CONCLUSIONS

Tels sont les principaux faits actuellement connus relativement à l’allotropie ou isomérie des corps simples.

Les modifications allotropiques s’obtiennent par des moyens variés, comme nous l’avons vu particulièrement en étudiant l'oxygène, le soufre et le phosphore. On peut les réaliser par l’action de la chaleur, de la lumière, de l’électricité, par les actions chimiques.

Comment peut-on expliquer qu’un même corps simple, sans rien' perdre ni gagner en poids, acquière des propriétés nouvelles, ou perde ses propriétés anciennes ?

C’est ce qui serait fort difficile à comprendre, si l’on ne constatait pas que les transformations isomériques sont accompagnées de dégagement de chaleur. Les corps simples, en se transformant, gagnent ou perdent non pas une partie de leur poids, mais une partie de leur énergie. Deux états allotropiques diffèrent entre eux comme un corps solide et un corps liquide, par une certaine quantité de chaleur. Pour connaître un corps, il ne suffit pas de connaître sa nature et les éléments pondérables dont il se compose ; il faut encore tenir compte de la quantité de chaleur qu’il dégage .ou absorbe dans ses réactions chimiques.

Quant aux modifications internes de structure qui se traduisent au dehors par les états allotropiques, on ne saurait sans doute, dans l’état actuel de la science, les fixer avec certitude pour tous les cas.

On peut dire cependant que, dans un grand nombre d’entre eux, ce mécanisme n’est autre que la polymérie, c’est-à-dire la combinaison des molécules des corps simples avec ellesmêmes.

C’est ainsi que l’ozone est de l’oxygène dont trois volumes sont condensés en deux. De même, la vapeur de soufre à 440° est un polymère tricondensé de la vapeur de soufre normale.

Les formes allotropiques du carbone paraissent également représenter des états multiples de condensation du carbone typique conçu comme gaz parfait : cette hypothèse rend compte du contraste entre la fixité du carbone et la volatilité de ses composés, de la diversité des chaleurs spécifiques des divers carbones, des anomalies thermiques de ses composés gazeux, etc.

Le silicium et le bore se rapprochent du carbone par leurs états multiples, leur chaleur spécifique anormale; ce sont sans doute aussi des corps condensés.

Plusieurs métaux, dans l’état où nous les observons, paraissent également être les produits de condensations successives.

En résumé, il n’est plus permis de considérer aujourd’hui les molécules des corps simples, tels que nous les connaissons à l’état libre, comme étant dans tous les cas le terme ultime de l’analyse.

L’étude de l’allotropie conduit à envisager un grand nombre d’entre eux dans l’état solide et même dans l’état gazeux, comme constitués par la réunion de molécules élémentaires plus simples. Ils ne se distinguent alors des corps composés que par l’identité des particules matérielles qui se combinent entre elles.

Beaucoup d’entre eux notamment sont comparables aux carbures polymères formés à partir des radicaux primitifs avec dégagement de chaleur, comme la benzine gazeuse, par exemple,

constituée par la condensation de trois molécules d’acétylène avec dégagement de 57 e par molécule d’acétylène.

Tels qu’ils existent à l’état libre, nos corps simples sont, dans un certain nombre de cas, des corps amortis, qui ont perdu une partie de l’énergie des véritables éléments primitifs. On s’explique ainsi que le carbone ne se combine avec l’oxygène qu’au rouge et avec l’hydrogène qu’à la température de l’arc électrique, qui détermine une dépolymérisation au moins partielle.

On se trouve amené à comparer les modifications allotropiques des corps simples aux modifications isomériques des corps composés et même à de véritables combinaisons, formées non plus par l’association de molécules différentes, mais par l’union de plusieurs molécules identiques. Cette comparaison nous entraîne ainsi presque nécessairement à soulever la question de la constitution des corps simples et de l’unité de la matière.

Observons d’abord qu’il existe de nombreux principes organiques isomères, tels que les deux propylènes gazeux, les essences de térébenthine et de citron, les acides tartriques droit, gauche et inactif, qui sont formés des mômes éléments, unis dans les mêmes proportions, mais avec des arrangements différents; ces corps sont susceptibles d’engendrer des combinaisons parallèles.

Or ce parallélisme entre les réactions des corps et de leurs composés, joint à l’identité de leurs poids atomiques, se retrouve dans le cas de certains corps simples, tels que le cobalt et le nickel ; comme si ces prétendus corps simples étaient formés eux aussi par les arrangements différents de matières élémentaires plus simples, mais identiques.

Et n’est-il pas naturel aussi de rapprocher ce cas curieux de celui du phosphore blanc et du phosphore rouge ? et de regarder

le nickel et le cobalt comme deux variétés allotropiques d’un même élément? Pourtant on n’a jamais réussi à transformer le nickel en cobalt ou réciproquement.

Ces rapprochements peuvent être poussés plus loin. A côté des éléments isomères, s’en trouvent d’autres dont les poids atomiques ne sont pas identiques, mais multiples les uns des autres.

Tel est le cas pour les corps de la famille de l’oxygène dont les propriétés chimiques sont très analogues. Le poids atomique du soufre est double de celui de l’oxygène, celui du sélénium en est presque quintuple, celui du tellure est à peu près quadruple de celui du soufre.

Ce cas rappelle celui des carbures polymères comme la benzine et l’acétylène, corps que nous savons d’ailleurs transformer les uns dans les autres par la chaleur ou l’électricité. Il rappelle de même les modifications polymériques de l’oxygène ou de la vapeur de soufre.

Pourquoi dès lors ne modifierait-on pas de même les corps simples qui offrent des relations numériques analogues?

On pourrait même étendre plus loin ces comparaisons en faisant intervenir les corps simples, dont le poids atomique est égal à la somme des poids de deux corps simples différents, comme si l’union de ces derniers donnait naissance à un nouveau corps simple différent de ses générateurs. On arriverait ainsi aux séries dites périodiques de Mendeleef, et l’on aboutirait à une classification des corps simples, fondée sur une loi de génération analogue à celle que les naturalistes de l’école transformiste invoquent pour la classification du règne animal et du règne végétal. De telles classifications ont été proposées dans ces dernières années.

A toutes les hypothèses de cet ordre, on n’a qu’une réponse à

faire actuellement : c’est qu’elles ne représentent guère qu’une pure spéculation de l’esprit et un jeu de combinaisons numériques. Jusqu’ici, en effet, aucun de nos corps simples n’a pu être décomposé. L’épreuve expérimentale, souvent tentée, n’a jamais réussi.

Les partisans des hypothèses sur la génération des éléments sont libres, il est vrai, de répondre qu’au commencement de ce siècle, la chaux et les alcalis, qui avaient résisté à tous les moyens de décomposition connus étaient regardés comme des éléments, mais que la découverte de la pile permit de les dissocier en éléments plus simples : dès lors rien n’empêche de penser qu’une invention analogue à celle de la pile nous fournira un moyen de réduire ces corps que nous regardons actuellement comme simples ; et nos vues actuelles sur les éléments sont des vues contingentes et provisoires.

Sans doute, mais il en est ainsi de la plupart des lois physiques, sinon même de toutes. L’expérience en pareille matière est le critérium suprême.

Il convient pourtant de faire ressortir une différence essentielle qui sépare en général les corps simples des corps composés ; c’est celle qui est tirée des chaleurs spécifiques (Berthelot). La quantité de chaleur nécessaire pour produire une même variation de température sur les carbures d’hydrogène polymérisés croît proportionnellement à leur poids moléculaire. Pour une molécule de benzine gazeuse, par exemple, il faut sensiblement trois fois autant de chaleur que pour une molécule d’acétylène, prise sous le même volume. Le contraire a lieu pour les corps simples multiples les uns des autres : pris sous le même volume gazeux, ou si l’on préfère sous leurs poids moléculaires respectifs, ils exigent la même B. ii

quantité de chaleur pour subir la même variation de température. Un litre d’hydrogène et un litre d’azote absorbent la môme quantité de chaleur, bien que le second gaz soit 14 fois aussi lourd que le premier. Il y a donc là une propriété fondamentale qui paraît liée à la nature même des corps ; elle indique que si la formation des éléments actuels pouvait avoir lieu par condensation allotropique de quelques-uns ou même d’un seul d’entre eux, cette formation serait accompagnée par des phénomènes d’un ordre différent de ceux que l’on observe dans les formations des corps polymères.

Cette même question de la polymérie se retrouve avec une généralité plus grande, et aussi avec un caractère de plus en plus hypothétique, dans la théorie d’après laquelle tous les corps simples actuels représenteraient les états inégaux de condensation d’une même manière fondamentale.

On sait quelles discussions a suscitées l’opinion dè Proust d’après laquelle tous les poids atomiques seraient des multiples de celui de l’hydrogène. Les recherches de Dumas et de Stas ont obligé à abandonner cette théorie comme n’étant pas conforme à la mesure rigoureuse des poids atomiques.

Mais sans cherchera trouver dans l’un des éléments actuellement connus le générateur de tous les autres, ne pouvons-nous pas invoquer, en faveur de l’hypothèse d’une matière unique inégalement condensée, les faits que nous a révélés l’étude du carbone? Ce corps se présente à l’état libre sous des formes très variées; il engendre des séries décomposés qui répondent dans une certaine mesure à ces états fondamentaux, au même titre que les composés d’un élément répondent à cet élément. En somme, le carbone, sous ses divers états, représente à lui seul toute une famille d’éléments.

L’oxygène, le soufre, le sélénium, le tellure pourraient représenter aussi bien les états divers d’un même élément. Il est vrai qu’on n’a pas réussi à les transmuter. Mais l’ozone, corps doué de propriétés si curieuses,et comparable à un véritable élément, n’a-t-il pas été formé réellement au moyen de l’oxygène ?

Des considérations tirées d’ordres très divers viennent à l’appui de ces vues sur la décomposition possible des corps réputés simples.

Les expériences de MM. Berthelot et Vieille et celles de MM. Mallard et Le Chatelier sur la chaleur spécifique des éléments gazeux à haute température ont montré que, sous l’influence de la chaleur, ces gaz éprouvent une désagrégation intime, indice d’une sorte de dislocation des molécules en particules plus simples.

Les recherches spectrales de M. Lockyer lui ont fait admettre qu’à des températures très élevées les corps simples se dissocient en éléments nouveaux.

De telles hypothèses échappent encore au contrôle de l’expérience directe. Aussi n’y insisterons-nous pas davantage. Mais quelque incertaines qu’elles soient,il était nécessaire de les mentionner,car il n’est peut-être pas de problème chimique qui nous y amène aussi logiquement que celui de l’allotropie.