CHAPITRE PREMIER

La théorie atomique ; les lois de nombres. — Poids atomiques de Berzélius ; notation en équivalents. ~ Formules rationnelles; théorie dualistique; théorie des éthers. — Densités de vapeurs. ~ Définition et classification de la chimie organique.

Pour apprécier l'importance de l'œuvre de Gerhardt, il est i^ théorie nécessaire de connaître Tétat de la chimie lorsqu'il fit ses pre- *im lou' mières éludes dans les laboratoires d'Erdmann et de Liebig, de savoir quelles théories générales étaient adoptées, sur quels principes on se fondait pour déterminer les nombres proportionnels des corps simples, quelles règles présidaient au choix des formules des corps composés.

Le plus grand nombre des chimistes employaient la théorie alomistique, comme on disait alors, telle, à peu de chose près, qu'elle avait été constituée par Berzélius; quelques-uns choisissaient, pour fixer les nombres proportionnels, la notion seule de Téquivalence, et, au lieu des poids atomiques, se servaient des équivalents dont le nom avait été introduit dans la science, en 1814, par Wollaston.

Les résultats de l'analyse avaient montré que les corps simples s'unissent entre eux, dans des rapports définis et dans des proportions multiples; ils avaient fait connaître encore, avec Richter, la loi de proportionnalité, en montrant que si deux corps s'unissent h un troisième corps dans un rap-

porlrr, ils s'unissent entre eux dans le môme rapport ou dans

un multiple simple de ce rapport; ainsi 33,5 de chlore et 8 d'oxygène s'unissent h 20 de calcium; cVst le rapport dans lequel ils s'unissent entre eux.

Une fois ces lois connues, il s'agissait donc de déterminer les rapports pondéraux en les comparant à une unité de convention, 100 d'oxygène par exemple. C'est l'œuvre h laquelle Ilerzélius se consacra pendant un grand nombre d'années; comme les corps se c imbinent en proportions multiples, qu'à une quantité d'oxygène égale h 100, il s'unit soit 87,5 d'azote, soit une quantité double (175), on fit la convention de choisir comme nombre proportionnel le poids de ce corps qui fournit un premier degré d'oxydation en s'unissant à 100 d'oxygène; cette convention, insuffisante dans quelques cas, fut complétée par d'autres conventions; aux nombres proportionnels ainsi déterminés, Wollaslon, en raison des faits d'équivalence observés dans les combinaisons, donna le nom d'équivalents.

On ne se contenta pas cependant de conventions pour fixer les nombres proportionnels; on voulut rechercher la cause, la raison d'ôtre des rapports qui avaient été reconnus : Les proportions chimiques^ dit Liebig, sont indt^pendantes de toute théorie; elles n'ont aucun rapport avec une hypothèse quelconque. Mais la science doit chercher non seulement à cotisolider la vérité des proportions chimiques^ elle doit aussi examiner et étudier les causes de leur régularité et de leur constance.

Ces causes, les chimistes allèrent les chercher dans fhypothèse de Dalton, en admettant avec lui que les corps simples sont formés de particules indivisibles, d'atomes, se juxtaposant pour donner naissance à des corps composés, et que ces atomes possèdent des poids différents.

L'hypothèse que Dalton a établie le premier sur la constitution des corps, ajoute Liebig, s'accorde d'une manière parfaite avec tous les phénomènes que présentent les combinaisons et les décompositions des corps; elle se trouve soutenue par un si grand nombre d'analogies que notes devons la considérer à présent comme r expression exacte des proportions chimiques.

C'est sur cette considération de l'atome que Berzélius se guida dans la détermination des nombres proportionnels des

coij>s simples; diverses raisons furent invoquées pour choisir le poids de Tatome, entre les nombres, multiples simples les uns des autres, auxquels conduisait l'analyse.

Les lois de Gay-Lussac sur les rapports volumélriques qu'on observe dans les combinaisons, la loi de Tisomorphisme, les relations observées par Dulong et Petit entre les nombres proportionnels et les chaleurs spécifiques, Thypothèse, mal interprétée, d'Avogadro et d'Ampère, furent les bases sur lesquelles Berzélius édifia cette théorie atomistique ou atomique qui domina de 1821 a 1840. Voyons quelle valeur avait chacune d'elles.

La loi des volumes de Gay-Lussac ayant montré les rapports simples qui existent entre les volumes des gaz constituants et des gaz formés, on en chercha l'explication en supposant que les rapports des volumes représentent les rapports des atomes qui s'unissent. Puisque deux volumes d'hydrogène s'unissent à un volume d'oxygène, dit-on, c'est que deux atomes d'hydrogène s'unissent a un atome d'oxygène. On confondit alors atome et volume, et les rapports des densités gazeuses servirent h établir les poids atomiques, tout au moins pour les gaz permanents. L'oxygène ayant une densité seize fois plus grande que celle de l'hydrogène, dit Bemdius, c'est que son atome pèse seize fois plus. Comme il prenait un poids d'oxygène égal h 100 pour unité à laquelle il rapportait tous les poids atomiques,

celui de Thydrogène devenait égal à 6,25, soit -p = tt-™.

D'un autre côté, l'équivalent de l'hydrogène ayant été déterminé d'après la convention qui choisit comme équivalent la quantité des corps s'unissant k 100 d'oxygène pour donner un premier degré d'oxydation, l'équivalent de l'hydrogène était égal à 12,50, double du poids atomique. L'équivalent de l'hydrogène, disait-on alors, correspond donc h deux atomes d'hydrogène; il en est de môme de l'azote, du brome, du chlore, etc.

Admettre, comme on le fit h cette époque, que les poids de volumes égaux des gaz ou des vapeurs des corps simples en représentent les poids atomiques, c'était admettre que les gaz ou les vapeurs renferment le môme nombre d'atomes sous le même volume, et que les poids atomiques sont proportionnels aux densités gazeuses. C'est là l'erreur commise par Berzélius

et les partisans de la théorie atomistique, jusqu'au moment où la détermination des densités de vapeur du phosphore, du mercure, etc., démontra combien cette généralisation avait été trop hardie.

Cette erreur n'était pas due aux promoteurs de l'hypothèse qui admettait môme nombre de particules insécables dans volumes égaux de gaz ou de vapeurs; Avogadro et Ampère avaient, au contraire, nettement marqué la distinction entre la molécule physique et Tatome chimique. Us disaient, en efifet :

Les gaz^ dans les mêmes conditions de p?*ession et de température^ renferment le même nombre de molécules, c est-à-dire de particules indivisibles par les agents physiques.

L'un et l'autre avaient montré que les particules peuvent se diviser par l'acte de la réaction chimique, en particules plus petites, en atomes, et Ampère avait fait voir que dans la formation de Tacide chlorhydrique, la particule de chlore (molécule) et la particule (molécule) d'hydrogène se scindent chacune en deux atomes.

Dumas, dans un mémoire de 1826 sur quelques points de la théorie atomistique, continue h faire cette distinction, mais, dès 1828, il emploie indistinctement le mot atome dans les deux sens de molécule et d'atome; la confusion n'existe pas dans son esprit, car on voit qu'il sait distinguer l'atome physique (molécule) de l'atome chimique, mais elle existe dans son langage et amène ainsi l'obscurité dans ses raisonnements, où il fait intervenir les moitiés d'atomes :

Supposons, dit-il, qu'un litre de chlore renfei*me i .000 atomes^ un litre d'hydrogène également 1 .000 atomes; comme ils s unissent sa fis condensation, ils donneront 2M00 atomes de gaz chlorhydrique, donc chaque atome d'acide chlorhydrique sera composé d'un demi-atome de chlore et d'un demi-atome d'hydrogène.

La notion du demi-atome étant en contradiction avec la définition même de Tatome, Dumas s'attire des objections sérieuses de la part des savants qui, comme l'Anglais Griffins, lui font remarquer qu'il ne peut y avoir de demi-atome, l'atome étant indivisible par définition môme.

En vain Dumas dira ensuite qu'il faut distinguer l'atome physique de l'atome chimique; il contribuera encore à augmenter l'obscurité en donnant le nom de molécule chimique îi

ce qu il appelait le demi-atome, employant ainsi les deux expressions dans un sens absolument opposé h celui que leur avait donné Avogadro.

La science chimique eût fait dès lors un grand progrès si Dumas avait employé l'expression de molécule avec Avogadro, ou de particule avec Ampère, pour ce qu'il appelait Tatome physique, et appliqué le nom d atome h cette division de la matière qu'il qualifiait demi-atome; tant il importe dans la science d'avoir une langue précise et de n'appliquer le même mot qu'à la môme idée.

(iCtte interprétation inexacte de Thypothèse d' Avogadro et d'Ampère amènera plus tard la ruine de la théorie atomistique de Berzélius, quand on reconnaîtra que l'atome du mercure h l'état de vapeur occupe deux fois le volume de l'atome d'oxygène; que l'atome du phosphore, de l'arsenic, n'en occupe que la moitié. Gandin s'efforcera en vain, en 1831, de présenter à nouveau l'hypothèse d'Ampère dans toute son intégrité ; il saura faire nettement la distinction entre la molécule et l'atome, exposer cette base de la théorie atomique dans le sens que nous lui donnons aujourd'hui, le mémoire de ce savant inconnu passera inaperçu des maîtres ; Laurent et Gerhardt, ces réformateurs eux-mômes ne paraissent pas plus tard en avoir tenu compte; et les conceptions de Gandin seront h ce point dédaignées en 1831, que la seconde partie de son mémoire, annoncée comme devant être également publiée dans les Annales de chimie, n'y sera jamais insérée.

Malgré l'eiTeur où tombaient Berzélius et ses contemporains en appliquant h l'atome ce que nous savons être vrai de la molécule, on arriva h déterminer exactement les poids atomiques d'un grand nombre de corps dont la molécule est formée de deux atomes; leurs poids atomiques sont dans les mêmes rapports que leurs densités gazeuses : hydrogène, chlore, azote, brome, oxygène, etc., dont les poids atomiques, déterminés à celte époque, sont identiques avec les poids atomiques adoptés aujourd'hui.

Pour le carbone, élément non volatil, on chercha à déduire sa densité gazeuse de l'analyse et de la densité du gaz carbonique. Les uns admirent qu'un volume de ce gaz renferme volumes égaux de vapeur de carbone et d'oxygène; de la densité

300 l/OEUVRE DE CHARLES GERHARDT

(lu ga/ carbonique, si Ton déduit la densité de l'oxygène, on obtient la densité de vapeur du carbone, représentée par un chiffre qui est environ six fois celui de Thydrogène*, le poids atomique du carbone étant donc 37,2, celui de Toxygène étant 100, et celui de Thydrogène 6,25. C'est le chiffre qu'adoptèrent Gay-Lussac et Dumas.

D'autres chimistes, Berzélius, Liebig, admirent avec plus de raison qu'un volume de gaz carbonique renferme un demivolume de vapeur de carbone pour un volume d'oxygène; la densité gazeuse du carbone déduite de la densité du gaz carbonique est donc double de celle que supposait Dumas, et le poids atomique du carbone devient 73, l'atome d'oxygène étant égal Il 100, et celui de Thydrogène égal h 12,50.

Les principes adoptés pour déterminer les poids atomiques des autres corps furent empruntés à la notion de l'équivalence, h la loi des chaleurs spécifiques, à la loi de Tisomorphisme, et comme ces diverses considérations conduisaient quelquefois à des nombres différents, un certain arbitraire régna dans le choix des nombres proportionnels. C'est par l'équivalence que fureïit ainsi déterminés les poids atomiques du potassium, du sodium, du lithium, de l'argent; on choisit la quantité du métal qui s'unit II 100 d'oxygène pour donner un protoxyde; le poids du potassium fut fixé ainsi à 489,70 (soit 78 environ, l'hydrogène étant pris pour unité); c'est-îi-dire que le poids atomique du potassium était double de celui que nous adoptons aujourd'hui: de même pour le sodium. En invoquant la loi des chaleurs spécifiques, on obtenait pour l'argent un poids atomique de 108 (U étant égal à 1). Berzélius préféra la considération de l'isomorphisme; le sulfate d'argent étant isomorphe avec le sulfate de sodium, il donna à l'argent un poids^ atomique double, voulant ainsi représenter par des formules semblables les sels d'argent et les sels de sodium.

Quant au poids atomique du mercure, on choisit celui qu'on déduisait tout h la fois de sa chaleur spécifique et de la compo-