CHAPITRE PREMIER.
Des instrumens propres à déterminer le poids absolu & la pesanteur spécifique des corps solides & liquides.
On ne connoît jusqu'à présent aucun meilleur moyen pour déterminer les quantités de matières qu'on emploie dans les opérations chimiques, & celles qu'on obtient par le résultat des expériences, que de les mettre en équilibre avec d'autres corps qu'on est convenu de prendre pour terme de comparaison. Lors, par exemple, que nous voulons allier ensemble douze livres de plomb & six livres d'étain, nous nous procurons un levier de fer assez fort pour qu'il ne fléchisse pas; nous le suspendons dans son milieu & de manière que ses deux bras soient parfaitement égaux; nous attachons à l'une de ses extrêmités un poids de douze livres; nous attachons à l'autre du plomb, & nous en ajoutons jusqu'à ce qu'il y ait équilibre, c'est-à-dire jusqu'à ce que le levier demeure parfaitement horisontal. Après avoir ainsi opéré sur le plomb, on opère sur l'étain; & on en use de la même manière pour toutes les autres matières dont on veut déterminer la quantité. Cette opération se nomme peser; l'instrument dont on se sert se nomme balance: il est principalement composé, comme tout le monde le sait, d'un fléau, de deux bassins & d'une aiguille.
Quant au choix des poids & à la quantité de matière qui doit composer une unité, une livre, par exemple, c'est une chose absolument arbitraire; aussi voyons-nous que la livre differe d'un royaume à un autre, d'une province & souvent même d'une ville à une autre. Les sociétés n'ont même d'autre moyen de conserver l'unité qu'elles se sont choisie, & d'empêcher qu'elle ne varie & ne s'altère par la révolution des tems, qu'en formant ce qu'on nomme des étalons, qui sont déposés & soigneusement conservés dans les greffes des jurisdictions.
Il n'est point indifférent sans doute dans le commerce & pour les usages de la société, de se servir d'une livre ou d'une autre, puisque la quantité absolue de matière n'est pas la même, & que les différences même sont très-considérables. Mais il n'en est pas de même pour les Physiciens & pour les Chimistes. Peu importe dans la plupart des expériences, qu'ils ayent employé une quantité A ou une quantité B de matière, pourvu qu'ils expriment clairement les produits qu'ils ont obtenus de l'une ou de l'autre de ces quantités, en fractions d'un usage commode, & qui réunies toutes ensemble fassent un produit égal au tout. Ces considérations m'ont fait penser qu'en attendant que les hommes, réunis en société, se soient déterminés à n'adopter qu'un seul poids & qu'une seule mesure, les Chimistes, de toutes les parties du monde, pourroient sans inconvénient se servir de la livre de leur pays, quelle qu'elle fût, pourvu qu'au lieu de la diviser, comme on l'a fait jusqu'ici, en fractions arbitraires, on se déterminât par une convention générale à la diviser en dixièmes, en centièmes, en millièmes, en dix-millièmes, &c. c'est-à-dire, en fractions décimales de livres. On s'entendroit alors dans tous les pays, comme dans toutes les langues: on ne seroit pas sûr, il est vrai, de la quantité absolue de matière qu'on auroit employée dans une expérience; mais on connoîtroit sans difficulté, sans calcul, le rapport des produits entr'eux; ces rapports seroient les mêmes pour les savans du monde entier, & l'on auroit véritablement pour cet objet un langage universel.
Frappé de ces considérations, j'ai toujours eu le projet de faire diviser la livre poids de marc en fractions décimales, & ce n'est que depuis peu que j'y suis parvenu. M. Fourché, Balancier, successeur de M. Chemin, rue de la Ferronnerie, a rempli cet objet avec beaucoup d'intelligence & d'exactitude, & j'invite tous ceux qui s'occupent d'expériences, à se procurer de semblables divisions de la livre: pour peu qu'ils ayent d'usage du calcul des décimales, ils seront étonnés de la simplicité & de la facilité que cette division apportera dans toutes leurs opérations. Je détaillerai dans un Mémoire particulier destiné pour l'Académie, les précautions & les attentions que cette division de la livre exige.
En attendant que cette méthode soit adoptée par les savans de tous les pays, il est un moyen simple, sinon d'atteindre au même but, au moins d'en approcher & de simplifier les calculs. Il consiste à convertir à chaque pesée les onces, gros & grains qu'on a obtenus, en fractions décimales de livre; & pour diminuer la peine que ce calcul pourroit présenter, j'ai formé une table où ces calculs se trouvent tous faits ou au moins réduits à de simples additions. Elle se trouve à la fin de cette troisième partie: voici la manière de s'en servir.
Je suppose qu'on ait employé dans une expérience 4 livres de matières, & que par le résultat de l'opération on ait obtenu quatre produits différens A, B, C, D, pesant savoir,
| liv. | onc. | gros | grains. | |
| Produit A | 2 | 5 | 3 | 63 |
| Produit B | 1 | 2 | 7 | 15 |
| Produit C | » | 3 | 1 | 37 |
| Produit D | » | 4 | 3 | 29 |
| Total | 4 | » | » | » |
On transformera, au moyen de la table, ces fractions vulgaires en décimales, comme il suit:
| Pour le produit A. | |||||||
| Fractions vulgaires. | Fractions décimales correspondantes. | ||||||
| liv. | onc. | gros | gr. | = | liv. | ||
| 2 | » | » | » | = | 2,0000000 | ||
| 5 | » | » | = | 0,3125000 | |||
| 3 | » | = | 0,0234375 | ||||
| 63 | = | 0,0068359 | |||||
| Total | 2 | 5 | 3 | 63 | = | 2,3427734 | |
| Pour le produit B. | |||||||
| liv. | onc. | gros | gr. | = | liv. | ||
| 1 | » | » | » | = | 1,0000000 | ||
| 2 | » | » | = | 0,1250000 | |||
| 7 | » | = | 0,0546875 | ||||
| 15 | = | 0,0016276 | |||||
| Total | 1 | 2 | 7 | 15 | = | 1,1813151 | |
| Pour le produit C. | ||||||
| Fractions vulgaires. | Fractions décimales correspondantes. | |||||
| onc. | gros | gr. | = | liv. | ||
| 3 | » | » | = | 0,1875000 | ||
| 1 | » | = | 0,0078125 | |||
| 37 | = | 0,0040148 | ||||
| Total | 3 | 1 | 37 | = | 0,1993273 | |
| Pour le produit D. | ||||||
| onc. | gros | gr. | = | liv. | ||
| 4 | » | » | = | 0,2500000 | ||
| 3 | » | = | 0,0234375 | |||
| 29 | = | 0,0031467 | ||||
| Total | 4 | 3 | 29 | = | 0,2765842 | |
En récapitulant ces résultats, on aura en fractions décimales:
| Pour le produit A | 2,3427734 |
| Pour le produit B | 1,1813151 |
| Pour le produit C | 0,1993273 |
| Pour le produit D | 0,2765842 |
| Total | 4,0000000 |
Les produits ainsi exprimés en fractions décimales, sont ensuite susceptibles de toute espèce de réduction & de calcul, & on n'est plus obligé de réduire continuellement en grains les nombres sur lesquels on veut opérer, & de reformer ensuite avec ces mêmes nombres des livres, onces & gros.
La détermination du poids des matières & des produits, avant & après les expériences, étant la base de tout ce qu'on peut faire d'utile & d'exact en Chimie, on ne sauroit y apporter trop d'exactitude. La première chose, pour remplir cet objet, est de se munir de bons instrumens. On ne peut se dispenser d'avoir, pour opérer commodément, trois excellentes balances. La première doit peser jusqu'à 15 & 20 livres, sans fatiguer le fléau. Il n'est pas rare d'être obligé dans des expériences chimiques de déterminer à un demi-grain près ou un grain tout au plus la tarre & le poids de très-grands vases & d'appareils très-pesans. Il faut, pour arriver à ce degré de précision, des balances faites par un artiste habile & avec des précautions particulières; il faut sur-tout se faire une loi de ne jamais s'en servir dans un laboratoire où elles seroient immanquablement rouillées & gâtées: elles doivent être conservées dans un cabinet séparé, où il n'entre jamais d'acides. Celles dont je me sers ont été construites par M. Fortin; leur fléau a trois pieds de long, & elles réunissent toutes les sûretés & les commodités qu'on peut desirer. Je ne crois pas que, à l'exception de celles de Ramsden, il en existe qui puissent leur être comparées pour la justesse & pour la précision. Indépendamment de cette forte balance, j'en ai deux autres qui sont bannies, comme la première, du laboratoire; l'une pèse jusqu'à 18 ou 20 onces, à la précision du dixième de grain; la troisième ne pèse que jusqu'à un gros, & les 512es de grain y sont très-sensibles.
Je donnerai à l'Académie, dans un Mémoire particulier, une description de ces trois balances, avec des détails sur le degré de précision qu'on en obtient.
Ces instrumens au surplus dont on ne doit se servir que pour les expériences de recherche, ne dispensent pas d'en avoir d'autres moins précieux pour les usages courans du laboratoire. On y a continuellement besoin d'une grosse balance à fléau de fer peint en noir, qui puisse peser des terrines entières pleines de liquide, & des quantités d'eau de 40 à 50 livres, à un demi-gros près; d'une seconde balance susceptible de peser jusqu'à 8 à 10 livres, à 12 ou 15 grains près; enfin d'une petite balance à la main, pesant environ une livre, à la précision du grain.
Mais ce n'est pas encore assez d'avoir d'excellentes balances; il faut les connoître, les avoir étudiées, savoir s'en servir, & l'on n'y parvient que par un long usage & avec beaucoup d'attention. Il est sur-tout important de vérifier souvent les poids dont on se sert: ceux fournis chez les balanciers ayant été ajustés avec des balances qui ne sont pas extrêmement sensibles, ne se trouvent plus rigoureusement exacts quand on les éprouve avec des balances aussi parfaites que celles que je viens d'annoncer.
Ce seroit une excellente manière, pour éviter les erreurs dans les pesées, que de les répéter deux fois, en employant pour les unes des fractions vulgaires de livre, & pour les autres des fractions décimales.
Tels sont les moyens qui ont paru jusqu'ici les plus propres à déterminer les quantités de matières employées dans les expériences, c'est-à-dire, pour me servir de l'expression ordinaire, à déterminer le poids absolu des corps. Mais en adoptant cette expression, je ne puis me dispenser d'observer que, prise dans un sens strict, elle n'est pas absolument exacte. Il est certain qu'à la rigueur nous ne connoissons & nous ne pouvons connoître que des pesanteurs relatives; que nous ne pouvons les exprimer qu'en partant d'une unité conventionnelle: il seroit donc plus vrai de dire que nous n'avons aucune mesure du poids absolu des corps.
Passons maintenant à ce qui concerne la pesanteur spécifique. On a désigné sous ce nom le poids absolu des corps divisé par leur volume, ou ce qui revient au même, le poids que pèse un volume déterminé d'un corps. C'est la pesanteur de l'eau qu'on a choisie, en général, pour l'unité qui exprime ce genre de pesanteur. Ainsi quand on parle de la pesanteur spécifique de l'or, on dit qu'il est dix-neuf fois aussi pesant que l'eau; que l'acide sulfurique concentré est deux fois aussi pesant que l'eau, & ainsi des autres corps.
Il est d'autant plus commode de prendre ainsi la pesanteur de l'eau pour unité, que c'est presque toujours dans l'eau que l'on pèse les corps dont on veut déterminer la pesanteur spécifique. Si, par exemple, on se propose de reconnoître la pesanteur spécifique d'un morceau d'or pur écroui à coups de marteau, & si ce morceau d'or pèse dans l'air 8 onces 4 gros 2 grains & demi, comme celui que M. Brisson a éprouvé, page 5 de son Traité de la Pesanteur spécifique, on suspend cet or à un fil métallique très-fin & assez fort cependant pour pouvoir le supporter sans se rompre; on attache ce fil sous le bassin d'une balance hydrostatique, & on pèse l'or entièrement plongé dans un vase rempli d'eau. Le morceau d'or dont il est ici question, a perdu dans l'expérience de M. Brisson 3 gros 37 grains. Or, il est évident que le poids que perd un corps quand on l'a pesé dans l'eau, n'est autre que le poids du volume d'eau qu'il déplace, ou, ce qui est la même chose, qu'un poids d'eau égal à son volume; d'où l'on peut conclure qu'à volume égal l'or pèse 4898 grains & demi, & l'eau 253: ce qui donne 193617 pour la pesanteur spécifique de l'or, celle de l'eau étant supposée 10000. On peut opérer de la même manière pour toutes les substances solides.
Il est au surplus assez rare qu'on ait besoin en Chimie de déterminer la pesanteur spécifique des corps solides, à moins qu'on ne travaille sur les alliages ou sur les verres métalliques: on a au contraire besoin presqu'à chaque instant de connoître la pesanteur spécifique des fluides, parce que c'est souvent le seul moyen qu'on ait de juger de leur degré de pureté & de concentration.
On peut également remplir ce dernier objet avec un très-grand degré de précision, au moyen de la balance hydrostatique, & en pesant successivement un corps solide, tel, par exemple, qu'une boule de cristal de roche suspendue à un fil d'or très-fin, dans l'air & dans le fluide dont on veut déterminer la pesanteur spécifique. Le poids que perd la boule plongée dans le fluide, est celui d'un volume égal de ce fluide. En répétant successivement cette opération dans l'eau & dans différens fluides, on peut par un calcul très-simple en conclure leur rapport de pesanteur spécifique, soit entr'eux, soit avec l'eau: mais ce moyen ne seroit pas encore suffisamment exact, ou au moins il seroit très-embarrassant à l'égard des liqueurs dont la pesanteur spécifique differe très-peu de celle de l'eau, par exemple, à l'égard des eaux minérales & de toutes celles en général qui sont très-peu chargées de sels.
Dans quelques travaux que j'ai entrepris sur cet objet & qui ne sont point encore publics, je me suis servi avec beaucoup d'avantages de pèse-liqueurs très-sensibles & dont je vais donner une idée. Ils consistent dans un cylindre creux Abcf, [planche VII], fig. 6, de cuivre jaune, ou mieux encore d'argent, & lesté par le bas en bcf avec de l'étain. Ce pèse-liqueur est ici représenté nageant dans un bocal lmno rempli d'eau. A la partie supérieure du cylindre est adaptée une tige faite d'un fil d'argent de 3/4 de ligne de diamètre tout au plus, & surmonté d'un petit bassin d destiné à recevoir des poids. On fait sur cette tige une marque en g, dont on va expliquer l'usage. On peut faire cet instrument de différentes dimensions; mais il n'est suffisamment exact qu'autant qu'il déplace au moins quatre livres d'eau.
Le poids de l'étain dont cet instrument est lesté, doit être tel qu'il soit presqu'en équilibre dans de l'eau distillée, & qu'il ne faille plus y ajouter pour le faire entrer jusqu'à la marque g, qu'un demi-gros ou un gros tout au plus.
On commence par déterminer une première fois avec beaucoup d'exactitude le poids de cet instrument & le nombre de gros ou de grains dont il faut le charger dans de l'eau distillée, à une température donnée pour le faire entrer jusqu'à la marque g. On fait la même opération dans toutes les eaux dont on veut connoître la pesanteur spécifique, & on rapporte ensuite par le calcul les différences au pied cube, à la pinte ou à la livre, ou bien on les réduit en fractions décimales. Cette méthode, jointe à quelques expériences faites avec les réactifs, est une des plus sûres pour déterminer la qualité des eaux, & on y apperçoit des différences qui auroient échappé aux analyses chimiques les plus exactes. Je donnerai un jour le détail d'un grand travail que j'ai fait sur cet objet.
Les pèse-liqueurs métalliques ne peuvent servir que pour déterminer la pesanteur spécifique des eaux qui ne contiennent que des sels neutres ou des substances alkalines: on peut aussi en faire construire de particuliers lestés pour l'esprit-de-vin & les liqueurs spiritueuses. Mais toutes les fois qu'il est question de déterminer la pesanteur spécifique des acides, on ne peut employer que du verre. On prend alors un cylindre creux de verre abc, [planche VII], figure 14, qu'on ferme hermétiquement à la lampe en bcf; on y soude dans sa partie supérieure un tube capillaire ad surmonté par un petit bassin d. On leste cet instrument avec du mercure, & on en introduit plus ou moins, suivant la pesanteur des liqueurs qu'on se propose d'examiner. On peut introduire dans le tube ad, qui forme le col de cet instrument, une petite bande de papier qui porte des divisions; & quoique ces divisions ne répondent pas aux mêmes fractions de grains dans des liqueurs dont la pesanteur spécifique est différente, elles sont cependant commodes pour les évaluations.
Je ne m'étendrai pas davantage sur les moyens qui servent pour déterminer, soit le poids absolu, soit la pesanteur spécifique des solides & des liquides; les instrumens qu'on emploie à ce genre d'expériences, sont entre les mains de tout le monde, on peut se les procurer aisément, & de plus grands détails seroient inutiles. Il n'en sera pas de même de la mesure des gaz: la plupart des instrumens dont je me sers ne se trouvant nulle part & n'ayant été décrits dans aucun ouvrage, il m'a paru nécessaire d'en donner une connoissance plus détaillée: c'est l'objet que je me suis proposé dans le Chapitre suivant.
