COURS

ELëMKNIAIKE

g 1 . Lorsqu'on met les différents corps de la nature en présence les uns des autres, il se manifeste diverses espèces de phénomènes. Quelquefois ces phénomènes se révèlent par des altérations profondes dans la constitution des corps; d'autres fois, au contraire, les corps acquièrent des propriétés plus ou moins passagères, mais qui n altèrent en aucune façon leur 'constitution apparente, et qui ne changent pas sensiblement leurs poids respectifs. Ainsi, lorsqu'on frotte une tige de verre avec un morceau de drap, on donne à cette tige la propriété d'attirer les corps légers, tels que des barbes de plume, des petits fragments de papier, etc., etc., mais la tige de verre ne présente aucune altération apparente pendant qu'elle possède cette propriété.

Lorsqu'on présente un aimant à une petite distance, ou mieux, au contact d'un barreau de fer doux, on communique à celui-ci la llropriété d'attirer des objets en fer, mais cette propriété s'évanouit aussitôt que Ton retire l'aimant.

Si l'on frotte avec un aimant, non pas un barreau de fer doux, mais un barreau d'acier, celui-ci acquiert la propriété d'attirer les objets en fer, même hors de la présence de l'aimant, et il conserve cette propriété pendant longtemps.

Dans ces diverses circonstances, la tige de verre, le barreau de fer et le barreau d'acier, en acquérant des propriétés nouvelles, n'ont subi aucune altération sensible dans leur constitution, et ont conservé le même poids.

Si l'on mêle ensemble de la limaille de cuivre et du soufre pulvérisé, on peut obtenir un mélange très-intime des deux matières. Cependant, quel que soit Tétat de ténuité auquel les parcelles des doux substances sont réduites, il est toujours facile de distinguer, à la loupe ou au microscope, les parcelles de soufre des parcelles de cuivre, et Ton conçoit, à la rigueur, la possibilité d'en opérer mécaniquement la séparation. Mais, si Ton soumet le mélange à Faction de la chaleur, il se produit bientôt un phénomène très-brillant ; une vive lumière se manifeste, et il y a développement d'une grande quantité de chaleur. Si Ton observe la masse au microscope, après que ce phénomène s'est effectué ,^on reconnaît que sa constitution a com- [flétenient changé ; il n'est plus possible de distinguer les parcelles de cuivre de celles du soufre ; les particules des deux corps se sont intimement unies, elles se sont combinées et constituent une nouvelle substance parfaitement distincte de celles qui ont servi à la produire.

Un morceau de fer, abandonné à l'air, ne tarde pas à se couvrir d'une couche ocreuse à laquelle on donne vulgairement le nom de rouille. Si le morceau de fer reste exposé longtemps à l'air humide, il se change complètement en cette matière ocreuse, qui ne présente plus aucune des propriétés caractéristiques du fer. Si l'on a eu soin de peser le morceau de fer lorsqu'il était intact, et qu'on détermine ensuite le poids de la matière Oicreuse qui résulte de l'altération, on reconnaît que le fer a augmenté de poids d'une manière très-sensible. Dans cette circonstance, le fer s'est oonibiné avec un des principes constituants de l'air, Foxygène; il d'est combiné également avec une partie de l'eau qui existe toujours dans l'air à l'état de vapeur, et le résultat de ces combinaisons est une nouvelle substance complètement différente, par ses propriétés, de celles qui sont entrées dans sa composition.

Ainsi les différents corps de la nature manifestent, quand on les met en présence ou en contact, deux classes de {^làfioménes bien distincts : des phénomènes plus ou moins durables qui ne se révèlent par aucun changement matériel dans lem* constitution, et des phé-' nomènes qui entraînent, au contraire, une altération profonde, un changement complet dans leur nature et dans toutes leurs propriétés!

La première classe de phénomènes fait partie du domaine de la physique ; la seconde classe appartient à la chimie. Ainsi nous dirons que la chimie est cette partie des sciences natureilest qui traité des phénomène» qui se passent au contact des corps, en tant qtte ces phénomènes amènent un changement complet dans la constitution de ces corps. Mais, comme il est essentiel que les corps que l'on fait ainsi réagir les ims sur les autres soient définis préalablement d'une ma-

IMKODICTION. r»

iiière nette, et que les propriétés générales qui les caracténseiit soient d abord parfaitement counues, la science chimique doit se composer nécessairement d'une partie descriptive» dans laquelle on donne» pour ainsi dire, le signalement de chaque corps, signalement d'après lequel il est possible de le reconnaître ensuite dans toutes les circonstances.

§ 2. Distinction des eorps em corps simples et en e o gps eonposés. — Les diimistes divisent les corps en corps simples et en corps composes. Les corps composés sont ceux desquels on peut extraire plusieurs substances, différentes entre elles par leurs propriétés, et différentes de la substance primitive. Ainsi notre sel marin ordinaire peut être décompose en deux substances : le chlore «ît le sodium ; le nitre ou salpêtre peut être décomposé en potasse et en acide azotique. Ces deux dernières substances sont elles-mêmes des corps composés; car, de la potasse, on peut extraire du potassium et de Foxygène ; et, de Tacide aiotique, on retire de Toxygène et de Fazote. Au contraire, le chlore, le sodium, le potassium, Toxygène et Tazote, soumis à toutes les réactions qu'il a été possible de réaliser jusqu'ici dans les laboratoires, n'ont jamais été décomposés en d'autres principes ; c'est ce qui a déterminé les chimistes à les considérer conrnie des corps simples.

Ainsi on donne le nom de corps simples aux substances qui, sou* mises aux diverses Réactions que nous pouvons produire aujourd'hui dans nos laboratoires, n'ont pas été résolues en d'autres substances. Nous ne voulons pas affirmer par là que ces corps soient réellement simples ; il est très-possible que les progrès futurs de la science nous permettent, par la suite, d'opérer des décompositions qui ont résisté à nos moyens actuels ; et qu'alors un certain nombre des corps que nous regardons aujourd'hui comme simples, peut-être même tous ces corps, seront considérés comme des corps composés.

g 5. mYisIMUté de la matière. — L'expérience journalière nous iiwntre que les corps peuvent être réduits en particules trèspetites; mais cette divisibilité de la matière est«-elle indéfinie, ou s'arrête-t-elle à une certaine limite à partir de laquelle les particules sont réellement insécables par les moyens mécaniques? Les anciens philosophes ont beaucoup discuté sur cette question, mais leurs efforts n'en ont pas beaucoup avancé la solution. Les recherches de la chimie moderne ont été plus heureuses ; elles ont établi, d'une manière à peu près incontestable, que la divisibilité de la matière est limitée. Les chimistes admettent que les corps sont formés, en dernière analyse, de particules excessivement petites, et indivisibles par les moyens mécaniques; ils donnent à ces particules le nom de molécules ou d'atomes, Ij&s molécules des corps simples sont nécessair»^

ment simples elles-mêmes. Les molécules des corps composés sont, au contraire, complexes; mais toutes ces molécules complexes sont semblables entre elles et constituées de la même manière.

§ 4. mfférents états des eorps. — Les corps se présentent ii nous sous trws états différents : Vétat soUde, Vétat liquide et Vétat gazeux. Quelques corps peuvent être obtenus facilement sous ces trois états; ainsi l'eau, qui est liquide à la température ordinaire de nos climats, se présente à Tétat solide, sous forme de glace, pendant nos grands froids d'hiver ; tandis qu'en la soumettant à Faction de la chaleur on lui fait prendre facilement Tétat de fluide aériforme ou de vapeur. Un grand nombre de corps peuvent être observés sous deux états, Fétat solide et Fétat liquide; tels sont la plupart des métaux : le plomb, Fétain,- le cuivre, l'argent, For, etc. Mais quelquesuns, conune le fer, le platine, exigent, pour passer de Fétat solide à Fétat liquide, les plus hautes températures que nous puissions produire dans nos fourneaux. On est parvenu, dans ces derniers temps, à obtenir, au moyen de la pile, des températures beaucoup plus élevées, et ces températures ont suffi pour gazéifier plusieurs métaux, notamment For, l'argent, le cuivre, etc.

La plupart des substances qui sont gazeuses à la température ordinaire passent à Fétat liquide lorsqu'on les soumet en même temps à une forte compression et à une température très-basse. Les gaz hydrogène, azote et oxygène sont les seuls qui aient résisté jusqu'ici à la liquéfaction ; mais on ne peut guère douter que ces gaz euxmêmes ne se liquéfient quand on emploiera des moyens de compression plus énergiques et un froid plus considérable.

La plupart des gaz qui ont été liquéfiés ont été amenés à Fétat solide par un grand refroidissement. 11 a suffi de supprimer successivement la pression qui maintenait le gaz liquéfié; celui-ci tend alors à reprendre Fétat gazeux; mais, conmie il faut, pour cela, qu'il absorbe une certaine quantité de chaleur latente, que le gaz qui se forme enlève à la partie restée liquide, la température de celle-ci s'abaisse souvent assez pour que le liquide se congèle.

On peut conclure de là que tous les corps de la nature seraient susceptibles de prendre les trois états, si on les mettait dans des conditions favorables de température et de pression. Nous remarquerons, cependant, qu'un grand nombre de corps solides ne peuvent pas être liquéfiés, parce qu'ils se décomposent lorsqu'on les soumet à Faction de la chaleur. Ainsi le carbonate de chaux se décompose à la chaleur rouge, en laissant dégager un de ses principes constituants, le gaz acide carbonique; et, à cette température, il n'a pas éprouvé la fusion. Mais on peut empêcher ce dégagement de l'acide

carbonique, en renfermant le carbonate de chaux dans un canon de fusil hermétiquement fermé ; il subit alors la fusion à une température qui n>st pas beaucoup supérieure à celle qui produisait sa décomposition lorsqu'il se trouvait sous la pression de Tatmosphère.

g 5. Force d'af^récatlon on de cohésion. — La force qui réunit les molécules similaires d'un corps simple ou d'un corps composé porte le nom de foire d'agrégation ou de cohésion. Cette force est très-grande dans les corps solides ; elle est presque insensible dans les corps liquides, et complètement nulle dans les fluides élastiques. Dans ces derniers, les particules se repoussent, au contraire, et ne sont maintenues à leurs distances actuelles que par les pressions, qui s'exercent sur les parois de l'enceinte qui renferme le fluide.

g 6. Afttnité chindqne. — La force qui réunit les molécules simples constituant une molécule d'un corps composé porte le nom d'affinité chimique. C'est en vertu de cette force que les molécules des corps simples se combinent pour former les corps composés. L'aflinité chimique varie beaucoup, suivant les circonstances dans lesquelles les corps se trouvent placés; elle ne s'exerce pas facilement entre les corps solides, parce que le contact des molécules ne peut pas devenir assez parfait. Pour que lafflnité chimique puisse s'exercer librement, il faut que les corps soient désagrégés, et, cette désagrégaion ne s'obtenant que d'une manière incomplète par la pulvérisation mécanique, il faut les amener à l'état liquide ou à létat gazeux. Les anciens chimistes exprimaient ce fait en disant : Corpora non agunt, nisi soluta. Dans beaucoup de cas, il suffit que l'un des corps soit amené à l'état liquide ou gazeux.

L'aflfinitè chimique entre deux corps varie beaucoup selon la température. Ainsi la chaux et l'acide carbonique se combinent facilement à la température ordinaire pour former du carbonate de chaux, et le carbonate de chaux se décompose à la chaleur rouge en laissant dégager son acide carbonique. A la température ordinaire, l'affluité chimique entre la chaux et l'acide carbonique est considérable ; tandis que, à la température de la chaleur rouge, cette affinité est nulle.

S 7. 1«ol des proportions mvltipies*. — Lorsque deux corps simples A et B se combinent, 1 molécule de A se combinera avec 1, :t, 5, 4... molécules de B, ou bien, 2 molécules de A se combineront avec 1, 2, 5, A, 5, 7... molécules de B; ou enOn, 3 molécules de A pourront se combiner avec 5, 7... molécules de B,et ainsi de suite. 11 est évident, d'après cela, que dans les diverses combinaisons qu'une substance B peut foinner avec le même poids d'une substancek,

* Cette loi a été énoncée, pour la première fois, en 1807, par Dalton.

les quantités pondérales de la substance B seront entre elles dans des rapports rationnels et commensurables. Ce fait, qui a été parfaitement démontré par Texpérience, est la principale preuve que nous invoquons pour établir la divisibilité limitée de la matière, et Texistence des molécules indivisibles. L'expérience nous montre même que les rapports les plus simples sont ceux qui se présentent le plus fréquemment; ainsi on rencontre ordinairement dans les corps composés les rapports de 1 ; 2, de 1 : 5, de 1 : 4, de 1 : 5, ou les rapports de 2 : 3, de 2 : 5, de 2 : 7. Cette loi, qui régie les rapports suivant lesquels deux corps se combinent, porte le nom de loi des proportions multiples. Nous verrons, par la suite, à mesure que nous étudierons les corps composés, les expériences qui établissent cette loi d'une manière incontestable.

§ 8. De» différents caraefères physiques et orgpanoleptiques qui servent h spéHfler les eorps. — Nous employons pour spécifier les corps, pour en établir le signalement, divers caractères qui sont fondés, tantôt sur les apparences ou propriétés physiques des corps, tantôt sur les impressions qu'ils produistmt sur nos organes. Les premiers sont appelés caractères physiques, les autres ont reçu le nom de caractères organoleptiques.

Les principaux caractères physiques auxquels les chimistes ont recours pour spécifier les corps sont les suivants :

i" Les divers états du corps, c'est-à-dire les conditions de température et de pression dans lesquelles le corps présente l'état solide, l'état liquide et l'état gazeux;

2° Sa couleur dans ces divers états ;

3* La nature de son éclat quand celui-ci peut être spécifié par comparaison. Ainsi on dit : éclat métallique, éclat vitreux, éclat résineux, etc. •

4* Sa dureté plus ou moins grande si le corps est à l'état solide, ou sa fluidité plus ou moins parfaite quand il est à l'état liquide;

5* Sa pesanteur spécifique ou densité, c'est-à-dire le poids de l'unité de volume du corps;

6' JjCS formes régulières ou crist^lines que le corps affecte ;

7" L'aspect que présente la cassure fraîche du corps, lorsque celui-ci est solide. Ainsi on dit : cassure vitreuse, cassure crislalline, lamelleuse ou à petits cristaux, cassure grenue, etc. -

Les caractères organoleptiques se réduisent aux impressions que le corps exerce sur les organes du goût, de l'odorat et du toucher; ainsi on indique par comparaison la saveur et l'odeur du corps; on dit que le corps est rude au toucher, gras au toucher, etc., etc.

Parmi les caractères physicpes que nous venons d'énumérer, il y

lISTROnUCTlON. 7

eu a quelques-uns qui sont susceptibles d'une mesure numérique (précise, ce qui leur donne une plus grande valeur pour la déOnition du corps. Tdles sont : la pesanteur spécifique du corps et les températures auxquelles il change d!état. La détermination rigoureuse de sa forme cristalline fournit également un des caractères les plus essentiels ; l>étude de ces formes cristallines joue un grand rôle dans nos classifications des corps et dans les théories chimiques modernes.

§ 9. Des formes erlstalliiies. — Lorsqu'on observe superficiellement les différents corps solides cpie nous rencontrons dans la nature, on est porté à croire que leur forme extérieure ne présente rien de régulier et qu'elle peut varier à Finfini. Mais, si Ton soumet ces corps à une étude plus attentive, on reconnaît que la plupart sont susceptibles de prendre, dans certaines circonstances, des formes régulières * qui sont parfai;tement semblables dahs les divers individus d'une même substance. H y a plus : la plupart des substances qui nous apparaissent avec des formes extérieures irrégulières présentent dans leur cassure récente, des indices évidents d'une texture régulière ou cristalline ; de sorte que la masse totale du corps n'est qu une agrégation d'une infinité de petits cristaux enchevêtrés les uns dans les autres. Ces cristaux rudimentaires sont souvent si petits, que nous ne parvenons à les distinguer qu'en observant la cassure à la loupé ou au microscope; d'où l'on peut inférer qu'il eu existe encore de beaucoup plus petits qui échappent à nos moyens d'observation.

La texture cristalline des corps, bien loin d'être un cas exceptionnel, est, au contraire de beaucoup, le cas le plus général.

La plupart des substances que nous préparons dans nos laboratoires sont susceptibles de cristalliser, c'est-à-dire de prendre des formes géométriques régulières, et nous observons que, lorsque cette opération se fait dans des circonstances identiques^ les formes des divers individus cristallins sont parfaitement semblables^ entre elles : à tel point, que ces formes donnent un des caractères les plus certains pour distinguer les unes des autres les substances cristallisées.

Les formes cristallines qu'afftctent les différents corps de la nature paraissent, au premier abord, variables à rinfini;mais une iHude attentive de ces diverses formes a fait reconnaître quelques lois générales auxquelles ces formes obéissent, et qui en limitent considérablement le nombre.

La considération des formes cristallines des corps occupe déjà une place importante dans nos théories chimiques. Cette importance de-

* La science de la cristallographie a été principalemeTit «'itabUe par les beaux travaux de Bergmann, de Rome de Lisle et de Haûy.

viendra plus grande encore lorsque la science cristallographique sera plus répandue, et que les chimistes s'attacheront à déterminer avec précision les fermes cristallines des corps^ qu'ils étudient. 11 m'a pam nécessaire d'exposer ici les principes de cette science ; ils n'exigent du lecteur que la connaissance de la géométrie élémentaire.