DES PHÉNOMÈNES DE DIFFUSION

Pourarriver à la solution, il nous Taut maintenant abandonner Tétude directe des plantes et rappeler les faits découverts par Dutrochet et Th.Graham, relatifs à rendosmose et à la diffusion. Cette marche, qui paraît détournée, est celle cependant qui nous conduira le plus rapidement au but que nous nous proposons d'atteindre.

Rappelons d'abord une des expériences fondamentales de Th. Graham. On sait que ce savant a démontré que si, au fond d'une éprouvelte étroite remplie d'eau, on dépose une dissolution concentrée d'un sel soluble, celui-ci finit par se répandre dans toute la masse : les molécules salines, triomphant de la force de pesanteur, qui semblait devoir les maintenir près du fond du vase, s'élèvent jusqu'en haut de réprouvette; elles sont animées d'un mouvement de transport tout à fait indépendant du uiouvement du liquide lui-même, et tendent à se répandre dans tout le liquide, comme un gaz se répand dans tout Tespace qui s'offre à lui.

Une paroi poreuse n'oppose qu'une très-faible résistance à cette diffusion ; on peut s'en assurer par l'expérience suivante. Dans un vase de verre renfermant une dissolution saline, on immerge un vase poreux semblable à ceux qu'on emploie dans la pile de Bunsen. Ce vase renferme de Teau distillée, et le niveau du liquide est le même des deux côtés de la paroi ; il n'y a, par conséquent, aucun transport de liquide, et cependant l'analyse a démontré que le sel se diffuse au travers de la paroi poreuse, et après quelques jours, si l'on emploie des dissolutions étendues, on trouve que des quantités égales d'eau prises dans le vase poreux ou en dehors renferment des quantités de sels semblables : l'équilibre est établi.

La présence d'un sel dans l'eau du vase poreux s'oppose à la diffusion du même sel, mais n'apporte qu'un très-faible obstacle à la diffusion d'un sel d'une autre nature. Supposons, pour préciser les idées, que nous ayons placé une dissolution de chlorure de potassium dans le vase de verre et dans le vase poreux ; cette dissolution présente, des deux côtés de la paroi poreuse, la même concentration, et, par suite, il ne se fait aucun mouvemçnt de sel d'un vase vers l'autre. On ajoute alors dans le vase extérieur une certaine quantité de sulfate de soude solide : celui-ci se dissout, et bientôt chemine au travers de la paroi poreuse et pénètre dans le vase intérieur.

Plaçons maintenant dans le vase extérieur un mélange de deux sels, et, par un moyen quelconque, amenons Fun des deux à l'état insoluble aussitôt qu'il aura pénétré dans le vase poreux, nous prévoyons facilement ce qui arrivera : les deux sels se diffusent d'abord dans l'eau du vase poreux en quantités que nous supposons égales, et, après quelques jours, l'eau intérieure se trouve avoir une concentration semblable à l'eau extérieure, et les choses persistent dans cet état si aucune cause perturbatrice n'intervient. Mais nous supposons, au contraire, que l'un des deux sels est amené à l'état insoluble, l'eau intérieure est donc débarrassée de ce sel , et dès lors la diffusion en entraîne dans le vase p^oreux une nouvelle proportion pour remplacer celui qui a disparu ; une nouvelle précipitation sera bientôt suivie d'un nouvel afflux destiné à rétablir l'équilibre toujours détruit. L'un des deux sels appelé par ces précipitations successives entrera donc dans le vase poreux à différentes reprises, et l'expérience terminée, on l'y trouvera en plus forte proportion que le sel non précipité, qui a cessé de pénétrer dans l'eau intérieure aussitôt qu'elle a été chargée au même degré que l'eau extérieure.

Cette accumulation d'un sel dans le *vase intérieur se réalise, par exemple, très-aisément avec du sulfate de cuivre, auquel on ajoute peu à peu, à mesure qu'il se diffuse dans l'eau du vase poreux, de l'eau de baryte. Dans une expérience où le vase extérieur renfermait au commencement 08%990 de sulfate de cuivre, on a trouvé à la fin, dans le vase extérieur 0*%293, et dans le vase intérieur 0^^697. Dans un autre, l'eau du vase extérieur renfermait d'abord 1*%082 de sulfate de cuivre, et à la fin de celle-ci 0«%46â, tandis qu'il y avait dans le vase intérieur 0'^%718 de sulfate de cuivre.

S 28. — EXPLICATION DE l' ACCUMULATION DES PRINCIPES COMBINÉS

A l'état INSOLUBLE DANS LES VÉGÉTAUX.

Cette expérience va nous permettre d'expliquer facilement l'accumulation des principes minéraux qui sont fixés en combinaison par les matières végétales. CJous avons vu que, dans le Fucus serratuSy les sulfates sont retenus à l'état insoluble, tandis que les chlorures sont facilement enlevés par l'eau. Or, nous pouvons comparer la mince pellicule qui recouvre les tissus de la plante à la paroi poreuse de notre vase de porcelaine dégourdie, et admettre qu'il y aura diffusion des sels contenus dans l'eau au travers de cette paroi, comme il y

avait diffusion des sels de la dissolution extérieure dans Teau du vase |)oreux. Les tissus du fucus vont dès lors exercer leur action sur ces sels ; les sulfates se combinent ; solidifiés par cette union, ils sont soustraits à la dissolution, comme Tétait le sel précipité dans Texpérience précédente, et, par suite, une nouvelle quantité de sulfate pénétrera par diffusion dans Teau qui gorge le tissu, tandis que le chlorure Don combiné, se trouvant au même degré de concentration dans Teau de la mer et dans le liquide de la plante, n'y pénétrera pas de nouveau. On comprend donc que, bien qu'il y ait dans Teau de la mer plus de chlorures que de sulfates, les sulfates puissent s'accumuler dans le fucus en plus grande quantité que les chlorures.

Ce même raisonnement peut encore s'appliquer aux iodures, qu'on trouve toujours engagés dans des combinaisons insolubles avec les tissus des fucacées, tellement que, pour les caractériser dans ces plantes, il faut d'abord les brûler ou les désorganiser par l'action oxydante de l'acide azotique.

amImIUiUob de la silice cembiBée. — L' accumulation des principes

minéraux combinés dans les plantes terrestres peut être expliquée par

on mécanisme analogue. Supposons qu'un grain de froment germe.

L'amidon, d'abord liquéfié par la diastase, transformé en dextrine,

puis en glucose, éprouve enfin une dernière transformation, et donne

naissance à de la cellulose ; celle-ci possède une certaine affmité pour

la silice, est capable de la rendre insoluble, et nous avons vu qu'une

dissolution de soude étendue et bouillante est impuissante à détruire

la combinaison formée. Si donc une dissolution complexe, appelée par

l'évaporationqui se produit dans la jeune feuille, pénètre par endosmose

dans les tissus, la silice qu'elle renferme va être solidifiée. Que cette

combinaison se forme au moment même où la cellulose s'organise, ou

bien qu'elle sç fixe sur la cellulose déjà formée, comme une teinture

adhère peu à peu à une fibre végétale déjà filée ou tissée, peu importe;

le point qu'il faut mettre en lumière, est que la sève est appauvrie de

silice, et que, dès lOrs, un nouvel afflux de la silice contenue dans

Teau qui baigne les racines va pénétrer dans la plante pour remplacer

celle qui est devenue insoluble, comme le sulfate de cuivre précipité

par l'eau de baryte, devenu insoluble dans Texpérience citée plus

haut, était bientôt remplacé par une nouvelle quantité. Aussitôt donc

que l'équilibre est rompu, que l'eau qui gorge la plante ne renferme

plus la même quantité de silice que l'eau extérieure, une nouvelle

(piantité doit pénétrer pour remplacer celle qui a été précipitée.

Certainement, en même temps que la silice sont entrées dans la

jeune plante, avec Teau qu'appelle l'évaporatiou, les diverses matières solubles contenues dans la terre arable, mais celles-ci restent en dissolution dans la sève, et opposent, par leur présence, un obstacle invincible à l'arrivée de nouvelles quantités.

Ce dernier point est important et nous y insistons. Nous pensons que le lecteur est convaincu qu'une matière qui devient insoluble dans la plante, par suite de la combinaison qu'elle y contracte avec un tissu ou un principe immédiat, doit s'y accumuler, et l'expérience faite avec le sulfate de cuivre et la baryte est, à ce point de vue, démonstrative. Or, si nous avons démontré par l'expérience un des points relatifs à la question que nous traitons actuellement, à sayoir, que la présence dans un vase poreux d'un sel en dissolution aussi concentrée que la dissolution extérieure formée, s'oppose absolument à l'arrivée d'une nouvelle quantité de ce sel, nous n'avons pas encore indiqué d'expérience démontrant que si l'eau qui tient le sel en dissolution s'évapore peu à peu, de telle sorte que la dissolution intérieure se concentre, l'eau pourra pénétrer pour remplacer celle qui a disparu^ en laissant au dehors le sel qu'elle tenait en dissolution.

Ainsi, dans les expériences précédentes, nous avons vu le sel se déplacer sans que l'eau l'accompagnât dans son mouvement ; maintenant nous devons assister encore à une séparation entre le corps dissous et le dissolvant, mais le dissolvant seul se déplacera, abandonnant le corps dissous.

Expértenecs de Th. de Saussure. — La preuve de cette Séparation nous est donnée par Th. de Saussure dans ses expériences classiques sur l'absorption des diverses dissolutions par les plantes [Recherches chimiques sur la végétation^ p. 247). On sait que l'illustre physiologiste plaça des pieds de Polygonum Persicaria ou de Bidens canna-hinay bien pourvus de leurs racines, dans des dissolutions, et qu'il les y a maintenus jusqu'au moment où ils avaient fait disparaître par évaporation la moitié de l'eau dans laquelle ils végétaient. Th. de Saussure analysa l'eau restant dans les vases, quand l'expérience fut terminée ; il constata que « les plantes avaient absorbé toutes les substances qui leur avaient été présentées, mais qu'elles avaient sucé l'eau en beaucoup plus grande raison que les corps qui étaient dissous » . Cette expérience nous donne donc la démonstration dont nous avions besoin ; elle nous prouve que lorsqu'un sel se trouve dans les liquides qui gorgent la plante en quantité égale à celle qui existe dans la dissolution extérieure, il cesse de pénétrer dans la plante, sans que cepen^ dant le mouvement de l'eau soit interrompu.

Il est bien clair que, plus les sels qui se trouvent dans Feau y sont en dissolution concentrée, plus aussi la quantité qui pénètre dans la plante est grande : aussi rencontre-t-on dans les plantes tropicales des quantités parfois considérables de salpêtre ; les betteraves venues sur des terres très-salées se chargent également de sel; et enfin, lorsque les eaux que renferme le sol se concentrent par évaporation, les plantes cessent de pouvoir y vivre.

•iflasIoB dlesBiattères «olables a« travers item eollolées. — Dans les

pages précédentes nous étendons à une plante fixée dans la terre par ses racines les résultats obtenus avec des dissolutions; l'assimilation est-elle possible? Peut-on admettre que la diffusion aura lieu au travers de la terre arable et au travers des tissus de la plante, comme au travers de l'eau et d'un vase poreux? Pour être convaincu que cette assimilation est légitime, on n'a qu'à rappeler un des faits constatés par Th. Graham dans ses mémorables recherches sur la diffusion. On sait qu'il a été conduit à diviser, par rapport à cette propriété, tous les corps en deux grandes classes : les matières colloïdes, telles que la gomme, la gélatine, etc., et les matières cristalloïdes, qui, ainsi que leur nom l'indique, sont susceptibles de prendre des formes cristallines. Les corps cristalloïdes se diffusent, non-seulement très-bien dans l'eau, c'est-à-dire qu'ils s'y déplacent, comme nous l'avons dit déjà, en dehors de tout mouvement du liquide, mais encore ils se diffusent également bien dans les colloïdes. Ainsi, qu'on place, à l'imitation de Th. Graham, dans une éprouvette étroite, une gelée d'amidon, puis qu'on dépose au fond du vase une dissolution colorée, et l'on verra cette dissolution monter dans l'amidon et le colorer peu à peu ; dans toute autre matière gélatineuse, la dissolution eût cheminé de même, et l'on est en droit d'affirmer que la plupart des sels se diffusent encore avec la même facilité dans un sol argileux.

11 est un point, cependant, sur lequel il importe d'insister : les colloïdes en dissolution ne se diffusent pas au travers des masses colloïdales conmie au travers de l'eau. Ainsi, s'il est possible de faire cheminer du chromate de potasse au travers de la gelée d'amidon, on ne réussirait pas à y diffuser de la gomme, et Ton pourrait se demander si la silice, facile à obtenir en gelée, n'est pas un colloïde, et, par suite, si la terre argileuse, colloïdale elle-même, n'opposera pas un obstacle absolu à sa diffusion. Cette objection serait sérieuse pour une dissolu tion concentrée de silice; mais on voit, dans les expériences de dialyse de Th. Graham {Ann. de chim. et de phys ^ 3* série, 1862, t. LXV, p. 169), que l'acide silicique soluble et très-dilué a toujours tra-

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versé la membrane colloïdale, et cette expérience suffit à expliquer comment les dissolutions extrêmement étendues, répandues dans la terre arable, peuvent y circuler.

Une objection plus spécieuse peut être faite à la théorie qUe nous proposons. Nous attribuons l'accumulation de la silice, dans les graminées, à la combinaison que cette silice contracte avec la cellulose, et Ton peut se demander pourquoi tous les végétaux ne renferment pas de la silice, puisque tous renferment de la cellulose. Pour que cette objection fût fondée, il faudrait admettre que le squelette de toutes les plantes est formé par la même variété de cellulose ; mais cett opi« nion n'est plus soutenable, aujourd'hui que M. Fremy a constaté que les tissus des végétaux sont constitués par des matières isomériques, mais non identiques, et très-diversement attaquées par le réactif de Schweizer, obtenu en dissolvant le cuivre dans l'ammoniaque.

11 nous parait donc probable que si les graminées se chargent de silice, tandis que les légumineuses n'en prennent pas, cette différence est due à l'existence, dans les premières, d'une cellulose capable de se combiner avec la silice, tandis que la cellulose des légumineuses, isomère, mais non identique à la précédente, ne peut contracter une union semblable.

g 29. — ASSIMILATION DANS LUS VÉGÉTAUX DES PHOSPHATES