Weitere Versuche ließen erkennen, daß die Gasarten sich nicht bloß mit einander nach sehr einfachen Verhältnissen verbinden, sondern daß die Raumverminderung, die sie bei der Vereinigung erleiden, auch immer in einem sehr einfachen Verhältnisse zu dem Volumen steht, das die Gase vor ihrer Vereinigung einnahmen[497]. So hatte schon Berthollet gefunden, daß 100 Maß gasförmiges Kohlenstoffoxyd, wenn sie sich mit 50 Maß Sauerstoff verbinden, dabei 100 Maß kohlensaures Gas geben[498]. Beide Gasarten ziehen sich also bei ihrer Verbindung um einen Raum zusammen, der gerade so groß ist wie derjenige, den das hinzugefügte Sauerstoffgas vorher besaß. Auch der Wasserdampf, der sich durch das Zusammentreten von zwei Raumteilen Wasserstoff und einem Raumteil Sauerstoff bildete, nahm unter gleichen Druck- und Temperaturbedingungen 2 Volumina ein, so daß bei seiner Entstehung eine Verdichtung von 3 auf 2 stattfindet, während sich bei der Bildung von Ammoniak eine Zusammenziehung von 2 auf 1 nachweisen läßt. Dieses von Gay-Lussac entdeckte Volumgesetz ist die Grundlage für die Avogadrosche Hypothese und damit für die weitere Entwicklung der theoretischen Chemie geworden[499].
Wir kommen jetzt zu den hervorragenden Untersuchungen, durch welche Gay-Lussac die anorganische, die technische und die organische Chemie gefördert hat.
Als die Kunde von der Entdeckung der Alkalimetalle nach Frankreich gekommen war, stellte Napoleon der polytechnischen Schule die Mittel zur Beschaffung einer gewaltigen Voltaschen Säule zur Verfügung. Noch bevor diese Säule in Tätigkeit gesetzt werden konnte, gelang es Gay-Lussac in Gemeinschaft mit Thenard, Kalium und Natrium durch Erhitzen von Kali und von Natron mit Eisen, also auf rein chemischem Wege, ohne Zuhilfenahme der Elektrizität darzustellen[500]. Beide Forscher veröffentlichten ihr Verfahren im Mai des Jahres 1808. Anstatt des Eisens nahmen sie auch Kohle, erzielten damit aber ein weniger günstiges Ergebnis. Besser gelang die Darstellung von Kalium und Natrium mittelst Kohle, als man kohlensaures Alkali mit Kohle und Leinöl mischte und dies Gemenge der Glühhitze aussetzte[501].
Als eine der besten Monographien, die je über ein Element geschrieben wurden, gilt Gay-Lussacs mustergültige Abhandlung über das Jod und die Jodide. Gay-Lussac stellte in dieser Abhandlung den Begriff der Hydrosäure im Gegensatz zur Sauerstoffsäure auf. Das Jod lieferte nämlich, wie er nachwies, zwei Säuren, die eine in Verbindung mit Sauerstoff, die zweite in Verbindung mit Wasserstoff. Da die Säuren, welche das Chlor, das Jod und der Schwefel mit dem Wasserstoff bilden[502], die Eigenschaften der sauerstoffhaltigen Säuren besitzen, so mußten beide Arten von Verbindungen in eine Klasse gestellt werden. Um die Wasserstoffsäuren von den eigentlichen Säuren zu unterscheiden, bediente sich Gay-Lussac der Vorsilbe Hydro. Die sauren Verbindungen des Wasserstoffs mit dem Chlor und dem Jod erhielten also die Namen Hydrochlorsäure und Hydrojodsäure. Den sauren Verbindungen des Sauerstoffs mit denselben Elementen blieb dagegen die Bezeichnung Chlorsäure und Jodsäure[503] vorbehalten.
Unter den zahlreichen Verbindungen, die Gay-Lussac in seiner Abhandlung über das Jod kennen lehrte, ist besonders das Jodäthyl hervorzuheben, ein Stoff, der vermöge seiner großen Reaktionsfähigkeit von großer Bedeutung für die organische Chemie geworden ist.
Von wichtigen Reaktionen, zu denen das Studium des Jods Gay-Lussac geführt hat, verdienen noch folgende erwähnt zu werden. Jod wurde mit Phosphor zu Jodphosphor verbunden. Letzterer zerfiel unter der Einwirkung von Wasser in Jodwasserstoff und phosphorige Säure:
PJ3 + 3H2O = H3PO3 + 3HJ.
Durch Berührung mit Quecksilber wurde Jodwasserstoff unter Bildung von Jodquecksilber und Freiwerden von Wasserstoff zersetzt. Dabei ergab sich die volumetrische Gesetzmäßigkeit, daß der Wasserstoff genau die Hälfte des Raumes einnahm, den vorher der Jodwasserstoff ausgefüllt hatte.
Wurde Jodwasserstoff der Rotglühhitze ausgesetzt, so fand eine teilweise Zersetzung in Jod und Wasserstoff statt. Andererseits gelang die Synthese von Jodwasserstoff, wenn Gay-Lussac das Gemenge von Jod und Wasserstoff auf Rotglut erhitzte. Diese Beobachtung war eine der ersten, welche über die Umkehrung einer Reaktion gemacht wurde. Indessen legte ihr Gay-Lussac weiter keine Bedeutung bei.
Die Ähnlichkeit des Jodwasserstoffs mit der Salzsäure ergab sich auch aus dem Verhalten gegen Metalle. Letztere machten aus beiden Verbindungen unter Bildung salzartiger Körper Wasserstoff frei. Mit Ammoniak verband sich Jodwasserstoff unter Entstehung eines dem Salmiak ähnlichen Stoffes. Die Vereinigung erfolgte nach gleichen Raummengen, so daß sich nach jeder Richtung eine so weit gehende Analogie zwischen dem neu entdeckten Jod und dem schon länger bekannten Chlor zeigte, wie sie bis dahin zwischen zwei Elementen noch nicht nachgewiesen war. Diese Analogie wurde später auf das 1826 von Balard in der Mutterlauge des Meerwassers aufgefundene Brom ausgedehnt. Der Vergleich von Chlor, Brom und Jod führte Döbereiner später zur Aufstellung seiner Theorie von den Triaden, d. h. zu der Annahme, daß das System der Elemente sich in Gruppen von je drei sehr ähnlichen Grundstoffen gliedern lasse, ein Gedanke, durch den Döbereiner zum Begründer einer Systematik der Elemente und damit zum Vorläufer eines Mendelejeff und Lothar Meyer geworden ist[504].