I. — THÉORIE ATOMIQUE

Un exposé succinct de la théorie atomique, universellement admise aujourd'hui, forme une introduction toute naturelle à ces Éléments de chimie médicale. Il a pour but d'initier le médecin à une langue peu connue de lui, et cependant indispensable aujourd'hui que les applications médicales de la chimie dérivent de plus en plus de la constitution atomique des corps. C'est grâce à la théorie atomique que la chimie organique s'est enrichie, dans ces dernières années, d'une quantité prodigieuse de produits pharmacologiques nouveaux, l'expérience ayant démontré maintes fois que, dans une série, les propriétés physiologiques des composants découlent, aussi bien que leurs propriétés chimiques, de l'analogie de leur constitution; et l'on a prévu d'avance l'existence de nombreux composés encore inconnus, dont l'action pharmacodynamique était déterminée presque exactement comme une fonction de leur formule atomique.

Molécules, poids moléculaires. — La porosité des

corps, leur dilatation et leur contraction opposées à l'impénétrabilité de la matière, conduisent naturellement à admettre que cette matière est discontinue et formée de particules séparées entre elles par des vides de dimension variable; ces particules extrêmement petites, séparables seulement par les procédés de division les plus perfectionnés, mais indivisibles à leur tour par un moyen physique, constituent les molécules mécaniquement séparables et tenues réunies entre elles par une force physique : la cohésion (solides et liquides).

Nous définirons la molécule, la plus petite partie d'un corps simple ou composé qui puisse exister en liberté, et différencierons ensuite le phénomène physique, dans lequel la molécule reste chimiquement identique (eau et glace), du phénomène chimique, dans lequel la constitution de la molécule modifiée donne une ou plusieurs molécules différentes (fer et rouille).

Outre l'état solide et Tétat liquide, la matière se présente encore à Télat de gaz ou de vapeur. Sous cette forme, les molécules soustraites définitivement à la cohésion sont non seulement indépendantes les unes des autres, mais animées de mouvements de translation extrêmement rapides; enfermées dans un espace clos, elles le remplissent d'une façon homogène, quelque grand qu'il soit, et, par leurs mouvements, occasionnent sur la paroi du vase une pression qui est la même partout, à égalité de surface. Par suite des différences de température auxquelles on les soumet, la pression varie dans des rapports simples avec les variations de volume du gaz, mais, à un même moment et pour un certain état d'équilibre de température, reste encore égale sur toutes les parois du récipient, toujours à égalité de surface considérée. Il y a donc constamment homogénéité parfaite dans la constitution phy-

CORPS MINERAUX. ;i

sique des corps gazeux, ce qui exige que ces gaz soient composés de particules égales et inséparables, séparées par des intervalles égaux; les molécules d'un même corps à fêtai gazeux sont donc égales entre elles.

Dans la théorie atomique, tous les corps sont envisagés sous l'état de vapeur, de telle façon qu'il n'y ait plus à s'occuper de la cohésion et que les lois physiques communes leur soient à tous applicables.

Les corps gazeux suivent des lois simples et générales dans leurs variations de volume ; ils se contractent ou se dilatent tous de la même quantité (très sensiblement) pour une même variation de pression (loi de Mariotte) ou de température (coefficient de dilatation identique pour tous les gaz) ; et, étant donné le mouvement de translation perpétuel de leurs molécules, l'uniformité des modifications qu'éprouvent les divers gaz à la suite de variations de pression et de température conduit à admettre, avec Avogadro et Ampère, que des volumes égaux de gaz simples ou composés^ pris dans les mêmes conditions de température et de pression^ renferment le même nombre de molécules.

Les considérations qui précèdent permettent de déterminer le poids moléculaire d'un corps volatil sans décomposition, en fonction de sa densité de vapeur rapportée conventionnellement à celle de l'hydrogène prise pour unité, parce qu'il est le plus léger de tous les corps et que le poids moléculaire des autres gaz sera toujours ainsi un multiple de celui de la molécule d'hydrogène prise également comme unité.

La densité de vapeur d'un corps est égale au rapport du poids d'un certain volume de cette vapeur au poids du même volume d'hydrogène, ces volumes étant mesurés à 0 et 760. Soit à déterminer le poids moléculaire de l'oxygène 0 ; on peut écrire i

__ pduvol.Vd'O j9 denmoléc.d'O p de 1 molëc. d'O

Densité de O =^, ^^ ^^j ^ ^, jj — ^, ^^ ^ ^^^^^^ ^, jj — ^ ^^ ^ ^^^^^ ^^^

D'où pds. delà mol. d'0=pdsdelamol.d'H x dons.d'Oparrapp.àH

Or les densités des gaz sont toutes déterminées par rapport à l'air qui pèse 14,44 fois plus que l'hydrogène ; la formule précédente devient donc :

Poids mol.d'0=poidsmol.deH x Dens.d'O par rapp. àl'air x 14,44

Le poids moléculaire d*un corps s'obtient en multipliant'le poids de la molécule d'hydrogène (voir p. 6) pa?* 14,44 fois sa densité rappojHée à l'air.

Le poids moléculaire est donc fonction d'une densité de vapeur qu'on ne peut toujours déterminer, beaucoup de composés organiques se décomposant avant leur transformation en vapeur; pour ceux-ci, on recourt à des méthodes indirectes, dont la plus intéressante par sa simplicité est celle de la cryoscopie (Raoult).

Atomes et poids atomiques. — La molécule encore tangible que nous avons définie précédemment ne représente pas le dernier degré de division de la matière; en effet, la molécule d'un corps composé, l'acide sulfurique par exemple, contient des quantités différentes des trois éléments : soufre, oxygène et hydrogène ; c'est à ces particules constituantes de la molécule, particules réunies par une force chimique [affinité), que les agents mécaniques ne peuvent dissocier, mais que les réactions chimiques peuvent mettre instantanément et momentanément en liberté pour les unir de nouveau étroitement à d'autres particules provenant de la division d'autres molécules, que l'on applique la dénomination d'atomes. On définit ces atomes, qui sont spéciaux aux corps simples ou éléments, la plus petite partie d'un C07'ps simple qui puisse entrer en combinaison.

Le mélange de 1 litre de gaz chlore avec 1 litre d'hydrogène, abandonné à la lumière diffuse, se décolore peu à peu et donne 2 litres d'un nouveau gaz (gaz chlorhydrique) absolument différent de ses générateurs. La fusion est complète ; le gaz résultant est identique à lui-même dans toutes ses parties, et la loi d*Avogadro dit que 1 molécule de chlore s*est combinée à 1 molécule d'hydrogène pour donner 2 molécules de gaz chlorhydrique. Chaque molécule de ce dernier contient à la fois du chlore et de Thydrogène, c'est-à-dire moins de 1 molécule des gaz composants ; et comme elles sont toutes identiques entre elles, il est nécessaire que, dans l'acte de leur combinaison, les molécules primitives de gaz chlore et hydrogène se soient scindées en deux parties égales, chaque moitié de l'une se juxtaposant à une moitié de l'autre pour former la molécule de gaz chlorhydrique. Ce sont ces particules égales, séparables seulement dans une réaction chimique, qui constituent les atomes dont il nous reste à déterminer le poids.

L'analyse quantitative des diverses combinaisons de l'hydrogène permet de déterminer la fraction moléculaire qui revient à l'hydrogène dans ces combinaisons ; et pour 6 quelconques d'entre elles, on obtient les chiffres suivants :

Composés- Poids molécul. Poids d'hydrog. contenu.

Hydrogène libre 1 1 molécule

Acide chlorhydrique 36,5/2 1/2 —

Ammoniaque 17/2 3/2 —

Acide acétique 60/2 4/2 —

Alcool éthyUque 46/2 6/2 —

Éther ordinaire 14/2 10/2 —

La plus petite quantité d'hydrogène contenue dans un composé hydrogéné quelconque est donc d'une demi-molécule. Cette demi-molécule représente la plus

petite quantité d'hydrogène qui peut entrer en combinaison : c'est donc V atome d'hydrogène qui, rapporté à la molécule, pèserait la moitié ; mais pour n'avoir que des nombres égaux ou supérieurs à l'unité comme poids moléculaires et atomiques, on admet ^ue Vatome (Phydrogène pèse 1 et, en ouU'e, occupe un volume l,et par suite que sa molécule, qui contient 2 atomes semblables, pèse 2 et occupe un volume de 2. C'est au poids atomique 1 de l'hydrogène que sont rapportés les poids atomiques et moléculaires des autres corps.

Comme conséquence, la définition donnée précédemment du poids moléculaire d'un corps doit être modifiée comme il suit : Le poids moléculaire d'un corps s'obtient en multipliant par 28,88 sa densité à Vétat gazeux.

En opérant comme précédemment pour chacun des corps simples, en déterminant la fraction moléculaire qui existe dans les divers composés qu'ils forment, on trouve que la plus petite partie de molécule susceptible d'exister dans la molécule de ces composés est :

Pour le chlore, brome, iode, oxygène, soufre, azote, etc. 1/2 molécule

Pour le mercure, le zinc \ —

Pour l'arsenic, le phosphore î/4 —

c'est-à-dire que les molécules de chlore, brome, oxygène, etc., renferment 2 atomes; celles du mercure et du zinc, 1 atome; celles de l'arsenic et du phosphore, 4 atomes.

Le poids atomique d'un corps simple est donc le plus grand commun diviseur des poids de Vêlement envisagé, dans sa molécule libre et dans les molécules de ses diverses combinaisons.

On peut encore obtenir le poids atomique d'un corps en observant que, d'après Dulong et Petit, la chaleur

atomique de tous les corps simples est une constante :

Poids atomique du corps, P X chaleur spécifique, C = 6,66

D'où Ton tire :

On connaît actuellement environ 70 à 72 atomes appartenant à. des corps différents, portant chacun un nom et possédant un symbole différent : Exemple :

Soufre^ symbole : S, — poids atomique, 32 — poids moléculaire, S2=64.

Corps simples et composés. — Les corps simples

sont formés de molécules simples, à atomes identiques, tandis que, dans un corps composé, les molécules complexes renferment des atomes divers en nombre variable d'un corps à l'autre. Exemple :

Oyygènc, corps simple; sa molécule 0^ pèse 32 = le poids de 2 atomes d'oxygène.

Acide chlorhydrique , corps composé : sa molécule HCl pèse 36,5 = poids de 1 atome do Cl,35,5 + poids de 1 atome de H, 1 .

On peut encore définir Vatome^ d'une façon générale, en disant que c'est le poids de l'unité de volume gaz ou vapeur simple , rappay^é au poids de V atome d'hydrogène dont le volume aussi bien que le poids égalent 1 .

Atomicité ou valence. — Pour satisfaire à la loi des proportions définies qui veut que les rapports pondéraux suivant lesquels les éléments se combinent soient invariables dans chaque combinaison, la définition de l'atome doit être complétée par la notion d'atomicité ou quanti valence, que l'on rapporte à celle de l'atome d'hydrogène H monovalent: cette atomicité est exprimée par le nombre d'atomes d'hydrogène ou d'un autre

corps de même atomicité qui se combinent avec Tatome de l'élément considéré. Exemple :

1 at. d'O + 2 at. de H = moléc. de H^O d'où : 0 diatomique : 0" 1 at. de Cl + 1 at. de H = moléc. de HCl — Cl moaoatom. : Cl'

1 at. de Az + 3 at. de H = moléc. de A^zH^ — Az triatomiq. : Az'"

2 at. de Az -f 5 at. de 0 = moléc. de Az^O^ — Az pentatom. : Az' 1 at. de C +4 at. de H = moléc. de CH'» — C tëtratomiq. : C^'

Nous verrons le rôle que joue l'atomicité ou valence des éléments dans la représentation graphique des corps simples et composés.

Équation chimique. — En suite du principe de Lavoisier relatif à la conservation intégrale du poids de la matière mise en jeu dans les réactions chimiques, on peut représenter toutes les réactions par une équation chimique de la forme :

S0*H2 + 2KH0 = S0*K2 -f 2H20

acide suif uri que potasse sulfate de eau

potassium

qui signifie que 1 molécule d'acide sulfurique pesant 98, H- 2 molécules de potasse pesant 112,2, donnent naissance à 1 molécule de sulfate potassique pesant 174,2 et à 2 molécules d*eau du poids de 36.

Fonctions chimiques, acides, bases, sels. — Les corps composés peuvent être rangés en un certain nombre de fonctions dont les termes principaux sont les acides, les bases et les sels.

Nous nommerons acide tout composé hydrogéné (oxygéné SO*H^, ou non CIH) dont l'hydrogène est remplacable en tout ou en partie par un métal ou un 7'adical électro-positif, de façon à former un sel. L'atomicité de l'acide est marquée par le nombre d'atomes d'hydrogène qu'il contient; la basicité , par le nombre d'H remplaçables par un métal. Exemple :

CIH

ac. chlorhydrique

Az02.0H

ac. azotique