CHAPITRE PREMIER NOTIONS GÉNÉRALES

L'activité chimique de la lumière se manifeste dans une nauliitude de phénomènes, les uns physiologiques, essentiels pour l'étude scientifique des plantes et des animaux, aussi bien que pour l'hygiène et l'agriculture; les autres purement chimiques, et sur lesquels repose toute la photographie et la conservation des peintures. C'est sur l'action chimique de la lumière, en particulier, que reposent les problèmes relatifs à l'emmagasinement des énergies naturelles à la surface de la terre, par les végétaux actuels et les animaux qui s'en nourrissent, aussi bien que par les végétaux fossiles, origines de la houille et des combustibles analogues. J'ai exécuté un grand nombre d'expériences sur ces questions, qui touchent de si près à l'étude de la végétation naturelle. Avant d'exposer ces expériences, résumons quelques principes généraux de photochimie.

La lumière, en arrivant à la surface des corps, est en partie diffusée, en partie absorbée, et, si la substance est

tiSO LIVRE II. — CHAP. I.

transparente, en partie transmise. L'absorption est superficielle dans les substances opaques; elle se manifeste dans toute la masse des corps transparents. Elle peut développer, soit de la chaleur, soit une modification moléculaire, soit une réaction chimique.

C'est ainsi que la lumière produit des décompositions chimiques, des combinaisons chimiques, des changements isomériques, etc. La force vive des vibrations éthérées, qui donnent lieu aux phénomènes lumineux, se communique donc, dans certaines réactions, à la matière pondérable. Mais, si cette communication est certaine, les mécanismes suivant lesquels elle s'accomplit sont demeurés obscurs jusqu'à présent, malgré les innombrables expériences des physiciens et des photographes .

On sait seulement que chaque réaction chimique particulière a lieu sous Tinfluence d'un certain nombre de groupes de rayons, distribués dans le spectre. Les rayons violets et ultra-violets sont surtout efficaces, pour le plus grand nombre des cas ; ce qui leur a fait donner le nom de rayons chimiques. Mais les autres radiations interviennent aussi au cours de cet ordre de phénomènes.

Ajoutons encore que, d'après Herschel, une matière colorante sensible à la lumière est détruite en général par les rayons lumineux qu'elle absorbe, c'est-à-dire par les rayons de la couleur complémentaire à celle que ladite matière réfléchit : circonstance qui paraît de nature à jeter quelque jour sur le caractère mécanique des actions photochimiques.

Les transformations chimiques produites par la lumière peuvent être distinguées en réactions endothermiques et réactions exothermiques.

i^ Réactions exothermiques, — Telles sont : la formation de l'acide chlorhydrique,au moyen du chlore et de l'hydrogène;

La formation des produits chlorés, au moyen du chlore et des composés hydrogénés ;

Les phénomènes d'oxydation, si employés en photographie, phénomènes développés, soit par l'oxygène libre, soit par les agents oxydants (acide chromique, chlore et eau, etc.);

La réduction des sels d'argent, d'or, de mercure, de peroxyde de fer, etc., opérée avec le concours d'un composé organique, ou de toute autre substance oxydable ;

La décomposition du gaz iodhydrique, etc.

Dans ce groupe de réactions, la lumière met en jeu le phénomène chimique ; elle réalise le travail préliminaire, indispensable pour déterminer la plupart des réactions. Mais ce ïi'est pas elle qui effectue le travail principal, c'est-à-dire qu'elle ne produit pas la chaleur développée dans la réaction, la lumière, en un mot, joue un rôle analogue à celui d'une allumette, qui servirait à incendier un bûcher.

2* Réactions endo thermiques. — Au contraire c'est la lumière, ou plus précisément Vacle de V illumination^ qui effectue le travail nécessaire pour décomposer le chlorure d'argent en chlore et argent libre (ou sous-chlorure) ; le protoxyde de mercure, en bioxyde et mercure métallique. De même la lumière décompose l'acide carbonique, avec production d'oxygène libre, dans les organes où s'effectue la nutrition végétale.

Il est capital de faire la distinction précédente, toutes les fois que l'on discute le travail chimique de la lumière. Ces notions s'appliquent notamment aux tentatives qui ont été exécutées pour mesurer l'action photochimique ; tentatives dans lesquelles on a pris presque toujours pour base des mesures une réaction exothermique : ce qui est contradictoire avec le but que l'on voulait atteindre.

Par exemple, on a essayé cette mesure en opérant sur un mélange d'hydrogène et de chlore et en déterminant les

(juantités d'acide chlorhydrique formées dans des circonstances données. Bien qu'une semblable méthode puisse, à la rigueur et lorsqu'on l'emploie avec une extrême précaution, donner des résultats comparatifs, cependant elle est incorrecte en principe. Les résultats qu'elle fournit sont du même ordre que ceux qu'on obtiendrait si l'on voulait déterminer la quantité de chaleur produite par la combustion du soufre d'une allumette, en pesant le bois brûlé dans le foyer auquel cette allumette communique le feu. En effet, pendant la réunion du chlore avec l'hydrogène, la combinaison développe un travail positif énorme; travail qu'il est impossible de séparer, et même de distinguer du travail de la lumière, lequel est incomparablement plus petit : dès lors comment prétendre mesurer ce dernier?

La même critique est applicable aux essais dans lesquels on a cherché à mesurer le travail photochimique par une réaction d'oxydation, nécessairement exothermique, telle que l'action des persels de fer sur l'acide oxalique et les corps analogues.

Pour arriver à la solution du problème, il faudrait évidemment choisir un phénomène tout différent, c'est-à-dire une (combinaison ou une décomposition susceptible de se produire avec absorption de chaleur; en un mot, une réaction dans laquelle la lumière fût la cause efficiente de la réaction. Mais il n'est pas facile de trouver une semblable réaction, surtout si on veut la réaliser dans des conditions telles qu'elle se prête à des mesures comparatives.

En effet, on rencontre ici une nouvelle difficulté. Les diverses radiations lumineuses, nous venons de le dire, ne sont pas également efficaces pour produire un même phénomène chimique : chacune d'elles produit un certain effet, à l'exclusion des autres. Par exemple, la décomposition de

acide carbonique par les parties vertes des végétaux est urtout effectuée au moyen des rayons rouges et jaunes ; andis que la décomposition du chlorure d'argent est surtout îlVectuée au moyen des rayons violets et ultra- violets. Les résultats obtenus dans Télude d'une réaction ne sont donc applicables qu'à cette réaction même et aux radiations efficaces pour la produire, mais non aux réactions photochimiques en général.

Ce n'est pas tout : l'énergie des radiations lumineuses absorbées pendant une réaction chimique, n'est pas consommée en totalité par le travail chimique ; car il se produit d'ordinaire quelque échauffement simultané. En outre, et ceci est plus grave, une portion de la lumière reparaît souvent sous la forme de rayons d'une réfrangibilité différente : comme on l'observe dans l'étude des substances fluorescentes, substances spécialement sensibles aux actions photochimiques. Bref, comme il arrive dans la plupart des transformations des forces naturelles, l'énergie de la lumière ne se change pas purement et simplement en énergie chimique ; mais elle éprouve à la fois plusieurs transformations distinctes. Malgré ces difficultés, il est du plus haut intérêt de posséder quelques mesures capables d'établir une certaine relation entre la force vive perdue par le fluide éthéré et le travail chimique que cette force vive a produit. J'indiquerai dans le second chapitre les essais que j'ai faits dans cette direction, qui se rattache de si près à la connaissance de l'influence de la lumière sur les êtres vivants.

Pour bien définir le problème, passons en revue les j)rincipales réactions chimiques déterminées par la lumière, en insistant sur leurs caractères les plus généraux. Ce sont, je le répète, des transformations isomériques, des combinaisons, des décompositions et des réactions plus compliquées.