Peut-on fabriquer de l'eau ?: fabriquer de l'eau
« L’eau n’est pas une substance simple… Elle est susceptible de décomposition et recomposition », affirmait Lavoisier le 1er novembre 1783 devant l’Académie royale des sciences.
En 1785, dans une expérience restée célèbre, Lavoisier présenta la synthèse de l’eau. L’hydrogène gazeux, surnommé air inflammable, avait été identifié par l’Anglais Henry Cavendish en 1766 et l’oxygène, appelé air vital ou déphlogistiqué, avait été découvert en 1772 par le Suédois Cari Scheele et identifié en 1774 par le chimiste anglais Joseph Priestley.
Le jour J, l’hydrogène avait été produit en faisant couler goutte à goutte de l eau dans un canon de fusil chauffé au rouge. L’eau en se vaporisant attaquait le fer en produisant de l’hydrogène que l’on recueillit soigneusement. Cette technique avait été préférée à celle qui consistait à produire de l’hydrogène par action de l’acide sulfurique sur le fer ou le zinc, très onéreuse, à cause du prix de l’acide.
Il faut souligner que l’apparition des premiers aérostats et les enjeux stratégiques à la clé créaient une véritable demande en matière d’hydrogène. Le premier ballon à hydrogène venait d’être lancé le 27 août 1783 par Jacques Charles et les frères Robert au-dessus du Champ-de-Mars. Ce succès détermina le gouvernement de l’époque à parrainer des recherches destinées à produire l’hydrogène en abondance. Lavoisier fit partie des commissions et, avec le concours de l’ingénieur Jean-Baptiste Meusnier, montra que l’action de vapeur d’eau très chaude sur le fer générait une grande quantité d’hydrogène.
Lavoisier entreprit de faire réagir ce gaz sur de l’oxygène produit par réduction d’oxyde de mercure. Le montage destiné à la synthèse de l’eau, amélioré par les soins de Meusnier, comprenait deux gazomètres (un pour l’hydrogène, un pour l’oxygène) constitués chacun de deux caisses métalliques dont l’une s’enfonçait plus ou moins dans l’autre, et d’un système de poids et de contrepoids pour contrôler le débit.
Les deux gaz furent dirigés vers un ballon de verre posé sur un trépied de fer. Les étincelles destinées à enflammer le mélange étaient produites par une gigantesque machine électrostatique. L’eau dégagée sous forme de vapeur se condensa et se mit à ruisseler sur les parois du récipient avant d’être recueillie.
L’expérience reste d’un grand intérêt historique car établissant irréfutablement la nature de l’eau. En revanche elle n’en donnait pas la composition exacte. La mesure des volumes n’avait pas encore la précision acquise depuis. Le rapport des volumes obtenus était approximatif et la composition en masse était encore plus incertaine, car se déduisant du volume et de la densité. Or on ne savait pas dessécher les gaz à l’époque.
La densité de l’oxygène humide est inférieure à celle de l’oxygène sec et l’inverse pour l’hydrogène, d’où une double cause d’erreur. Les mesures conduisirent à un rapport massique d’oxygène et d’hydrogène de 6, contre 8 en réalité. Berzelius en 1820, puis Dumas et Lelong en 1834, améliorèrent le résultat en exploitant la réduction de l’oxyde de cuivre par l’hydrogène. Une quantité précise d’oxyde de cuivre soigneusement desséchée était chauffée dans un courant d’hydrogène. L’eau formée était recueillie et pesée. La perte de masse de l’oxyde donnait la masse de l’oxygène, que l’on soustrayait à la masse d’eau recueillie pour obtenir celle de l’hydrogène.
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