C2HC

C2 Cl4 — + 77°

Tous ces phénomènes, tant physiques que chimiques, varient donc d'une façon corrélative et sont en relation directe avec les quantités de chaleur dégagées.

Passons en revue les divers genres de substitution. Dans ce qui précède, nous avons remplacé l'hydrogène parle chlore dans le formène; mais on peut remplacer aussi l'hydrogène par un élément quelconque, brome, iode, etc. Il peut être aussi remplacé par un corps composé; nous reviendrons plus tard sur ce dernier sujet.

Jusqu'ici nous avons étudié seulement le formène, qui est le type des carbures saturés. Examinons maintenant ce qui arrivera avec un carbure non saturé, tel que l'éthylène. L'éthylène traité par le chlore donne lieu d'abord à un ordre de composés substitués parallèles aux dérivés du formène. Tels sont les composés :

C4H3C1 C4 II2 Cl2 C4HC13 C4C14

Mais, en même temps, l'éthylène est susceptible d'un deuxième ordre de réaction. 11 peut aussi donner les pro-

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duits d'addilion, c'est-à-dire de combinaison directe, formés par l'union du chlore à volumes égaux, soit av?c l'éthylène lui-môme, soit avec ses dérivés chlorés :

C'H3C1 + Cl2 C4H2GTS +C1!

C4HC13 + C12 C4C14 + Cl2

On voit donc qu'il y aura deux cas à envisager, suivant que l'on aura affaire à un carbure saturé ou à un carbure incomplet. Dans le premier cas, il n'y aura qu'un seul genre de réactions : réactions par substitution. Pour les autres carbures, il y aura d'abord ces réactions, et il y aura en outre des produits d'addition.

Tout ce que nous venons de dire relativement à l'éthylène doit être appliqué non seulement à l'hydrogène et au chlore, mais à un élément quelconque. Cependant, pour ne pas trop étendre le sujet et pour arriver à des notions plus claires, nous nous limiterons aux éléments fondamentaux. C'est ainsi que dans l'étude que nous ferons des principaux composés organiques nous aurons surtout à envisager les éléments suivants :

H Cl Br 1

Métaux Tous ces éléments pourront entrer dans les combinaisons par substitution ou par additiou.

L'oxygène en particulier se substitue dans les corps, soit à poids équivalents égaux, soit à volumes égaux. Voici un exemple relatif à son union avec l'éthylène, union susceptible d'avoir lieu directement avec le carbure libre et un corps oxydant, tel que l'acide chromique :

C4 H4 + O2 = C4 II4 O2 aldéhyde C4 H4 + O1 = C4 H4 O4 acide acétique.

De munie le soufre donne deux produits différents.

Les métaux se comportent en principe comme l'hydrogène tant par addition, niais surtout par substitution. Le potassium, par exemple, peut donner directement avec l'acétylène un corps substitué. Voici l'expérience : la réaction s'opère avec incandescence.

Cependant pour la plupart des métaux les substitutions ont lieu par voie indirecte, soit dans les carbures, soit dans les acides organiques.

Les corps composés aussi peuvent entrer en réaction avec les carbures d'hydrogène, soit par addition, soit par substitution; nous l'avons vu pour les acides chlorhydrique, bromhydrique, iodhydrique.

L'eau peut pareillement entrer en combinaison soit à équivalents égaux, soit à volumes égaux. Par exemple, l'éthylène :

C4 H4 + 110 donne l'éther C4 H4, HO C4I14+ 2110 donne l'alcool C4 H4, H2 O2.

De même pour l'acide sulfhydrique.

Le gaz ammoniac Azll3 peut aussi s'ajouter ou se substi-

tuer dans les carbures d'hydrogène : il forme par là des alcalis organiques.

On peut, en général, faire intervenir tous les corps simples de composés, éléments, bases, acides, etc., dans les réactions organiques, conformément aux principes précédents.

Tel est le tableau général des réactions que nous aurons à appliquer aux divers composés organiques.

Étant donné le tableau général des réactions que nous aurons à envisager dans l'étude des composés organiques, nous allons en faire une application spéciale aux carbures d'hydrogène. Parmi les quatre carbures fondamentaux, l'acétylène et le formène sont les termes extrêmes et représentent la limite de saturation du carbone par l'hydrogène et de l'hydrogène par le carbone. Ce sont donc là deux types fondamentaux qu'il convient d'étudier.

Entre les deux, et jouissant à la fois de ces deux propriétés, se trouve l'éthylène, dont nous ferons aussi une étude spéciale. Nous allons donc envisager successivement ces trois carbures.

Le formène, étant la limite de saturation du carbone pour l'hydrogène et pour les autres éléments, nous fournira le type des substitutions. Parmi celles-ci, nous ne considérerons, pour simplifier, que celles qui ont lieu à volumes gazeux égaux, et nous verrons comment, par ce moyen, nous pourrons obtenir les diverses classes de composés organiques et principalement les autres carbures.

Opérons d'abord la substitution avec les divers corps simples. Le chlore donne une série que nous avons déjà énuinérée : C2H3C1, C2H2C12, C'HCl3, CSC14.

On peut aussi dans C2H4 remplacer l'hydrogène par l'oxygène (à volumes égaux); ainsi O4 se substituant à H2 donne C2H2l04] l'acide formique. C'est le type des acides organiques.

On peut encore remplacer II2 par un égal volume d'un composé binaire, d'un hydracide par exemple H Cl; ce qui fournit C- H2 [H Cl]; nous obtenons ainsi le même corps que précédemment par la substitution du chlore à l'hydrogène.

Nous pouvons aussi remplacer l'hydrogène par l'eau et les corps analogues H202, H2 S2... par l'ammoniaqne et ses homologues Azll3, Ph H3... par les acides azoteux ou azotiques Az04H, Az06H, et en général par d'autres acides comme l'acide formique, l'acide acétique, etc.

Précisons davantage ces divers genres de substitution : nous obtiendrons ainsi les types des fonctions générales de la chimie organique ; c'est la base de notre classification.

1° L'acide chlorhydrique nous donne C2 H2 [H Cl] ; c'est un éther: c'est le type d'une classe de corps se comportant d'une manière particulière, comparables aux sels sous divers rapports, avec cette différence que le temps joue un rôle important dans les réactions de ces composés.

Les acides azoteux et azotique donnent les éthers méthylazoteux et méthylazotique. Avec d'autres acides, on obtient d'autres éthers, tous composés d'un type déjà si-

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gnalé et caractérisé par son aptitude à reproduire un acide et un alcool en fixant les éléments de l'eau.

C*-H2 [Az06H]; C2 H2 [C4 II4 04J ; C2 H2 [H2 O2]

tous engendrés par la substitution d'un acide à l'hydrogène du carbure

ou, ce qui revient au même, à l'eau de l'alcool.

2° L'eau donne le corps C2H2 [H202]; c'est un alcool; c'est le type d'une nouvelle fonction. Avec le formène nous avons obtenu L'alcool méthylique ; nous obtiendrions de môme les autres alcools en partant d'autres carbures.

3° L'ammoniaque, en se substituant à l'hydrogène H2 dans le formène, donne un alcali, la méthylamine : C2 H2 [Az H3] ; c'est le type des alcalis organiques.

U° La môme substitution, opérée dans les types oxygénés qui dérivent des acides, fournit les amides, qui diffèrent des sels ammoniacaux par les éléments de l'eau.

Nous avons ainsi parcouru la liste des fonctions organiques, éthers, alcools, acides, alcalis, etc.

5° Si l'on joint à ces composés ceux que donnent certaines combinaisons métalliques, telles que SbH3, As IP, on a les radicaux métalliques composés.

6° Nous avons signalé la génération des acides, par substitution oxygénée, tels que l'acide formique, C2II2[04].

7° Joignons ici les aldéhydes résultant d'une substitution oxygénée moins avancée C2H2[04].

Ces types, joints à celui des carbures d'hydrogène, qui engendre tous les autres, constituent les huit types fondumentaux, dans lesquels viennent se ranger tous les composés organiques.

En définitive, tous ces types dérivent des carbures par substitution et le corps substitué imprime au corps formé ses propriétés fondamentales : l'oxygène, générateur des acides, donne, par substitution, les acides organiques; l'ammoniaque donne les alcalis, etc.

Avant d'exposer les méthodes expérimentales qui permettent de réaliser ces synthèses au moyen d'un seul et môme carbure d'hydrogène, nous allons montrer qu'en appliquant les mômes règles de substitution et d'addition nous pouvons obtenir les autres carbures à l'aide du formène.

En effet, dans le formène C2I12 [H2], nous pouvons remplacer H2 par un carbure. Prenons le formène lui-même comme corps antagoniste, nous obtiendrons G2 H2 (G2 II4) ou C4H6 hydrure d'éthylène.

On peut aussi l'écrire (G2 H3)2 : on le nomme alors diméthyle; ceci n'est qu'une affaire de mots et nous ne prétendons pas représenter ainsi la constitution intérieure de ce corps.

Si, au lieu du formène, nous mettons en jeu un autre carbure, nous obtiendrons divers composés :

C2H2(G«H4), C2H2(C4II*), C2H2(C'2llc).

Tous ces carbures sont engendrés en vertu de la môme réaction fondamentale; ils dérivent du formène, carbure saturé, par la substitution d'un carbure à de l'hydrogène à volumes égaux.

Examinons-en de plus près les caractères chimiques.

Lorsque le carbure substitué à H2 est le formène luimôme, on a : CMI2(C2H4) ou G4 HG, c'est l'iiydrure d'éthylène. C'est, au môme titre que ses générateurs, un carbure saturé.

Or ce composé peut s'écrire à son tour G2H2(C2HS[H2]) et dans ce carbure, aussi bien que dans le formène primitif, on peut remplacer H2 par un volume égal d'oxygène O1; on a alors l'acide mélhylformique ou acétique. Si l'on remplace H2 par un acide, l'acide formique, par exemple, on obtient l'élher éthylformique Cs H2 (C2 H2 [C2 H2 O4]). Si l'on remplace H2 par II2 O2, on a l'alcool dimélhylique ou alcool ordinaire. L'ammoniaque donne pareillement un alcali, l'éthylamine. En un mot, nous avons une série de corps analogues à ceux que nous avions obtenus avec le formène. Ces corps, comparés avec les dérivés méthyliques de môme fonction, constituent ce qu'on appelle des corps homologues.

Ce n'est pas tout : dans l'hydrure d'éthylène, l'hydrogène peut encore être remplacé par du formène, ce qui fournit l'hydrure de propylène,

C'est là encore un carbure saturé en vertu de son mode même de génération. Il donne lieu pareillement à un acide, à un alcool, à des éthers homologues des dérivés forméniques. Il engendre à son tour un carbure par substitution forménique. Et ces substitutions se reproduisant indéfiniment, on obtient toute la série des carbures saturés donnant chacun lieu à un ensemble de dérivés homologues de ceux du formène.

Ce n'est pas tout. En effet, les substitutions forméniques n'ont pas lieu seulement dans le formène, mais aussi dans les carbures incomplets, non saturés, tels que l'éthylène et l'acétylène. Soit l'éthylène, par exemple C4U'. Substituons-le à l'hydrogène du formène, nous obtiendrons le propylène, carbure incomplet de môme ordre G2 H2 (G4 H*). Le carbure résultant de cette substitution possède le môme caractère, celui d'un carbure incomplet. A ce titre, il engendre à la fin deux ordres de dérivés, les uns, par substitution, analogues aux dérivés du formène; les autres, par addition, analogues aux dérivés de l'éthylène. On en conçoit facilement le détail.

Enfin à son tour le propylène GG 1115 peut donner, par substitution forménique, naissance à un nouveau carbure, jouant le même rôle que lui et que l'éthylène. Les carbures ainsi obtenus sont homologues et leur série porte le nom du premier carbure dont ils dérivent.

C'est ainsi que l'on a rangé les carbures en carbures forméniques, et hy lé niques, benzéniques, etc.

Nous voyons par là la génération de tous les composés organiques au moyen des carbures d'hydrogène et de leurs dérivés. C'est le tableau de toute la synthèse organique.

Nous allons préciser maintenant ces notions par quelques expériences, en envisageant la série des dérivés d'un seul et

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même carbure, tel que le formène. Nous partirons des dérivés chlorés du formène C2H3C1 et C'HCl3. Le premier peut s'écrire C2 H2 [H Cl]. Si l'on y remplace H Cl par 112 O2, on obtient l'alcool méthylique. Si l'on remplace H Cl par un acide, on aura un éther. Nous allons d'abord nous occuper de cette synthèse de l'éther méthylchlorhydrique.

Pour former le composé C2 II3 Cl, on mélange volumes égaux de formène et de chlore et on expose le tout à la lumière diffuse. L'action de la chaleur ou de l'étincelle électrique donnerait un dépôt de charbon et de l'acide chlorhydrique; mais il ne se fait pas par là de composé substitué C2 H3 Cl. De môme le soleil fait détoner le mélange, sans qu'il se forme de formène monochloré. Toutefois on obtient le formène monochloré après quelques jours d'exposition à la lumière diffuse.

Nous allons caractériser le formène monochloré par son action sur l'azotate d'argent après séparation du chlore, c'est-à-dire de l'acide chlorhydrique, par un alcali. Au contraire, si on le dissout simplement dans l'eau, il ne trouble pas immédiatement le nitrate d'argent. Mais si on l'enflamme, l'acide chlorhydrique régénéré précipite du chlorure d'argent.

Expliquons les diverses circonstances qui viennent d'être signalées d'après les données thermochimiques qui président à ces réactions :

C2 H4 + Cl2 = C2 H3 Cl + H Cl dégage + 32e

- (C2 H4) + Cl2 = - cs + 2 H Cl dégage + 35e

Ce dernier nombre, plus considérable que le premier, explique la tendance que possède le mélange à se décomposer suivant la deuxième réaction.

Nous avons ainsi réalisé la formation du formène monochloré, nous le prendrons maintenant comme point de départ de la synthèse de l'alcool méthylique.

On peut obtenir le formène monochloré, C2H3C1, par l'action du chlore et du formène. Nous l'avons brûlé, et, dans les produits de sa combustion, nous avons mis en évidence la présence de l'acide chlorhydrique, au moyen du nitrate d'argent. Il faut, pour que cet essai soit caractéristique, que la combustion ait été faite en présence d'un excès d'air. Une combustion incomplète, en effet, produit de l'acétylène, qui donne aussi avec l'azotate d'argent un précipite blanc.

Faisons l'expérience, par exemple, avec de l'éthylène. Use forme par sa combustion incomplète, en présence du nitrate d'argent, un précipité blanc d'acétylure : c'est le composé C4HAg20, HO qui se forme. Ce composé se distingue par sa solubilité dans l'acide nitrique légèrement chauffé.

Celte cause d'erreur n'est pas la seule ; si l'on opère avec un composé azoté, on peut avoir aussi de l'acide cyanhydrique.

Pour éviter ces causes d'erreur, avant de traiter par le nitrate d'argent, la liqueur ayant dissous les gaz, on la porte

pendant quelques instants à l'ébullition. Dans ces conditions, l'acétylène et l'acide cyanhydrique s'en vont seuls; l'acide chlorhydrique reste, grâce aux combinaisons qu'il forme avec l'eau et qui sont fixes dans ces circonstances. Ayant obtenu le formène monochloré, que nous écrirons C2 II2 [Il Cl], nous y remplacerons H Cl par les éléments de l'eau C2 II2 [II2 O2]. Nous aurons ainsi l'alcool méthylique, pour cela nous emploierons la potasse :