ANALYSE ET SYNTHÈSE

(( La chimie, en soumetianl à des expériences les différents » corps de la nature, a pour objet de les décomposer et de se )) mettre en état d'examiner séparément les différentes sub- » stances qui entrent dans leur combinaison... La chimie mar- » che donc vers son but et vers sa perfection en divisant, subn divisant et resubdivisant encore... (i)- » En fondant ainsi la chimie sur l'étude des décompositions successives que les corps peuvent éprouver, el en prenant pour base de la science le terme extrême de ces décompositions, c'est-à-dire les corps simples, Lavoisier fut conduit, il v a trois quarts de siècle, à définir la chimie In science de l'analyse.

Cette définition est incomplète ; elle laisse de côté la moitié du problème. En effet, lorsque nous avons pénétré l'essence des corps pondérables par la voie des décompositions successives, nous sommes conduits à recomposer ce que nous avons séparé, a refaire les corps que nous venons de détruire : c'est cette puissance de formation synthétique qui assigne à la chimie son caractère véritable, c'est elle qui la distingue des autres sciences naturelles, fondées sur une pure anatomie, et qui lui assure un plus haut degré de certitude. On voit par là que s'il est vrai de dire que l'analyse donne à la chimie son point de départ, cependant ce n'est pas l'analyse qui en marque le but et la destination : la chimie est aussi la science de la synthèse.

(i) L.vvoisiER, Tiane de Chimie, l. I, p lyô el ig'i, ?/ édition; 1793.

XII INTRODUCTION

Analyse el synihèsc, telles sont en définitive l<*s deux Inces opposées de la conception chimique de la nature.

C'est ce que nous allons développer par des exemples cm pruntés à l'élude de quelques substances naturelles; nous tâcherons de montrer suivant quels degrés on procède à cette étude, sous le double point de vue de l'analyse et de la synthèse chimiques, qu'il s'agisse de matières minérales, ou, ce qui est plus délicat, de matières organiques.

Plaçons-nous d'abord au point de vue analytique, et commençons par soumettre à nos expériences une matière minérale, le granit par exemple. On reconnaît à première vue que le granit est formé par l'assemblage de trois substances distinctes et juxtaposées, savoir : une matière cristalline, blanche et opaque, désignée sous le nom de feldspath ; des paillettes brillantes et feuilletées, formées parle mica; enfin de grosses aiguilles hexagonales, dures et transparentes, c'est le quartz ou cristal de roche. Ces trois substances peuvent être séparées les unes des autres à l'aide de procédés mécaniques, qui détruisent l'assemblage sans faire subir aucune altération chimique auv corps qui le constituent. En procédant ainsi, on obtient chacun de ces derniers avec des propriétés constantes et définies. Le genre de séparation mis en œuvre constitue l'analyse immédiate : les produits auxquels elle donne naissance sont tels, que leur simple mélange représente la matière minérale primitive. C'est le premier degré dans l'ordre des éludes analytiques.

Si l'on veut pousser plus avant, aussitôt se présente un nouveau problème, d'un genre tout à fait différent du premier : il s'agit maintenant de décomposer complètement le quartz, le mica, le feldspath et de résoudre ces corps dans leurs éléments. C'est à quoi l'on parvient en soumettant chacun de ces corps à des actions nouvelles capables de les détruire. Le quartz se résout en deux éléments, savoir, un gaz contenu dans l'atmosphère, l'oxygène, et une substance solide, fixe, cristalline cl noirâtre, le silicium; de son côté, le feldspath se décompose d'abord en silice, en potasse, en alumine; puis la potasse fournil un gaz, l'oxygène, el un métal, le potassium: l'alumine

INTRODUCTION. XIII

fournil un gaz, loxygèno, oi un aulre métal, l'aluminium; la silice enfin fournil de l'oxygène el du silicium. Tel est le lerme extrême de l'analyse, dans l'élal présent de nos connaissances chimiques. Ce second degré est essentiellement distinct du premier. En effet, le feldspath, le quartz, le mica étaient les composants prochains et visibles du granit; au contraire, nous n'apercevons plus aucun caractère commun, aucune relation apparente, entre le quartz et l'oxygène ou le silicium qui résultent de sa décomposition, entre le feldspath el l'oxygène, le potassium ou l'aluminium, etc., si ce n'est en envisageant la suite des opérations par lesquelles l'analyse nous a conduits de proche en proche jusqu'à son degré définitif.

Appliquons les mêmes idées à l'analyse chimique des êtres «.•rganisés. Examinons un fruit, un citron par exemple. Celle matière n'est pas simple ; de même que le granit, le citron est un agrégat. Ici encore l'analyse procède par phases successives. Exprimons d'abord le citron, nous obtiendrons deux matières nouvelles: l'une liquide, douée d'un goût acide et sucré, c'est le jus du fruit; l'autre solide et odorante, c'est l'enveloppe du fruit. Etudions-les séparément. En soumettant la partie liquide à l'analyse, de façon à isoler les matières qu'elle renferme, sans cependant leur faire éprouver d'altération, nous la résoudrons dans un certain nombre de matériaux primitifs ou principes immédiats, tels que l'acide citrique, auquel est due la saveur acide; le sucre de raisin et le sucre de canne, dans lesquels réside le goùi sucré; une substance analogue à l'albumine, des sels, etc.; enfin de l'eau, qui tient en dissolution les matières précédentes. L'acide citrique, le sucre de raisin, le sucre de canne, etc., en un mot chacun des corps isolés par eette première analyse est doué de propriétés constantes el définies : on ne saurait le séparer en plusieurs substances nouvelles sans faire disparaître toutes ses propriétés.

L'enveloppe, soumise à une analyse semblable, se résout également en plusieurs matières distinctes, savoir : une huile volatile et essentielle, qui communique au fruit son odeur pénétrante; un principe jaune, soluble dans l'éther, el qui colore en jaune le citron; une matière ligneuse, dont la masse représente la presque totalité de l'enveloppe, etc. Chacun de ces principes possède encore des propriétés constantes et dé-

XIV INTRODUCTION

finies, correspondantes à celle de l'ensemble dont il résulte. C'est l'assemblage des matériaux que l'analyse sépare du jus du citron et de son enveloppe, c'est-à-dire l'acide citrique, le sucre de raisin, l'eau, l'essence de citron, le ligneux, etc., c'est cet assemblage, dis-je, qui constitue le fruit primitif; chacune des actions propres que le fruit exerce sur nos sens doit être attribuée, soit à quelqu'un de ces matériaux envisagés isolément, soit à leur association. En les isolant, l'analyse atteint son premier terme.

C'est alors qu'elle en vient à attaquer le second problème posé tout à l'heure pour le quartz et pour le feldspath, c'està-dire qu'elle entreprend de décomposer les principes immédiats eux-mêmes et de rechercher quels sont les éléments qui les constituent. L'analyse résout aisément cette seconde question : elle établit que l'essence de citron renferme deux éléments, le carbone et l'hydrogène; que les sucres et l'acide citrique en contiennent trois, le carbone, l'hydrogène et l'oxygène; enfin, que la matière albumineuse est formée de quatre éléments, le carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'azote. Tels sont en définitive les éléments fondamentaux des matières organiques contenues dans le citron que nous avons examiné. Dans l'étude de ce fruit, ils marquent le terme extrême de l'analyse chimique.

Étendons maintenant à tous les êtres matériels, par la pensée et par l'expérience, les résultats particuliers que nous avons déduits de l'étude du granit et de celle du citron, et nous serons conduits à décomposer ces êtres en traversant deux degrés successifs. Nous reconnaîtrons d'abord qu'ils sont formés par l'assemblage d'un certain nombre de principes immédiats. Chacun de ces principes possède des caractères définis, invariables, qu'il ne peut perdre sans changer de nature. Tout changement dans l'un de ces principes suffit pour altérer plus ou •moins profondément le tout dont il fait partie; réciproquement, tout changement dans un être matériel répond à un changement dans un ou dans plusieurs de ces principes, au point de vue de leur nature ou de leur proportion. Bref, c'est l'agrégation de ces principes, sous des apparences et dans des proportions diverses, qui constitue les minéraux, les végétaux fl les animaux.

INTRODUCTION. TY

Dès que l'analyse esi parvenue à ce premier terme, elle porte ses efforts ultérieurs sur les principes immédiats eux-mêmes, et, pénétrant toujours plus profondément, elle finit par les ramener à un certain nombre d'éléments indécomposables. Mais la première analyse respectait la nature propre des principes naturels; elle se bornait à les isoler, à les séparer les uns des autres, en modifiant seulement leur arrangement, et en dénouant aussi subtilement que possible les liens qui les tenaient assemblés. Au contraire, la seconde analyse, celle qui veut atteindre les corps simples, appelant à son secours les agents les plus violents, attaque et dénature les matériaux primitifs; elle en poursuit systématiquement la destruction complète, jusqu'à ce qu'elle ait isolé des éléments, c'est-à-dire des êtres incapables d'éprouver une décomposition nouvelle. A ces derniers s'appliquent avec vérité les paroles de Lucrèce :

Namque eadem cœlum, mare, terras, ilumina, soleni Constituunt, eadem frupes, arbusta, animantes; Verum aliis, alioque modo comraista moventur. . . (i).

Analyse immédiate, analyse élémentaire, voilà la double base sur laquelle s'appuie l'étude chimique des décompositions que peuvent éprouver les êtres naturels.

En nous bornant à l'analyse, nous ne saurions parvenir à une connaissance parfaite de la nature et notre esprit ne serait point entièrement satisfait. En effet, pour connaître réellement la nature des êtres, tels que le quartz, le feldspath, en un mot, les principes immédiats, il ne suffit pas de les détruire, il faut pouvoir les composer. S'il est vrai que l'analyse a été complète, si elle nous a révélé tous les éléments des choses, toutes les lois qui président à leurs transformations, la synthèse doit se déduire de cette analyse même.

« Savoir, c'est pouvoir. » C'est précisément la connaissance des lois en vertu desquelles tous les principes naturels se résolvent en corps élémentaires, par une suite régulière de dé-

'i) T. LlXRETlt r.Alu, De !ciu>fi Niiiurô, I, 820.

XVI INTRODUCTION

compositions, qui doit permet ire, et qui permet en effet, de renverser le problème. Arrivé au terme de son œuvre analytique, le chimiste se propose de recomposer ce qu'il a détruit; il prend pour point de départ le degré extrême de ses analyses, c'est-à-dire les corps simples, et il s'efforce de les unir entre eux et de reformer par leur combinaison ces mêmes principes naturels qui constituent tous les êtres matériels. Tel est donc l'objet de la synthèse chimique. Pour en mieux montrer la nécessité, le caractère et la portée, nous allons citer un certain nombre de faits empruntés à la chimie minérale.

L'analyse du sel marin conduit à le décomposer en deux éléments, le chlore et le sodium : les propriétés de ces deux éléments ne présentent aucune analogie avec celles du sel marin. En effet, d'une part, le chlore est un gaz jaune, doué de propriétés décolorantes et d'une extrême activité chimique; d'autre part, le sodium est un métal, doué d'un aspect argentin, plus léger que l'eau, apte à décomposer ce liquide dès la température ordinaire. On voit combien ces éléments ressemblent peu au sel marin, matière solide, blanche, cristalline, dissoluble dans l'eau, etc. Au premier abord, il est difficile de concevoir comment des corps doués de propriétés aussi peu semblables à celles du sel marin en sont cependant les seuls et véritables éléments; on serait porté à croire à l'intervention de quelque autre composant que l'analyse aurait été impuissante à nous révéler. Cependant le chlore et le sodium sont bien les seuls éléments contenus dans le sel marin. La synthèse a levé toute espèce de doute à cet égard; car elle a établi que le chlore et le sodium peuvent de nouveau entrer en combinaison, perdre leurs qualités propres et reconstituer le sel marin avec ses caractères primitifs. Il est donc démontré que le composé se trouvait réellement en puissance, avec toutes ses qualités, dans les corps composants mis en évidence par l'analyse. Mais la synthèse seule a pu donner cette démonstration.

Elle n'est pas moins efficace si on l'applique à la reproduction de quelques-uns des principes du granit, c'est-à-dire de la substance minérale dont on a développé plus haut les décompositions. On parvient, en effet, à reproduire le quartz par la combinaison du silicium cl do l'owgène; on sait obtiMiir

IMKObLCIlUN. XVH

ce composé avec les mêmes propiiéiés (ju'il possède dans la' nature. On réussit également à former le feldspath en combinant le potassium, l'aluminium, le silicium et l'oxygène. En un mot, dans ces diverses circonstances, on sait refaire les corps, après les avoir décomposés.

L'expérience généralise ces premiers résultats; elle a été poussée assez loin pour que l'application des méthodes synthétiques aux substances minérales ne laisse plus aujourd'hui aucun doute, du moins quant aux idées fondamentales. 11 suffit, dans la plupart des cas, de connaître la nature et la proportion des corps simples qui entrent dans la composition d'un principe, pour en déduire les procédés réguliers a l'aide desquels on reproduira de toutes pièces le composé naturel. Ce qui assure le succès des expériences, c'est le grand nombre des éléments minéraux, opposé au peu de variété des proportions suivant lesquelles ils s'unissent et à la stabilité des composés qui résultent de leur combinaison.

En général, la chimie minérale peut vérifier ainsi par la synthèse les résultats de ses analyses, et procéder tour à tour suivant les deux méthodes, dont la réunion est indispensable pour constituer une science définitive.

Cependant il est essentiel d'observer que la portée de la méthode synthétique n'est pas exactement la même que celle de la méthode analytique. Tandis que la méthode analytique comprend à la fois la séparation des êtres matériels en principes immédiats et la décomposition de ces principes immédiats en corps élémentaires; la méthode synthétique s'applique exclusivement à renverser le dernier résultat, c'est-à-dire à reproduire, au moyen des éléments, les principes immédiats chimiquement définis : mais elle n'a point pour objet de reconstituer les roches et les terrains qui résultent de leur association naturelle. Ces roches et ces terrains ont été formés sous l'influence des agents mécaniques et géologiques, pour la plupart entièrement différents des forces moléculaires qui produisent les phénomènes chimiques. Expliquer la formation des roches et au besoin l'imiter, reproduire le granit par exemple, c'est l'œuvre du géologue et du minéralogiste. Mais la chimie ne saurait prétendre à autre chose qu'à former le quartz, le feldspath, en un mol les matériaux constitutifs des roches et I. b

VMII IMKODl CTIO.N.

des terrains naturels. C'est là une distinction essentielle (lue nous allons retrouver avec plus d'évidence encore dans la chimie organique.

Les problèmes généraux qui viennent d'être posés et définis à l'occasion des substances minérales se retrouvent également dans la synthèse des principes constitutifs des êtres vivants. Ils ont ici d'autant plus d'intérêt, qu'ils comprennent l'intelligence et la reproduction des phénomènes chimiques accomplis dans les milieux organisés. Mais, en chimie organique, la solution de ces problèmes est loin d'être aussi évidente et aussi franchement acceptée qu'en chimie minérale. Dans l'étude des animaux et des végétaux, nos analyses sont encore bien imparfaites et ne fournissent à la synthèse qu'un nppui chancelant. Aussi les idées relatives à la synthèse organique sont-elles demeurées obscures et controversées jusqu'à ces derniers temps.

Cet état d'imperfection de la chimie organique ne doit point nous surprendre. En effet, rien de plus étrange en apparence que les idées chimiques, dans leur application à un animal ou à un végétal. On a pu en juger par les faits relatifs à l'analyse du citron. A la place de ces organes si divers et disposés cependant pour une fin commune et déterminée, à la place de ces tissus élémentaires, formés de fibres et de cellules, à la place de ces derniers éléments visibles, dans lesquels l'analyse microscopique résout les diverses parties d'un être vivant, la chimie conçoit un assemblage indéfini de principes immédiats, tels que l'acide citrique, le ligneux, le sucre de raisin, l'essence de citron, etc., sortes d'êtres abstraits dont les caractères et les propriétés doivent être envisagés indépendamment des apparences qu'ils peuvent affecter dans l'être vivant. A la vérité, ces apparences et ces formes ne dépendent point des lois chimiques proprement dites; mais les ensembles déterminés qui résultent de leur assemblage, les êtres vivants eux-mêmes ne sont plus conçus, au point de vue chimique, que comme des sortes de laboratoires où les principes matériels s'assimilent, s'éliminent, se transforment sans cesse,

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suivant des lois invariables que l'analyse s'eflurce de pénétrer. L'élonnenient redouble si l'on songe que les principes immédiats des êtres vivants, premiers termes isolés par l'analyse chimique, peuvent être à leur tour détruits par une anal\se ultérieure et ramenés à trois ou quatre corps élémentaires, pareils à ceux que révèle l'analyse minérale. Combien ces éléments ressemblent peu au\ matières qui les fournissent en se décomposant! Sur quatre corps simples constitutifs des êtres vivants, trois sont gazeux, savoir l'oxygène et l'azote, élémen.ls de l'air, l'hydrogène, partie constitutive de l'eau; tandis que Uquatrième est solide et lixe : c'est le carbone, le plus caractéristique de tous les éléments qui concourent à la formation des substances organiques. Ces quatre corps simples fondamentaux, unis à de faibles proportions de soufre, de phosphore et de diverses autres matières, sont les seuls éléments que la nature mette en œuvre dans la formation de l'infinie variété des substances végétales et animales. Leur combinaison donne naissance à des millions de substances distinctes et définies.

Il est maintenant facile de concevoir combien sont délicats et difficiles les problèmes de synthèse en chimie organique; car il 5-'agit, pour le chimiste, de reproduire, par les moyens dont il dispose et à l'aide des seuls corps simples, la multitude immense des principes immédiats qui constituent les êtres vivants; il s'agit en même temps d'imiter la suite des métamorphoses pondérales subies par ces principes et en vertu desquelles les animaux et les végétaux se nourrissent, subsistent et se développent. Dans ce nouvel ordre de recherches, les obstacles sont tels, que l'on avait même refusé pendant longtemps d'admettre la possibilité du succès, et que l'on avait tracé une démarcation profonde entre la chimie minérale et la chimie organique. Cette négation était exprimée avec d'aulanl plus d'assurance, qu'elle s'appuyait sur l'échec des ])remières tentatives de synthèse. Elle tirait d'ailleurs ses principaux arguments de la confusion établie entre deux choses essentiellement distinctes : la formation des principes immédiats des êtres vivants et la formation des cellules, des tissus et des organes, suivant lesquels ces principes sont assemblés dans les êtres vivants eux-mêmes. Le dernier problème est

XX INTRODLCTION.

éliutij^iM- à la chimie, aussi bien que la loinjation des loches ou des terrains; c'est aux éludes des physiologistes et des naturalistes qu'on doit le rattacher. Au contraire, la formation des principes immédiats organiques est un problème d'ordre purement chimique. Dans l'état actuel de la science, to^Jt l'effort de nos expériences doit consister à refaire avec les éléments les principes immédiats, à reproduire par l'art la série des changements qu'ils éprouvent au sein des êtres organisés. Mais il est indispensable d'entrer dans des développements plus étendus, pour montrer la marche suivie dans cet ordre d'idées par la chimie organique, et pour définir complètement l'objet et la portée des recherches exposées dans le présont ouvrage.

Pendant longtemps on a cru les êtres organisés affranchis des lois qui régissent les corps bruts, et dirigés dans les métamorphoses de leur matière constitutive par des lois propres, par des forces spéciales et antagonistes avec celles de la matière minérale. Buffon concevait même les êtres vivants comme formés par une matière organique propre, essentiellement distincte de la matière minérale : « Il existe, disait-il, une matière » organique animée, universellement répandue dans toutes les .) substances animales ou végétales, qui sert également à leur » nutrition, à leur développement et à leur reproduction (i). » Mais cette distinction n'a pu être maintenue vis-à-vis des résultats de l'analyse chimique ; car celle-ci n'a pas tardé à réduire les minéraux, les végétaux et les animaux aux mêmes corps élémentaires. Cependant la plupart des chimistes, se fondant sur l'impuissance de la synthèse en chimie organique, ont persisté jusqu'à ces derniers temps à admettre la diversité fondamentale des forces qui régissent les métamorphoses de la matière dans la nature minérale et dans la nature vivante. « Dans la nature vivante, les éléments paraissent obéir à des » lois tout autres que dans la nature inorganique : les pro-

(i) Hisioiif des Animaux, cliai). XII, œmroi- coniiilùtos ilc IW:fio>, t. IV, [.. .')■> Paris, i83<'i.

INTRODLCTIOK. XXI

» duils qui résulienl de l'aclion réciproque de ces éléments « diffèrent donc de ceux que nous présente la nature inorga- » nique. Si l'on parvenait à trouver la cause de cette différence, » on aurait la clef de la théorie de la chimie organique; mais » cette théorie est tellement cachée, que nous n'avons aucun » espoir de la découvrir, du moins quant à présent. » Ces paroles de Berzelius, écrites il y a dix ans(i), représentaient bien alors l'état de la chimie; car elle pouvait décomposer les substances organiques formées sous l'influence de la vie, mais elle ne savait point les recomposer avec les corps élémentaires fournis par l'analyse. Or c'était là la seule preuve décisive que l'on pût invoquer : l'identité des forces qui régissent les deux chimies ne saurait être établie qu'en démontrant l'identité des effets les plus essentiels qui résultent de la mise en œuvre de ces forces. Mais on était bien loin à cette époque de pouvoir atteindre un semblable résultat.

Il est facile de justifier le langage de Berzelius, si l'on se reporte à la marche progressive suivie par la science jusqu'à ces dernières années et à la nature des méthodes qu'elle savait employer. Cette marche avait été essentiellement analytique. Partis de l'étude des principes immédiats qui entrent dans la constitution des végétaux et des animaux, les chimistes se sont bornés d'abord à les extraire, à les définir, à les étudier en eux-mêmes et à reconnaître la nature des produits extrêmes de leur décomposition : carbone, hydrogène, azote, eau, acide carbonique, ammoniaque, etc. Plus tard, ils ont cherché à les transformer les uns dans les autres et à produire de nouvelles matières, analogues aux principes organiques naturels, en détruisant ceux-ci par les réactifs à l'aide de procédés systématiquement ordonnés. Des composés complexes, fixes et souvent incristallisablcs, formés sous l'influence de la vie, on passait aux substances volatiles et définies, plus simples que les premières; de celles-ci, à des corps plus simples encore; puis enfin aux éléments.

La suite régulière de ces métamorphoses et le caractère des méthodes sur lesquelles on s'appuie pour les réaliser peuvent

(i) Trailc de Chimie, t. V, [.. i, traduction française; i8/|9.

XXII INTRODUCTION

être montrés irès-netlement par l'élude de l'amidon. L'amidon est un composé ternaire, formé de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. Il n'est pas cristallisé et il offre une structure déterminée qui dépend de la forme des cellules au sein desquelles il a pris naissance; enfin c'est une substance insoluble, fort altérable par la chaleur et par les agents chimiques. Soumettons l'amidon à l'action d'un acide étendu : nous le transformons en un composé nouveau, le sucre de raisin, matière cristallisée, soluble dans l'eau, déjà plus éloignée de l'organisation que ne l'est l'amidon, mais encore fort altérable. Le sucre à son tour devient l'origine de nouveaux produits, plus simples que lui-même. Sous l'influence d'un ferment, par exemple, il fournit de l'alcool et de l'acide carbonique. L'acide carbonique est un composé binaire et minéral; l'alcool, au contraire, possède à un haut degré les propriétés des principes organiques. Comme le sucre de raisin et comme l'amidon , l'alcool est un composé ternaire, formé de carbone, d'hydrogène et d'oxygène; mais il est bien moins compliqué que les principes qui l'ont formé par leur métamorphose. En effet, chacun sait que l'alcool est un liquide volatil, soluble dans l'eau, doué de propriétés physiques parfaitement définies. Il peut être réduit en vapeur, ce qui atteste d'une manière certaine une simplicité et une stabilité plus grande que celle du sucre et de l'amidon. Enfin l'alcool résiste bien mieux à l'action de la chaleur, à celle des acides et des alcalis concentrés. Cependant, nous venons de le dire, l'alcool est encore une substance organique; il n'a point d'analogue en chimie minérale; sa stabilité, quoique supérieure à celle du sucre, lie saurait être comparée en aucune façon à celle de l'eau ou de Tacide carbonique. Aussi l'alcool, traité par les agents chimiques, éprouve-t-il à son tour de nouvelles décompositions. Il suffit, par exemple, de faire agir l'acide sulfurique sur ce corps pour le résoudre en eau et en gaz oléfiant. La nouvelle substance formée dans cette troisième décomposition, c'est-à-dire le gaz oléfiant, est encore plus simple que l'alcool; car c'est un composé binaire, un carbure d'hydrogène, il est naturellement gazeux et il résiste bien mieux aux réactifs. Cependant le gaz oléfiant n'est point de foidr*' des composes minéraux; il so (h'iruit plus aiscMncni ipic Icau ou litcidc car-

IMKODLCIION. XMII

bonique; une clialeur très-inlense suffit pour le déconiposer en ses éléments, c'est-à-dire en hydrogène et en carbone. A ce moment, nous avons évidemment atteint le dernier terme de nos analyses.

Voilà comment, par une suite de transformations définies, nous savons passer de l'amidon au sucre, puis à l'alcool, au gaz olétiant, enfin au carbone, à l'hydrogène, à l'eau et à l'acide carbonique. Cette série de décompositions successives pourrail être reproduite, avec des phases pareilles, à l'épard de toutes les matières tirées des êtres vivants. C'est ainsi que des composés ternaires, formés de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, on passe, en général, aux carbures d'hydrogène; c'est ainsi que les travaux modernes ont groupé autour des alcools la plupart des composés organiques.

Tous ces changements, dus à l'influence des réactifs, présentaient jusqu'ici un caractère commun : les éléments des corps qui les éprouvent se trouvaient de plus en plus rapprochés de leuV séparation finale. En un mol, au lieu de décomposer compléiemenl et du premier coup les combinaisons organiques formées sous rinfluence de la vie, on les décomposait par degrés successifs et suivant une échelle régulière, en passant du composé primitif à des composés moins compliqués, de ceux-ci à d'autres, et ainsi de proche on proche, juscju'à ce que l'on eût atteint les termes simples d'une destruction totale. De là cette belle série de travaux poursuivis pendant trente années qui ont permis d'obtenir tant d'êtres artificiels par la voie des décompositions ménagées, et qui ont jeté les bases analytiques de la classification des substances organiques. Mais on ne savait point jusqu'ici remonter cette échelle, partir des corps élémentaires pour former, par le seul jeu des affinités que l'on a coutume de mettre en œuvre dans la nature inorganique, des carbures d'hydrogène, puis des alcools et des composés de plus en plus compliqués.

Aussi les lois de la combinaison observées en chimie minérale semblaient-elles insuffisantes pour expliquer les faits observés dans la nature organique, comme si quelque chose de vital demeurait jusqu'au bt»ul dans les principes organiques et leur imprimait ce cacliol originel qui donne a ces corps U)i air de famille et (rs fait recnnunîiro à l'insiant.

XXIV IiNTUODLCllON.

Cette différence fondamentale entre l'état d'avancement de la chimie organique et celui de la chimie minérale se retrouve jusque dans le mode d'exposition qui avait été suivi dans l'Qtude de ces deux sciences. Tandis que la chimie minérale part des corps simples et s'élève graduellement aux composés binaires, ternaires, etc., qui résultent de la combinaison de ces corps simples, pris deux à deux, trois à trois, etc.; tandis qu'elle va toujours du simple au composé; la chimie organique procède en général inversement. Tous les auteurs qui l'ont exposé, en marchant du connu à l'inconnu et sans autre point d'appui que les considérations expérimentales, ont dû prendre leur point de départ dans les produits immédiats de l'organisation. En général, ils ont procédé du ligneux et de l'amidon au sucre, du sucre à l'alcool, de l'alcool enfin aux carbures d'hydrogène, c'est-à-dire qu'ils sont partis des corps les plus composés parmi ceux que nous rencontrons dans les êtres vivants, puis ils sont descendus par une analyse successive, en traversant l'étude d'êtres de plus en plus simples, jusqu'aux composés binaires et jusqu'aux éléments. La science se trouve dès lors comme suspendue dans le vide et privée d'une base indépendante. Si quelques chimistes ont suivi un ordre différent dans ces expositions, cependant ils ont été forcés de donner aux composés organiques qu'ils ont voulu décrire en première ligne la même origine physiologique que tous les autres auteurs, c'est-à-dire de les obtenir au moyen d'autres composés organiques, plus complexes, et que les êtres vivants seuls sont aptes à produire. Mélange singulier, quoique nécessaire, de chimie et d'histoire naturelle, qui ôte à la science une partie de sa rigueur abstraite.

On voit par ces développements quelles différences ont séparé jusqu'ici la chimie organique et la chimie minérale, sous le triple rapport de la marche générale des découvertes, de la nature des méthodes et de la manière de présenter l'ensemble de la science. Ces différences tenaient essentiellement à l'impuissance de la synthèse en chimie organique, opposée à sa puissance en chimie minérale.

Ce n'est pas que l'on n'ait réussi à produire avant ces derniers temps quelques substances analogues aux principes organi(|Uos par la nature d(i leurs éléments. L'urée est l'exemple

INTRODICTION. XXV

le plus ancien et le plus frappant de ces premières synthèses. Mais la formation de ces substances, au nombre de deux ou trois seulement, « placées, d'après Berzelius, sur la limite ex- » irème entre la composition organique et la composition inj. organique (i) », et situées en dehors des cadres les plus caractéristiques de la chimie organique, était insuffisante pour décider la question d'une manière générale. Aussi Berzelius disait-il encore ; « Quand même nous parviendrions avec le » temps à produire avec des corps inorganiques plusieurs sub- » stances d'une composition analogue à celle des produits » organiques, celte imitation incomplète est trop restreinte » pour que nous puissions espérer produire des corps orga- » niques, comme nous réussissons, dans la plupart des cas, à » confirmer l'analyse des corps inorganiques en faisant leur )) synthèse (2). »

Bref, les exemples de synthèse étaient jusqu'ici si rares, tellement isolés et si peu féconds, que la plupart des esprits étaient portés à regarder comme chimérique toute espérance de refaire d'une manière générale les substances organiques au moyen des corps simples qui les constituent. Quelles que fussent les opinions spéculatives sur ce sujet, aucun alcool n'avait été produit expérimentalement au moyen d'un carbure d'hydrogène, aucun carbure n'avait été formé avec les éléments. En envisageant l'extrême mobilité des composés organiques, leur physionomie particulière, la facilité avec laquelle les forces les plus faibles opèrent leur destruction, plusieurs chimistes continuaient même à penser que leur formation au sein des organismes vivants dépendait « de l'action mystérieuse » de la force vitale, action opposée, en lutte continuelle avec » celles que nous sommes habitués à regarder comme la cause » des phénomènes chimiques ordinaires (3). » C'est ainsi que Gerhardl avait pu dire, il y a quelques années, en parlant de son svslème de classification : « J'y démontre que le chimiste

(1) Berzelius, Traité de Chimie, t. V, p. 12, traduction française; 18:^1.

{2) Berzelius, même ouvrage, )>. i3 et \f\.

(3) Voir aussi GERHAUnT, Précis de Chimie oiganiqiic, t. I, p. 2 et surtout p. 3 ;

XXVl iMRODlrrriON.

» fait loul l'opposé do la nature vivaiilo, qu'il brùlo, clclruit, » opère par analyse; que la force vitale seule opère par svn- » thèse, qu'elle reconstruit l'édifice abattu par les forces chi- » miques (i). »

Ces citations attestent l'étal d'imperfection dans lequel la chimie organique était demeurée jusqu'à ces dernières années, l'impossibilité où elle se trouvait d'établir expérimentalement ses doctrines sur les mêmes fondements simples et absolus que la chimie minérale. En un mot, la chimie organique avait procédé jusqu'ici par voie analytique, en étudiant successivement les lois des transformations infinies que les substances formées par les êtres vivants éprouvent de la part des réactifs. Mais cette analyse est-elle complète? Ces lois donnent-elles une idée suffisante de toutes les forces qui président à la formation même des substances organiques? C'est ce que la synthèse peut seule démontrer; seule elle peut établir d'une manière définitive l'identité des forces qui agissent dans la chimie minérale avec celles qui agissent dans la chimie organique, en montrant que les premières suffisent pour reproduire tous les effets et tous les composés auxquels les secondes donnent naissance.

C'est cette œuvre que j'ai poursuivie pendant dix années et dont le présent ouvrage renferme l'application générale a la chimie organique. En effet, j'ai entrepris de procéder en chimie organique comme on sait le faire depuis près d'un siècle en chimie minérale, c'est-à-dire de composer les matières organiques en combinant leurs éléments, à l'aide des seules forces chimiques. Le succès de ces expériences permettra désormais de présenter l'ensemble de la science avec toute rigueur, en marchant du simple au composé, du connu à l'inconnu, et sans s'appuyer sur d'autres idées que sur celles qui résulteni de l'étude purement physique et chimique des substances minérales. Au lieu de prendre son origine dans les phénomènes

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IM'ilOlli Cl l(»N. WVli

(le la vie, la cliiniie ori^anique si^ trouve^ inaiiileiiaiil posséder une base indépendanie; elle peiii rendre à son leur à la physiologie les secours qu'elle en a si longtemps lires.

Celle marche nouvelle de la chimie organique s'effeclue en procédant suivant les mêmes idées qui ont fondé la synlhése en chimie minérale. Dans les deux cas, il suffit de suivre une marche inverse de celle de l'analyse. On a vu comment l'analyse organique conduit à décomposer les principes naturels, a fornier d'abord les corps volatils et principalement les alcools: de ceux-ci, l'analyse passe aux carbures d'hydrogène, et des carbures aux éléments.

Renversant les termes du problème, j'ai pris pour point de départ les cgrps simples, le carbone, l'hydrogène, l'oxygène, l'azote, et j'ai reconstitué par la combinaison de ces éléments des composés organiques, d'abord binaires, puis ternaires, etc.. les uns analogues, les autres identiques avec les principes immédiats contenus dans les êtres vivants eux-mêmes.

Quelques développements sont ici nécessaires pour montrer la suite progressive de ces formations synthétiques. Les substances que l'on forme d'abord, par des méthodes purement chimiques, sont les principaux carbures d'hydrogène, c'est-àdire les composés binaires fondamentaux de la chimie organique. Pour les produire de toutes pièces, au moyen des composés minéraux et des éléments eux-mêmes, voici l'une des voies suivant lesquelles on peut procéder. On prend l'oxyde de carbone, c'est-ù-dire une sui)slance purement minérale, et, par le seul concours du temps et des affinités ordinaires, on combine cet oxyde de carbone avec les éléments de l'eau : on obtient ainsi un premier composé organique, à savoir l'acide formique. <]et acide, uni avec une base minérale, engendre un formiate; détruisant enfin le formiate parla chaleur, on oblige le carbone de l'oxyde île carbone el l'hydrogène de l'eau à se combiner à l'état naissant pour donner lieu à des carbures d'hydrogène. Ainsi se forment le gaz des marais, le gaz oléfiant, le propylène, etc. Des méthodes analogues permelieni d'obtenir les princi])aux carbures d'hydrogène au moyen des éléments; c'est le premier pas de la synthèse.

L(^s carbiucs d'iiNdroi^ène ainsi préparcs devienneul a leiu liMii II' pdiiil i|.' dc'pail rie l;i ^\ii(liè^c ilrs ,i|rno|s. \\<'i je i;a/

VVVIII IMROUUcriON.

des marais el l'oxygène, on forme l'alrool mélhyliciue ; avec- le gaz oléfiant et les éléments de l'eau, on forme l'alcool ordinaire; avec le propylène et les éléments de l'eau, on forme l'alcool propylique, etc.

Voilà par quelles méthodes générales j'ai opéré la synthèse des carbures d'hydrogène et celle des alcools. Ce sont les premiers produits de la synthèse, et les plus difficiles à réaliser. Les carbures d'hydrogène el les alcools, en effet, sont les plus caractéristiques peut-être parmi les composés organiques. Ils n'ont point d'analogues en chimie minérale, ils constituent la base de notre édifice, et ils deviennent le point de départ de toutes les autres formations. L'intervention des actions lentes, celle des affinités faibles et délicates, suffisent pour les obtenir. En s'appuyant sur les mêmes méthodes, on peut pousser plus avant; en effet, à mesure que l'on s'élève à des composés plus compliqués, les réactions deviennent plus faciles et plus variées, et les ressources de la synthèse augmentent à chaque pas nouveau. En un mot, dans l'ordre de la synthèse organique, le point essentiel réside dans la forma lion des premiers termes au moyen des éléments, c'est-à-dire dans celle des carbures d'hydrogène et des alcools : c'est elle qui efface en principe toute ligne de démarcation entre la chimie minérale et la chimie organique.

Celle formation est d'autant plus décisive, qu'elle permet de rattacher les nouveaux résultats avec les travaux accomplis jusqu'ici en chimie organique. En effet, les chimistes savent aujourd'hui produire, au moyen des alcools et des carbures, une multitude d'autres composés : tels sont les aldéhydes, premiers termes d'oxydation qui comprennent la plupart des huiles essentielles oxygénées; tels sont encore les acides organiques, si répandus dans les végétaux et dans les animaux. En combinant ces mêmes alcools et ces mêmes carbures avec les acides, on obtient les élhers composés, nouvelle catégorie de substances propres à la chimie organique, et qui se retrouvent dans la végétation. L'ensemble de ces résultats comprend la plupart des composés ternaires. On peut aller plus loin. En effet, les alcools, les aldéhydes, les acides, étant unis avec l'ammoniaque, donnent naissance à leur tour aux substances (jualornaires, formées do carbone, d'li\(lr<>gèno ,

INTRODUCTION. \XIX

tl'ox.> féerie el d'azole, o'esl-à-dire aux corps désignés sous les noms d'aniides el d'alcalis.

La synthèse étend ainsi ses conquêtes, depuis les éléments jusqu'au domaine des substances les plus compliquées, sans que l'on puisse assigner de limite à ses progrès. En effet, si l'on envisage par la pensée la multitude presque infinie des composés organiques, depuis les corps que l'art sait reproduire, tels que les carbures, les alcools el leurs dérivés, jusqu'à ceux qui n'existent encore que dans la nature, tels que les matières sucrées et les principes azotés d'origine animale, on passe d'un terme à l'autre par des degrés insensibles, el l'on n'aperçoit plus de barrière absolue et tranchée, que l'on puisse redouter avec quelque apparence de certitude de trouver infranchissable. On peut donc affirmer que la chimie organique est désormais assise sur la même base que la chimie minérale. Dans ces deux sciences, la synthèse, aussi bien que l'analyse, résultent du jeu des mêmes forces, appliquées aux mêmes éléments.

On voit ici quelle est la marche successive de la synthèse, comment elle permet de construire les fondements de l'édifice, et d'en asseoir les premières assises, en coordonnant les résultats nouveaux et les résultats acquis sous un même point (le vue el par une même méthode, comparable à celle de la chimie minérale. On voit aussi comment aux nouvelles mélliodes de formation synthétique répond une manière nouvelle d'envisager la science et des liens nouveaux et généraux entre les faits qui la constituent. Ce qui caractérise surtout ces nouveaux liens, ce nouveau point de vue, ce qui les distingue essentiellement des opinions passagères qui se sont succédé dans la science, c'est qu'ils ne reposent pas sur des conjectures, sur des présomptions plus ou moins incertaines, mais sur des faits réalisés. A.ussi les nouvelles vues permettentelles de constituer la science en dehors des systèmes incomplets el incertains qui sont fondés sur les procédés de décomposition. Enfin l'application aux substances naturelles des procédés généraux qui résultent de ce vaste ensemble d'idées et de travaux fournit aux travaux synthétiques une base chaque jour plus assurée. Elle permet dès aujourd'hui de former de toutes pièces un nombre immense de substances organiques:

XXX INTROOl.CTiON.

elle ouvre en même temps aux recheiclies luluros un cluinip illimité.

En effet, au delà de ce premier domaine conquis sur l'inconnu, et rattaché définitivement à la chimie minérale, s'étend la multitude des composés naturels qui n'ont pas encore été reproduits par l'art, ni même soumis à une étude analytique suffisante. Voilà quels corps il s'agit maintenant d'attaquer à l'aide des mêmes idées, des mêmes méthodes générales qui ont permis de former les composés fondamentaux. Déjà la synthèse pénètre dans ces nouvelles régions. La r(^produclion des corps gras neutres fournit l'exemple d'une classe entière de principes naturels de cet ordre reconstitués par les mêmes méthodes générales.

Ces faits, ces rapprochements féconds, ces vues et ces prévisions sont en partie réalisés, en partie appuyés sur des conjectures : on exposera les premiers avec toute la netteté que comportent des résultats, acquis; on signalera les seconds avec loule la réserve qu'exigent des problèmes aussi délicats et dont la solution se développe cluique jour sous nos yeux.

L'exposition générale des méthodes synthétiques donne lieu a un nouvel ordre de considérations, presque inaperçu jusqu'ici en chimie organique. En effet, on est conduit par là à formuler d'une manière générale toute une série de problèmes qui n'ont jamais été discutés d'une façon suivie et systématique : on veut parler des problèmes inverses. Ces problèmes se présentent à chaque pas dans les recherches synthétiques: il n'en est aucune qui ne repose sur leur discussion. Ils ont pour objet de renverser toute réaction, toute décomposition, et de remonter dans chaque cas des produits transformés aux substances primitives. Pour en bien faire comprendre la signification et la portée véritable, nous croyons nécessaire d'exposer avec détail les problèmes inverses dans quelques-unes de leurs applications particulières. Il s'agit des transformations réciproques entre les divers composés binaires (lu carbone: l'intiM-êt qui s'attache à leur étude est d'autant

iNTuobLcnio.N. xxxr

plus vil, qu'elle embrasse, entre autres résultais, la synthèse du gaz des marais.

Le carbone combiné avec l'oxygène forme l'acide carbonique; avec le soufre, il produit le sulfure de carbone; son union avec le chlore constitue, entre autres produits, le perchlorure de carbone; enfin la plus simple des combinaisons entre le carbone et l'hydrogène est le gaz des marais. Ces quatre combinaisons binaires du carbone renferment toutes le même poids de carbone dans un même volume de leurs vapeurs. Deux d'entre elles, l'acide carbonique et le sulfure de carbone, peuvent être obtenues par la combinaison directe de leurs éléments. Étant donnée l'une de ces quatre combinaisons binaires du carbone, il s'agit de produire à volonté les trois autres.

Commençons par le gaz des marais ; c'est le moins stable des quatre composés, celui qu'il est le plus facile de métamorphoser. L'action directe du chlore sur le gaz des marais, à la température ordinaire, le transforme en perchlorure de carbone; le soufre, agissant à la température rouge sur le gaz des marais, produit du sulfure de carbone; enfin il suffit de mêler l'oxygène et le gaz des marais, puis d'enilammer le tout, pour obtenir à l'instant de l'acide carbonique.

Cherchons maintenant à produire des changements analogues au moyen du perchlorure de carbone. En faisant agir ce corps sur un sulfure minéral, à la température rouge, on obtiendra du sulfure de carbone; en opérant avec un alcali, on produira de l'acide carbonique. 11 est même assez facile de changer le perchlorure de carbone en gaz des marais, en faisant agir peu à peu l'hydrogène sur le perchlorure, à la température du rouge sombre. On trouve ici une ressource nouvelle pour obtenir le gaz des marais par synthèse, puisque, pour arriver au but, il suffit d'obtenir d'abord le perchlorure de carbone.

Prenons le sulfure de carbone à son tour comme point de départ. Nous pourrons le changer en acide carbonique, sous l'influence de la potasse, surtout si nous faisons intervenir le concours de la chaleur. Avec ce même concours, le chlore donnera naissance au perchlorure de carbone. Enfin, si nous faisons agir à la fois le sulfure de carbone et l'hydrogène sul-

XXXII INTRODUCTION

furé sur un métal, à la température du rouge sombre, nous effectuerons la combinaison du carbone et de l'hydrogène naissant, et nous obtiendrons le gaz des marais. Voilà donc une première méthode pour réaliser la synthèse de ce gaz, puisque le sulfure de carbone peut être préposé au moyen de ses éléments.

Venons enfin à l'acide carbonique ; entre les quatre combinaisons binaires du carbone, c'est la plus stable; c'est celle qu'il est le plus difficile de transformer dans l'une quelconque des trois autres. Cependant on peut encore parvenir au résultat demandé. En effet, l'acide carbonique sera facilement changé en oxyde de carbone, et nous avons dit plus haut comment l'oxyde de carbone, réagissant à l'état naissant sur les éléments de l'eau, engendre le gaz des marais. Celui-ci obtenu, rien n'est plus facile que de préparer le chlorure de carbone et le sulfure de carbone. Le cercle des métamorphoses se trouve ainsi complètement parcouru.

On voit par cet exemple conmieni on peut obtenir tour à tour : i" les réactions directes produites en vertu des affinités les plus énergiques et des conditions de stabilité les plus simples; 2° les réactions inverses, développées dans des conditions indirectes, en vertu de l'état naissant. Les dernières réactions nous conduisent à résoudre un ]>roblèmc synthétique d'une grande importance. Voilà le type des méthodes inverses et de leurs applications.

Pour mieux préciser le point de vue général de cet ouvrage, il a paru nécessaire d'exposer dans l'introduction l'histoire résumée des développements de la chimie organique, et de dire comment les problèmes essentiels ont été envisagés aux différentes époques. Cet exposé historique a pour but principal de mettre en lumière les faits qui se rapportent à la décomposition et à la recomposition des matières organiques, à l'exclusion de tout ce qui se rattache à d'autres idées. En maintenant ainsi limité le champ de notre étude, nous pourrons montrer avec plus de netteté comment l'analyse est nécessaire pour