Contributions à la chimie

Au moment où Cavendish a commencé ses travaux chimiques, les chimistes commençaient tout juste à reconnaître que les « airs » qui ont évolué dans de nombreuses réactions chimiques étaient des entités distinctes et pas seulement des modifications de l’air ordinaire. Cavendish a rapporté ses propres travaux dans Trois articles contenant des expériences sur l’Air Factice en 1766. Ces articles ont grandement contribué à la connaissance de la formation d' »air inflammable » (hydrogène) par l’action des acides dilués sur les métaux. Cavendish a également distingué la formation d’oxydes d’azote de l’acide nitrique. Leur véritable caractère chimique n’était pas encore connu, mais la description de Cavendish de ses observations avait presque le même schéma logique que s’il pensait en termes modernes, la principale différence étant qu’il utilisait la terminologie de la théorie du phlogiston (c’est-à-dire qu’une substance brûlante libère dans son environnement un principe d’inflammabilité).

L’autre grand mérite de Cavendish est son soin expérimental et sa précision. Il a mesuré la densité de l’hydrogène, et bien que son chiffre soit la moitié de ce qu’il devrait être, il est étonnant qu’il ait même trouvé le bon ordre de grandeur, compte tenu de la difficulté de gérer une substance aussi insoluble. Non pas que son appareil était brut ; là où les techniques de son temps le permettaient, son appareil (comme le splendide équilibre qui subsiste à l’Institution royale) était capable de résultats raffinés.

Cavendish a étudié les produits de la fermentation, montrant que le gaz issu de la fermentation du sucre est indiscernable de « l’air fixe » caractérisé comme constituant de la craie et de la magnésie par le Noir (les deux sont, dans le langage moderne, du dioxyde de carbone).

Un autre exemple de l’expertise technique de Cavendish a été les expériences sur l’eau de Rathbone-Place (1767), dans lesquelles il a établi le plus haut niveau de rigueur et de précision possible. C’est un classique de la chimie analytique. Cavendish y a également examiné le phénomène de rétention de la « terre calcaire » (craie, carbonate de calcium) en solution, et ce faisant, il a découvert la réaction réversible entre le carbonate de calcium et le dioxyde de carbone pour former du bicarbonate de calcium, la cause de la dureté temporaire de l’eau. Il a également découvert comment adoucir une telle eau en ajoutant de la chaux (hydroxyde de calcium).

Dans son étude des méthodes d’analyse des gaz, Cavendish a fait une observation remarquable. Il étincelait de l’air avec un excès d’oxygène (pour former des oxydes d’azote) sur des alcalis jusqu’à ce qu’il n’y ait plus d’absorption et nota qu’une infime quantité de gaz ne pouvait pas être réduite davantage, « de sorte que s’il y a une partie de l’air phlogistiqué de notre atmosphère qui diffère du reste et ne peut pas être réduite en acide nitreux, nous pouvons conclure sans risque qu’elle ne représente pas plus de 1/120 de l’ensemble. »Comme on le sait maintenant, il avait observé les gaz nobles de l’atmosphère.

L’une des recherches de Cavendish sur le problème actuellement captivant de la combustion a apporté une contribution remarquable à la théorie fondamentale. Sans chercher particulièrement à le faire, Cavendish détermina en 1784 la composition de l’eau, montrant qu’il s’agissait d’un composé d’oxygène et d’hydrogène ( » air déphlogistiqué » et  » air inflammable »). Joseph Priestley avait rapporté une expérience de Warltire dans laquelle l’explosion des deux gaz avait laissé une rosée sur les côtés d’un récipient auparavant sec. Cavendish l’a étudié, a préparé de l’eau en quantité mesurable et a obtenu un chiffre approximativement correct pour sa composition en volume.