une plante, soit dans un animal, les phénomènes chimiques sont soumi s à une force supérieure, mystérieuse, l’action vitale.elle qui détermine la formation des substanc es C’est nécessaires à l’entretien et à la reproduction de l ’être vivant ; c’est elle encore qui développe un nombre considérable de substances dont jusqu’ici la production artificielle a été impossible, telles que le bois, le sucre, l’amidon, la graisse, la gélatine, la viande, etc., substances que l’on a désignées so us le nom deorganiques, parce qu’elles dérivent des êtres vivants organisés, par opposition avec les matières inorganiquesouminérales,qu’on peut produire artificiellement par la combin aison des éléments qui les constituent. Dès que la vie a abandonné le végétal et l’animal, les phénomènes chimiques agissent seuls ; les feuilles du tubercule que nous avons vu pousser jaunissent, tombent et se transforment en une matière noire pul vérulente, l’humus, qui disparaît elle-même peu à peu, ne laissant qu’un peu de cendr es qui n’auront pu se volatiliser. Mais ces mêmes phénomènes dont l’accomplissement na turel exige plusieurs années s’opéreront en quelques minutes si l’on vient à jet er les feuilles dans le feu. Les réactions chimiques sont en tout point analogues da ns les deux cas ; le temps seul diffère : elles sont rapides par la combustion à un e température élevée, lentes au contraire par la décomposition à une température ba sse. Ce qui nous apparaît ici comme une destruction n’est en réalité qu’une trans formation : les substances, rendues imperceptibles à nos yeux, se retrouvent en totalité sous une autre forme dans l’atmosphère, d’où elles seront soutirées, fix ées et rendues visibles de nouveau par les phénomènes chimiques qui s’opèrent dans les plantes vivantes. 4 .Utilité des connaissances chimiques.de la chimie n’offre pas L’étude seulement un intérêt philosophique, elle est aussi très-importante par les applications pratiques que nous pouvons faire de cette science. C’est la chimie qui enseigne au pharmacien à préparer les médicaments ; au médecin à les appliquer ; c’est elle qui non-seulement révèle au mineur l’existence des méta ux dans les roches, mais qui lui donne aussi le moyen de les extraire ; c’est à la c himie associée à la physique que les arts doivent les progrès inouïs réalisés depuis un peu plus d’un demi-siècle, progrès qui nous ont dotés de tant d’avantages inconnus à n os pères ! Enfin il est incontestable que la chimie est indispensable à l’a griculteur ; n’est-ce pas elle, en effet, qui lui apprend à connaître la composition d e sa terre, les aliments propres aux diverses plantes qu’il y cultive et les moyens d’en accroître et d’en maintenir la fertilité ? 5 .Affinité.ngtemps pour qu’il sel’on chauffe un poids déterminé de fer assez lo  Si couvre d’une épaisse couche de battitures, on pourr a constater que le poids du métal a augmenté. Il s’y est donc ajouté une substance pe sante provenant de l’air. Cette substance est un gaz appelé oxygène, passé à l’état solide en se combinant avec le fer. On peut, à l’aide de certaines réactions chimi ques, le faire revenir à l’état gazeux. Si on laisse ces battitures en contact prolongé ave c l’air humide, on les verra se transformer en rouille : elles se seront combinées alors avec de l’eau et une proportion plus forte d’oxygène. Les ballitures sont un compos é de fer et d’oxygène, la rouille un composé de fer, d’oxygène et d’eau alliés si étroit ement, qu’on ne retrouve plus aucune des propriétés des corps constituants : ils sont combinés chimiquement. La force qui les unit a reçu le nomd’affinité, et l’on dit des corps qui se combinent facilement qu’ils ont beaucoup d’affinité l’un pour l’autre ; tel est le cas pour le fer et l’oxygène à la chaleur rouge ; pour le fer, l’oxygè ne et l’eau à une température basse. Une pièce d’or, dans les mêmes conditions, ne sera altérée ni dans sa couleur, ni
dans son poids, ce qui démontre que l’or n’a pas un e grande affinité pour l’oxygène. 6 .Expériences chimiques.aforce ne peut ni se voir ni se saisir ; nous l  Une percevons uniquement par les effets qu’elle produit . Quand nous voulons savoir si un barreau d’acier est aimanté, nous rapprochons d’une aiguille, et, selon que celle-ci est attirée ou non, nous en concluons la présence ou l’ absence du magnétisme ; il faut suivre la même voie pour apprendre à connaître les actions chimiques et l’affinité des corps entre eux. Chaque expérience est une question que nous adressons à un corps ; la réponse nous est fournie par un phénomèn e que nos sens peuvent percevoir. Plus haut, nous avons demandé si le fer et l’or ont pour l’oxygène une grande affinité : le fer transformé en battitures a donné une réponse affirmative ; l’or, qui n’a subi aucune altération, a répondu négativem ent. Chaque transformation, chaque propriété nouvelle que nous découvrons dans un corps est une lettre de l’alphabet chimique, avec lequel le commençant doit se familiariser en l’épelant, c’est-à-dire en s’exerçant à faire des expériences. C’est là le but de ce livre, dans lequel on a réuni de préférence des expériences qui peuvent s ’exécuter facilement, sans danger et à peu de frais, tout en étant propres à faire co mprendre les lois de la chimie et à les fixer dans la mémoire. 7. Les questions principales que le chimiste peut s e poser lorsqu’il étudie les corps de la nature sont au nombre de quatre. A. De quoi les corps sont-ils formés ? Prenons un os, pour exemple : mis au feu, il se transforme en un résidu de cendre blanche et lég ère (cendre d’os) ; chauffé dans un vase clos, il donne une matière noire, légère (n oir animal) ; plongé dans l’eau bouillante ou la vapeur d’eau, il reste blanc et pe rd de son poids parce qu’il abandonne à l’eau une matière soluble, nommée gélat ine ; dans l’acide chlorhydrique, il devient transparent, et se dissout en partie, la issant une matière fibreuse, transparente, qui, dans l’eau bouillante, se résout en gélatine, laquelle, soumise à l’action de la chaleur dans un vase clos, se carbon ise, tandis qu’elle brûle et disparaît à l’air libre. Ces quelques expériences nous démont rent que les os sont formés d’une matière minérale et de gélatine combustible ; que c ’est la gélatine carbonisée qui noircit le charbon d’os, qu’elle se dissout dans l’ eau, mais non dans l’acide chlorhydrique. La gélatine et les cendres d’os form ent lacomposition immédiate des os ; en poursuivant les transformations chimiques n ous pouvons dans ces deux corps en découvrir d’autres en nombre plus considérable : dans les cendres d’os nous trouverons du phosphore, un métal (calcium) et de l ’oxygène ; dans la gélatine, outre le charbon (carbone), trois autres corps ; l’oxygèn e, l’hydrogène, l’azote. Quant à ceux-ci, l’état actuel des connaissances humaines n e permet pas de les décomposer ; aussi les a-t-on nomméscorps simples ouéléments.On en connaît aujourd’hui 62, et ce nombre peut s’accroître encore. Cette séparation des corps composés a reçu le nomd’analyse. B. Synthèse.tact ? Le phosphoreQuelles transformations subissent les corps en con retiré des os est lumineux à l’air et se transforme peu à peu en un liquide acide en se combinant avec l’oxygène de l’air de la même manièr e que le fer chauffé. Cette combinaison s’opère avec une vive lumière si l’on c hauffe légèrement le phosphore, et, dans ce cas, il se produit une substance acide différente de la précédente. Cette substance, mise en contact avec de la chaux, produi t un corps qui a la plus grande analogie avec les cendres d’os : ce sont en effet d es cendres d’os artificielles. Le nombre des corps que l’on peut produire par la comb inaison des différents éléments est illimité ; ils jouissent souvent de propriétés différentes, selon que la combinaison s’est opérée à chaud ou à froid, dans l’eau ou dans l’air, avec des quantités de
matière plus ou moins grandes. Cetterecompositiondes corps se nommesynthèse. C. Application.sances chimiques ?Quelle application utile peut-on tirer des connais Quand le chimiste a découvert un corps nouveau, une propriété nouvelle à un corps déjà connu, quelque méthode nouvelle de composition ou de décomposition, il abandonne sa découverte à l’industrie, à l’agricult ure, qui cherchent à en tirer parti dans l’application. La propriété du phosphore de s’ enflammer à une température peu élevée l’a fait employer dans la fabrication des al lumettes, ses propriétés toxiques sont utilisées pour la destruction des animaux para sites. Dans les graines de céréales on trouve constamment des cendres d’os (phosphates) ainsi que les éléments de la gélatine : le chimiste a conclu de là que les os co ncassés devaient être un engrais puissant pour les céréales ; l’agriculture l’a prou vé en les employant avec succès. On a reconnu au charbon d’os la propriété de retenir c ertains principes en dissolution dans les liquides : aussitôt on l’a employé pour re ndre potables des eaux corrompues ; le raffineur s’en sert pour décolorer les sirops, l e distillateur pour purifier l’alcool, etc., etc. Cette partie forme lachimie appliquée. D. Science. Quelles sont les causes des transformations chimiq ues et suivant quelles lois celles-ci ont-elles lieu ? Si, comme c ela doit être, on fait les expériences chimiques la balance à la main, on reconnaîtra bien tôt que de deux corps mis en présence et ayant entre eux une grande affinité, il restera, tantôt de l’un, tantôt de l’autre, un excès qui ne sera pas entré en combinai son. Si, par des expériences ultérieures, l’on détermine le rapport dans lequel ces corps doivent être mêlés pour qu’il ne reste d’excès ni d’un côté ni de l’autre e t qu’on répète ces essais sur tous les corps, on pourra se convaincre que toutes les combi naisons s’opèrent dans des proportions fixes, et qu’à chaque corps est assigné e une mesure de poids, plus ou moins grande, selon laquelle il entre constamment e n combinaison. C’est là ce qu’on appelle uneloi de la nature. Beaucoup nt aude ces lois ont été déterminées, et serve chimiste de guide dans ses travaux. Ce sont elles q ui nous donnent la faculté de prévoir les transformations chimiques, de poser des questionsjustes par la voie de l’expérience, et de vérifier si les réponses sont e xactes. Une explication des réactions chimiques, basée sur les lois naturelles et permett ant à notre esprit de se représenter comment les choses se sont passées, s’appelle unethéorie.
DÉTERMINATION DES POIDS ET DES VOLUMES
8 .Balance.balance est aussi indispensable au chimiste que  La la boussole au marin. C’est à l’emploi de la balance que nous somm es redevables des lois fondamentales de la chimie moderne ; elle sert en m ême temps de guide et de contrôle dans les expériences chimiques, nous perme t de déterminer la véritable composition des corps, et de reconnaître si les que stions posées, les réponses obtenues et les conclusions que nous en tirons sont justes ou erronées. On ne peut donc assez recommander au commençant de s’aider de la balance, même dans les cas les plus simples. Un petit trébuchet, tel qu’on en trouve dans les pharmacies, suffit pour toutes les expériences décrites dans cet ouvra ge. Ce trébuchet est composé d’unfléaucuivre jaune traversé perpendiculairement en en son milieu par un prisme en acier, lecouteau, dont la partie inférieure, tranchante, repose sur une surface plane et dure, lachape, de telle manière que le fléau, aux extrémités duquel on suspend les plateaux, puisse o sciller facilement. Il est important que le couteau soit placé un peu au-dessus du centr e de gravité, comme dans la ligure 1, a. En posant le fléau en équilibre sur un e forte aiguille, on peut déterminer son centre de gravité : il a pour siége le point de contact du fléau en équilibre et de