Caractères scientifiques de l'atomicité. — « La

valence, écrit M. Bru3^1ants, a fait l'objet ces dernières années, d'un grand nombre de travaux ; et elle est, à l'heure actuelle, une des notions les plus discutées en chimie. On a proposé des théories nombreuses dont les points de départ sont souvent très différents et même contradictoires » ^).

') « [,a tendance des théories de la jeune physique est d'identifier la matière et l'électricité; l'idée fondamentale de Bersélius doit inévitablement être reprise. » — Cfr. Urbain et SÉx"^éch.\l, Introduction à la chimie des complexes, p. 99. Paris, Hermann, 1913.

-) Cfr. Ramsay, Li chimie moderne, i"'' pirtie, p. 71. Paris, Gauthier-Villars, 1909.

^) Bauvr^ANTS, La valence chimique (Revue des Questions scientifiques, janvier-avril 1912), p. 125. Cette étude est l'une des plus complètes qui aient

En fait, on compte actuellement plus de vingt théories dont chacune a ses partisans et ses adversaires, bien que la théorie de la valence la plus accréditée demeure la théorie électronique ou corpusculaire ').

Quoi qu'il en soit de ces multiples essais d'explication, la valence présente certains caractères généralement admis par les chimistes. Résumons-les brièvement.

1° A parler rigoureusement, l'atomicité n'est pas une force, mais une simple mesure de l'équivalence des atomes, ou mieux, de leur capacité atomique ^).

Lorsque le chimiste affirme que le soufre est bivalent relativement à l'hydrogène, il n'émet aucun jugement sur l'intensité de l'action qui doit unir ces deux corps. Que cette activité soit énergique ou faible, la bivalence du soufre n'en sera pas moins sauvegardée,"^car elle signifie simplement que, dans les conditions normales, un atome de cet élément se trouve complètement satisfait dès qu'il se trouve uni à deux atomes d'hydrogène. C'est, en un mot, la mesure de ses exigences, de sa capacité de saturation.

2° Il en résulte que l'atomicité diffère essentiellement de l'affinité chimique.

été publiées sur cette matière. Elle comprend quatre articles : janvier 1912, pp. 125-163 ; avril 1912, pp. 51 1-539 ; juillet 1912, pp. 109-146 ; octobre 1912,

pp. 535-563.

') Cfr. Herz, Lus bases physico-chimiques de la chimie analytique, pp. 48 et suiv. Paris, GauthierVillars, 1909. « Le nombre de valences que possède une particule réagissante, dit-il, est égal au nombre d'électrons que lui attribue la théorie de la dissociation électrolytique. Cette coïncidence entre l'atomicité et la charge électrique est tout à fait digne d'attention, car elle semble de nature à conduire à l'identification des valences et des électrons. » — Le- MOINE, L'évolulion de la chimie physique (Revue des Otustio7is scientifiques, janvier 1913), p. 82. — C. Marie, Revue annuelle de chimie physique (Revue générale des Sciences, 30 mai 191 1), pp. 44 et suiv. — RaMS.W, La chimie moderne, i^o partie, pp. 55 et suiv. — Kaui-fmanx, Die Valeyizlehre. Stuttgart, 191 [. — Perrin, Les atomes, p. 64. Paris, Alcan, 1913.

2) Gautier, Cours de chimie, i vol., p. 40. Paris, Savy, 1887.

Comme l'indique son synonyme «force élective», l'affinité désigne à la fois le principe régulateur des réactions chimiques et l'énergie qui s'y déploie. L'atomicité, au contraire, ne peut revendiquer aucun de ces titres. Bien plus, en général, les corps simples les plus actifs se distinguent par leur petite atomicité.

3° L'étude comparative des combinaisons établit d'une manière péremptoire que les corps n'épuisent pas toujours leur capacité de saturation.

Le phosphore, par exemple, qui peut se combiner facilement à cinq atomes de chlore, PhClj, se contente aussi parfois de trois ; le carbone, dans le gaz carbonique, est rivé à deux atomes d'oxygène, CO^, tandis que dans l'oxyde de carbone, CO, il n'est uni qu'à un seul atome de ce corps. Les faits de ce genre sont même nombreux en chimie.

4° Enfin, bien que l'atomicité d'un élément ne jouisse pas d'une constance absolue, il serait faux d'en conclure qu'elle se trouve livrée aux caprices du hasard. Elle dépend de la nature des éléments auxquels on l'attribue, mais subit cependant, dans des limites déterminées, l'influence de causes extrinsèques, telles la pression, la température, la nature des autres éléments avec lesquels ils se combinent '). L'atomicité présente donc le caractère d'une propriété relativement constante et caractéristique de chaque corps ^).

« Le nombre de valences qu'un atome utilise dans l'assemblage moléculaire, écrit Xernst, de même que l'intensité avec laquelle ces valences maintiennent les liaisons, est variable entre

') LoTHAR Mever, Les théories viodcrnes de la chimie, i vol., p. 436. Paris, G. Carré, 1889.

^) Bruylants, La valence chimique (Repue des Questions scientifiques, janvier-avril 1912), p. 127. « La notion de valence, dit-il, est moins ancienne (que la notion d'affinité). Et pourtant cette propriété élective, un des attributs les plus caractéristiques de l'atome, etc. »

certaines limites... ce qui ne diminue guère la grande importance de la théorie de la valence pour la systématique » ').

Selon M. Meyerson, « l'atomicité ou la valence est une expression de l'affinité, la propriété la plus intime des atomes chimiques, celle par laquelle, en définitive, les autres doivent s'expliquer » ^).

Restreinte à ces principes généraux, la théorie de l'atomicité est à l'abri de toute critique, parce qu'elle est l'expression S}^thétique des données de l'expérience.

60. Le mécanisme n'explique pas la constance relative de l'atomicité. — Avant d'étudier les applications de la théorie, remarquons d'abord combien la constance relative de l'atomicité parait peu conciliable avec les principes du mécanisme.

Pour ne citer qu'un exemple entre mille, examinons la combinaison du chlore et du sodium ^).

1) Nerxst, Traité de chimie générale, i*"^ partie, p. 325. Paris, Hennann, 191 1.

■^) Meyersox, Identité et réalité, p. 262. Paris, Alcan, 1912.

3) Les métaux alcalins sont tous monovalents dans la grande majorité des composés qu'ils forment. Les métaux alcalino-terreux, Ca, Sr, Ba, fonctionnent presque toujours comme des éléments bivalents. Il en est ainsi duCd,duZnet duMg.Le Znest même toujours bivalent dans tous les composés organo-zinciques.Le Bo agit généralement comme un élément trivalent. D'autres, tels le Hg et le Cu, forment deux sortes de combinaisons oii ils sont monovalents ou bivalents. Le C, le Si et le Zr se montrent tétravalents dans la plupart de leurs combinaisons. L'As, le Sb, le Bi et le Ph, se comportent d'ordinaire comme des éléments tri ou pentavalents. Quelques-uns ont une valence plus variable, tels sont le S, le Se. le Te et le Mo. Notons enfin que le Cl,leBretriosont exclusivement monovalentsvis-à vis des éléments ou radicaux positifs, mais que, par rapport aux radicaux et éléments négatifs, leur valence est variable, bien qu'elle ne dépasse point 7 unités. Cfr. Bruvi.ants, La valence chimique {Revue des Questions scientifiques, juillet-octobre 1912).

L'étude de la valence dans les complexes minéraux, c'est-à dire dans les composés riches en atomes et radicaux divers, présente des difficultés spéciales. Cette étude n'est encore qu'ébauchée. La théorie explicative la plus accréditée, qui est celle de Werner, maintient les variations de la valence

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Quelles que soient les circonstances de cette réaction, jamais le composé qui en résulte ne contient plus de deux atomes, comme le prouve la formule NaCl. Il existe donc entre les masses atomiques associées un rapport très simple et invariable.

Sans doute, il est aisé de dire avec les partisans du mécanisme, que l'atomicité relative de ces deux éléments ne comporte point d'autre rapport. C'est l'affirmation pure et simple du fait. Mais ce qu'il s'agit d'expliquer, c'est la raison de sa constance.

Or, à s'en référer uniquement aux mouvements atomiques des corps réagissants, non seulement on n'y découvre aucune cause de la stabilité du rapport, mais la possibilité d'une variation constante paraît évidente '). A combien d'influences diverses, en effet, le chimiste ne peut-il pas les soumettre ?

Cette difficulté, Lothar Meyer lui-même la reconnaît : « Si maintenant, dit-il, nous cherchons l'explication de cette propriété étonnante, par suite de laquelle tel atome ne peut s'unir qu'à un seul autre, tandis que tel autre peut en réunir deux, tel

dans des limites relalivement éiroites et bien déterminées. Cfr. Urbain et SÉ.VÉCHal, Introductitm à la chimie des complexes, pp. 134 et siiiv. Paris, Hermann, 1913.

^) A en croire M. Hartmann, notre conclusion ne serait pas à l'abri de toute critique. Sans doute, dit-il, les mouvements spécifiques des atomes éprouvent des variations incessantes, si, dans chaque collision, les atomes eux-mêmes se trouvent en contact immédiat. Mais cette supposition n'est point encore vérifiée, pour le motif que la causalité mécanique ne consiste pas nécessairement dans le choc. On peut admettre en elfet que les forces interatomiques se réduisent à des états de dilatation du milieu et supprimer ainsi la rencontre immédiate des atomes. Cfr.D'^ HARXiiANN, PhilosophifcJus Jaliybucli, 1904, S. 343.

Cette critique du Docteur allemand est une critique à côté. En supposant, comme il ledit lui-même, des/^'^-c^s mécaniques proprement dites, distinctes du mouvement, l'auteur se met en dehors de la question. I.e mécanisme doiil il s'agit ici, est le mécanisme pur qui n'admet d'autres réalités dans l'univers que la masse homogène et le mouvement local. En second lieu, rh3'pothèse qui attribue toutes les activités atomiques aux variations d'équilibre du milieu est une hypothèse gratuite, hérissée de difficultés, que plusieurs physiciens de marque regardent comme manifestement insuffisante.

autre trois, d'autres encore quatre, cinq, six, et lorsqu'il s'est lié ainsi il ne peut plus se lier à d'autres ; nous nous trouvons devant la porte à laquelle la chimie frappe depuis cent ans sans trouver de réponse » \).

Tous les chimistes en conviennent volontiers, à l'heure présente, la question n'est guère plus avancée.

6i. Deux applications de la conception mécanique. — • Il nous est impossible de suivre dans le fouillis des faits toutes les infiltrations de ce S3^stème. Autant vaudrait reprendre par le détail la chimie entière. Nous nous bornerons à deux grandes classes de corps dont l'interprétation semble être spécialement inspirée par la conception mécanique de l'atomicité. Ce sont, d'une part, les composés à soudures multiples, de l'autre, les combinaisons de corps saturés.

Examinons la première de ces catégories.

52. Première application : la théorie des soudures. En quoi consiste-t-elle ? — Une des applications les plus importantes qui aient été faites du mécanisme à l'atomicité, se trouve formulée dans la théorie des soudures. La voici :

De l'avis de tous les chimistes, le carbone doit être regarde comme un élément tétravalent. Il forme en effet, avec l'hydrogène, une combinaison stable dont la formule est CH^.

On remarque cependant que deux atomes de carbone ne peuvent s'unir à plus de six atomes d'hydrogène : C^H^. Quelle est la raison de ce fait ? Pourquoi n'en prennent-ils pas huit, puisque chaque atome de carbone est tétravalent ?

Cette circonstance est due, dit M. Kékulé, à la propriété ([u'ont les atomes de carbone de se souder entre eux en échangeant une partie de leur atomicité. Une molécule n'est saturée, que si toutes les atomicités qui résident en elle sont satisfaites.

') r^OTHAR Mkyer, Lc% Ihêories iiioJcrîici de la chimie, p. 436. l\in's. Carré, 1880.

ii8 — A défaut d'hydrogène, les atomes de carbone se saturent nnituellement. De là, la formule ')■

Mais il arrive aussi que deux atomes de carbone se contentent cle quatre atomes d'hvdrogène. Exemple : C^H,. Dans ce cas, <lit-on les masses carbonées se rivent l'une à l'autre par une seconde soudure, à l'effet d'utiliser les deux atomicités deve-

CH, nues libres V .

CH, VMfvn l'on rencontre même une combinaison hydrocarbonee où ces mêmes atomes sont encore plus éteignes de leur état de saturation. C'est l'acétylène, C,H, En vertu du principe énoncé, pour remplacer les deux atomes d'hydrogène disparus, chaque carbone s'enchaîne à son congénère par une troisième

soudure. D'où la formule .

On le voit, dans les trois cas mentionnés, malgré l'insuffisance de la quantité d'hvdrogène, les atomes de carbone tétravalents parviennent à satisfaire leur capacité de combinaison, en réagissant l'un sur l'autre jusqu'à épuisement des

atomicités libres.

La nouvelle conception, dit Frankland, consiste à admettre cpie, dans tout élément polyatomique, deux des atomicités disponibles peuvent se saturer l'une l'autre ; elles deviennent ainsi latentes ^).

63. Conséquences philosophiques de la théorie des soudures. — Si, dans tout composé de ce genre, les atomes se trouvent enchaînés les uns aux autres par des liens

1) Le lien qoi un.l enire eux les deux atomes de carbone, est équivalent à deux a.om.c.tés,car si le premier atome perd une atomiciié en agissant sur le second, celui-ci perd aussi une atomicité en réagissant sur le premier, <,n vertu du principe qui établit l'égalité entre l'action et la réaction.

2) Cité par BERrHELOT, Synthèse chimique, p. )6i.

plus ou moins nombreux, il est clair que chacun d'eux y conserve son être individuel, et que toute molécule est un agrégat. Nul ne dira qu'un morceau de fer et un fragment de cuivre soudés ensemble constituent une véritable individualité. L'unité essentielle disparaît ainsi de tout composé, fût-il même doué de vie ').

En second lieu, le changement profond que subissent les propriétés, à chaque étape de l'évolution chimique de la matière, n'est plus qu'un phénomène de surface, puisqu'en dépit de ces modifications, les masses atomiques restent substantiellement les mêmes. Le lien naturel, qui unit la nature d'un être à ses qualités distinctives, ne se trouve-t-il pas du même coup brisé ? Ne semble-t-il pas que la matière nous apparaît alors comme luî substrat homogène, indifférent par lui-même aux phénomènes qui s'y réalisent ?

Ces conséquences sont graves. Elles feront plus tard l'objet d'un examen spécial.