L'atomicité dépend de la nature des corps

— L'atomicité n'est pas plus que le poids atomique et l'affinité, livrée aux caprices du hasard ou des circonstances variées dans lesquelles s'exerce l'activité de la matière. Plusieurs chimistes de valeur, dont l'opinion toutefois n'a point prévalu, lui ont même attribué une constance absolue.

Aujourd'hui tous les auteurs admettent qu'elle est susceptible de certaines variations, dans des limites déterminées et parfois même très restreintes.

Toute théorie qui prétend expliquer le fait de l'atomicité ou de la valence des corps, a donc une double tâche à remplir : elle doit d'al)ord justifier la constance de cette propriété, et

') R.\MSAV, L.i chimie moderne, t. 1, p. 1.^6. Paris, Gautliit- r-Villars, 1909.

de plus, rendre compte de ses variations, de manière que les exceptions n'entraînent pas la juine de la loi reconnue.

Examinons si les principes de la cosmoloijie scolastique satisfont à cette double condition.

Le composé chimique, avons-nous dit, est le but primordial vers lequel convergent les corps simples, chaque fois que, dociles aux sollicitations de leurs affinités mutuelles, ils déploient les plus puissantes énergies de leur être. Lui seul. dit Aristote, fixe le terme de leur tendance native.

C'est aussi, à raison de ce rôle, que le composé forme un type nettement défini, d'une physionomie invariable, toujours et avant tout dépendante de la nature des générateurs. Qu'arriverait-il, en effet, si toutes les circonstances infiniment changeantes de la combinaison pouvaient exercer une influence réelle sur la constitution du composé ? Au lieu d'être une fin naturelle pour les corps qui l'engendrent, il serait un produit du hasard aussi variable que le milieu oii il prend naissance — hypothèse condamnée d'avance par les faits.

Or, la nature d'un composé ne dépend pas seulement du caractère des composants, mais aussi, et pour une large part, du nombre d'atomes qui les représentent. Citons, entre mille exemples, la combinaison du chlore et du mercure. Ces éléments constituent par leur union deux composés très distincts, l'un le chlorure mercurique HgCl^, l'autre le chlorure mercureux Hg CI . Cependant, la diversité spécifique de ces deux chlorures tient à une simple différence dans le nombre d'atomes de mercure.

Mais ce nombre d'atomes d'où dépend-il ? De l'atomicité, puisqu'il en est la mesure.

L'atomicité relève donc, elle aussi, de la nature des générateurs '). Elle jouit avec le composé chimique d'une même

') Nernst, Trailé de chimie générale, t. I, p. 323. « L'intensité de cette action, dit-il, dépend dans une large mesure de la nature des atomes entre lesquels elle s'exerce, aussi du nombre et de la nature des autres aton < s qui se trouvent dans l'édifice moléculaire. »

constance, vu qu'elle en est une des causes déterminantes, et doit avec lui se rattacher à une même source originelle.

253. Variations de l'atomicité. — Il ne faudrait pas s'imaginer cependant, qu'appuyée sur un tel fondement, cette propriété soit exempte de toute variation.

Si la complexité atomique des composés, expression réelle de l'atomicité relative, a pour cause éloignée la nature des composants, elle a aussi pour cause prochaine les attractions et les répulsions exercées par les agents immédiats de la combinaison. Car, ne l'oublions pas, les phénomènes chimiques sont des actions de contact, et le contact entre tel nombre déterminé d'atomes plutôt qu'entre tel autre, suppose l'intervention de forces appropriées.

Sans doute, les forces qui président au rapprochement des atomes et préparent de la sorte leur fusion définitive en un corps nouveau, émanent comme les autres du fonds substantiel de l'être. Elles demeurent sous sa dépendance, suivent ses directions, règlent leur mode d'activité d'après ses exigences naturelles ').

Mais, comme il a été dit plus haut, il importe de ne jamais perdre de vue, que toutes les forces de la nature, sans exception, sont destinées à s'exercer au sein des vicissitudes infiniment variées de la matière, et qu'une absolue indépendance à l'égard de ces milieux ne serait ni intelligible, ni compatible avec les caractères de l'ordre cosmique. Aussi, dans certains cas, la force antagoniste par excellence, la chaleur, diminue l'atomicité en exaltant les forces répulsives. Parfois elle assure la prédominance des attractions sur les répulsions et favorise

') « Chaque atome a cvidemnient, en dehors des actions spécifiques qu'il peut exercer sur des groupements voisins, une propriété particulière, la valence, qui est douée de la qualité du nombre et de celle d'orientation. O'oCi vient cette propriété mystérieuse de la matière .' Nous ne le savons pas, nous ne la connaissons pas dans sa nature. » Freunuler, L>i sléréochiinie, p. 65. Paris, G. Carré et Naud, 1901.

le contact. Parfois encore l'excès de l'une des masses réagissantes suffit k modifier la complexité atomique de la combinaison.

Quoi qu'il en soit, le cercle restreint de ces variations et les circonstances déterminées où elles se produisent, montrent une fois de plus combien il est indispensable de rattacher la constance relative de l'atomicité aux principes fonciers des agents chimiques.

Actuellement, on cherche à rendre compte de l'atomicité en faisant appel à la théorie électronique.

Quel sera le résultat de ces tentatives ':' Nous l'ignorons ; mais ce qui nous paraît certain, c'est que l'échange ou l'union d'électrons, en laquelle on fait consister l'exercice de l'atomicité, revêtira toujours le caractère de constance relative.

Du point de vue cosmologique, le problème restera donc ce qu'il est aujourd'hui ').

254. Application de l'hypothèse scolastique aux combinaisons des corps saturés ;. — Le mécanisme, on s'en souvient, se heurte, dans l'interprétation de cette sorte de composés, à d'insurmontables difficultés.

Le cas typique qu'il avait lui-même choisi comme exemple est la formation du carbonate calcique CaC03 à l'aide de deux molécules respectivement saturées CO et CaO. Aucun de ces corps, semble-t-il, ne tend à une union nouvelle, puisque leurs atomes constitutifs ont dépensé, en s'unissant, toutes leurs atomicités disponibles. Conmient donc les river l'un à l'autre ? On eut recours à une hypothèse subsidiaire, celle de « l'échange d'atomicités ».

') ('fr. D. Nys, Cosmologie, tome I^"", § 4. L'atoiiiùilé on la valence.

2) La combinaison des corps salures n'est pas un fait exceptiornel. L'ammoniaque nous en donne, à elle seule, de très nombreux exemples. Elle s'ajoute directement à tous les acides de la chimie minérale et organique, et forme une classe de composés additionnels aussi importants que variés.

Ces complexes, formés par l'union de composés saturés, sont appelés combinaisons violéctilaires.

D'après cette conception mécanique, les atomes immuables des générateurs n'acquièrent point, pour la circonstance, de capacité nouvelle ; ils se contentent de diviser leurs mouvements, d'en faire une juste répartition sur les voisins qu'ils ont mission d'enchaîner, limitant le partao-e aux strictes nécessités de l'union.

Nous avons vu l'illogisme, l'arbitraire, ou mieux l'impossibilité physique de cette h3'pothèse.

Combien simple, au contraire, et plus scientifique est la théorie qui accorde à chaque espèce chimique une nature réellement spécifique !

Avec elle, regardez les deux molécules d'ox^'de de calcium CaO et de gaz carbonique CO^ comme deux êtres nouveaux, doués chacun d'unité essentielle. Aussitôt toute difficulté s'évanouit, et le cas présent rentre sous la loi générale qui régit la combinaison des corps hétérogènes.

CO^ est un être proprement dit, dans lequel un seul principe spécifique a ramené à l'unité les bases matérielles du carbone et de l'oxygène. Issu de ces éléments à la suite d'altérations profondes, il en contient les virtualités tempérées ; mais, comme tout être, il a sa nature propre, son inclination foncière ou son affinité, des propriétés chimiques et physiques, prêtes à s'exercer dans les conditions voulues.

Cette molécule est saturée, si l'on veut désigner par là que le carbone se trouve associé à la quantité maximale d'oxygène dont il est susceptible. Mais l'état de saturation réciproque de ces atomes n'enlève point au composé comme tel l'aptitude à se combiner avec à! antres espèces. Il y a ici deux points de vue essentiellement distincts, parfaitement compatibles entre eux, à condition de sacrifier la persistance actuelle des atomes dans le composé au profit de la thèse de l'unité. La molécule devient alors une espèce déterminée qu'il serait illogique de priver, soit d'affinité, soit d'une certaine capacité de combinaison.

Tout ce que nous avons dit de cette première molécule CO , s'applique au même titre à la seconde CaO.

Mettons donc ces deux corps en présence l'un de l'autre. Poussés par leurs affinités mutuelles, ils réagiront comme le feraient deux corps simples, et donneront naissance, en perdant leur individualité respective, à un substitut unique, le carbonate de calcium '). «

Absence de toute hypothèse subsidiaire, application de la loi commune dans toute sa simplicité primitive, telle est la caractéristique de ce fait.

§ 4 La co7nbinaison

255. Distinction essentielle entre la combinaison et les actions physiques. — Les physiciens et les chimistes s'accordent à établir entre leurs sciences respectives

') On touche ici du doigt le vice radical du mécanisme dans l'explication de ces phénomènes. Après avoir rejeté l'unité du composé, ce système se vit en effet dans la nécessité de reporter sur les atomes individuels les propriétés qui semblaient cependant appartenir au résultat de leur union. Dès lors, l'ajoute de nouveaux corps à des atomes déjà saturés devenait impossible, à moins de greffer sur la théorie ancienne l'hypothèse nouvelle de l'échange d'atomicités.

Il est intéressant de constater <n qu'en ces derniers temps on a fait beaucoup de tentatives pour soumettre les combinaisons moléculaires à un schéma de valences, en admettant... qu'entre les molécules s'exercent des forces analogues à celles qu'on a supposées pour expliquer la saturation réciproque des atomes ». Cfr. Nerxst, Traité de chimie générale, t. I, p. 328. Paris, Hermann, 1911.

Cet auteur distingue différentes espèces de combinaisons, et il ajoute : « Si les molécules d'une combinaison peuvent exister à l'état de gaz ou de dissolution, et en général, à l'état amorphe, nous sommes bien obligés d'admettre une action des valences pour maintenir l'assemblage, sans quoi le mouvement thermique des molécules amènerait la séparation des composants. »

une distinction profonde '). Cependant toutes les différences jusqu'ici présentées à l'effet de délimiter ces deux domaines, ne visent-elles pas des traits accidentels qui laissent soupçonner une cause plus intime de différenciation ?

S'inspirant des faits eux-mêmes, Aristote et son école ont mis en relief cette cause cachée. Le mixte inorganique, dit le philosophe, est la fusion de tous les générateurs en un être unique, en une espèce nouvelle dans laquelle les éléments ne possèdent plus qu'une existence virtuelle. A la différence du mélange et des phénomènes physiques qui ne dépassent point la sphère des modifications accidentelles, la combinaison atteint la substance même des êtres et la transforme en une unité supérieure.

La chimie peut ainsi se définir : l'étude des transformations

') Cfr. Nernst, Traité de chimie gêtiêrale, T* partie, pp. 35-38. Paris, Hermann, 191 1. — R.\MS.\Y, La chimie moderne, 2'^« partie, p. i. Paris, Gauthier- Villars, 191 1. — Cfr. Job, Chimie (De la méthode dans les sciences), pp. 184- 191. Paris, Alcan, 1910. « Les espèces, dit Job, ne sont pas persistantes, elles peuvent apparaître ou disparaître. Et tel est le caractère de la transformation chimique ; c'est un changement discontinu qui détruit complètement certains êtres et qui en fait naître de nouveaux. Voilà un fait de première importance : nous pouvons créer des eipèces », p. 165. — Ostwald, IW/iirsungen iiher Naturphilosophie, S. 287. Leipzig, Veit, 1902. « On dit, d'ordinaire, que les éléments persistent dans les composés. Cette expression doit être prise, non point dans son sens obvie, mais dans un sens plus restreint. En général, les combinaisons chimiques s'accompagnent de changements complets des propriétés. Il suffit, pour s'en convaincre, de comparer, d'une part, le sodium et le chlore, et d'autre part, le sel de cuisine qui en résulte. Et comme chaque élément est déterminé par la somme de ses propriétés, il ne peut être question, si l'on se place au point de vue des propriétés, de la persistance des éléments dans le composé chimique. Bien plus, cette persistance consiste exclusivement dans la possibilité pour l'élément de pouvoir réapparaître, au sortir de ses combinaisons, en quantité inchangée. >■>

Si, au point de vue purement thermodynamique, les phénomènes chimiques et physiques nous offrent certaines analogies frappantes, il reste vrai, qu'à tous les autres points de vue, ces deux sciences conservent leurs caractères distinctifs. « Le discontinu retrouve alors son rôle, écrit encore Job, et la chimie qui semblait se fondre dans la physique reprend son véritable caractère. » Cfr. op. cit., p. 191. — Cfr. U. Nys, Cosmologie, t. I, pp. 129-131.

essentielles de la matière considérées au point de vue de leurs manifestations sensibles.

Caractériser de la sorte l'acte de la combinaison, c'était, on le devine, justifier à l'avance toutes les distinctions établies par la science moderne entre la chimie et la physique.

1° Les phénomènes chimiques, dit-on, sont spécifiques ; ils revêtent dans chaque corps une physionomie spéciale. Au contraire, les phénomènes physiques sont .généraux ou ne varient guère malgré la diversité des substances qui en sont le siège. Peut-il en être autrement, si les premiers entraînent un changement de nature, tandis que les seconds n'effleurent que l'écorce de l'être ?

2° En chimie, ajoute-t-on, les changements sont permanents. En physique, ils sont d'ordinaire transitoires.

L'oxyde de mercure, HgO, ne possède aucune aptitude à revenir à son état initial, c'est-à-dire à rendre de lui-même la liberté à ses constitutifs, même quand la cause occasionnelle de la combinaison a disparu. Par contre, l'eau volatilisée reprend spontanément son état liquide dès qu'on la soustrait à l'action de la chaleur.

N'est-ce pas encore une des conséquences prévues de la distinction mentionnée ?

Comme toute espèce chimique, l'oxyde de mercure a une tendance à la stabilité ; il ne peut perdre sa nature et ses propriétés inhérentes, à moins que des causes dissolvantes, supérieures aux énergies qui ont concouru à sa formation, ne viennent le détruire.

Mais dans tous les changements où l'être conserve son entité substantielle et ses exigences naturelles, — tel est le cas de l'eau gazeuse — le corps doit, d'évidence, réintégrer son état normal ou abandonner ses propriétés d'emprunt aussitôt que la cause qui les lui communique cesse de l'influencer.

3° Enfin, continuent les chimistes, les altérations produites par la combinaison sont plus profondes que les altérations physiques.

De nouveau, étendez les premières à la substance des êtres, et la distinction d'ordre s'impose. Maintenez, au contraire, avec les mécanistes, sous les deux espèces de changements l'immutabilité substantielle du corps, et l'opposition se réduit à une simple différence quantitative.