V. Les atomes n’ont pas tous la même capacité de saturation

Étant donné tout ce qui précède de la théorie atomique, ceci devient un simple fait d’expérience. Si l’on accepte que les poids atomiques de l’hydrogène, de l’oxygène, du bore, du carbone, du phosphore et du chlore sont respectivement égaux à 1 . 16 . 11 . 12. 31 . 35, 5, et que les molécules de l’acide chlorhydrique, de l’anhy-

18 LA PHILOSOPHIE POSITIVE

dride hypochloreux, du chlorure de bore ., du perchlorure de carbone et du perchlorure de phosphore, sont 36,5 . 87 . 117,5 . 154 . 208, 5; l’analyse montrant que 36, 5 d’acide chlorhydrique, 87 d’anhydride hypochloreux, etc., renferment des quantités d’hydrogène, d’oxygène, de bore, etc., égales «à un atome de chacun de ces corps, et le nombre d’atomes de chlore étant facile à obtenir en divisant le poids du chlore par son poids atomique, on trouve finalement que pour se saturer :

1 atome d’hydrogène prend 1 atome de chlore.

1 — d’oxygène — 2 atomes —

1 — de bore — 3 atomes —

1 — de carbone — 4 atomes —

1 — (le phosphore — 5 atomes-- —

On exprime ce fait en disant que les capacités de saturation,de ces- cinq corps sont : 1 . 2 . 3 . 4 . 5 . ou que l’hydrogène est

monoatomique, l’oxygène diatomique le phosphore pentato-

mique. Ce n’est point là, nous le répétons, une théorie. L’hypothèse des atomes et des molécules étant admise, l’atomicité devient un fait d’expérience.

VI. Dans un grand nombre de cas nous pouvons savoir comment les atomes sont unis entre eux dans la molécule.

Les éléments monoatomiqjies ne pouvant s’unir qu’atome à atome, il est évident qu’un composé formé de deux éléments rnonoatomiques sera saturé et ne pourra pas s’assimiler un troisième, élément semblable. Mais il n’en est plus de même lorsqu’un composé renferme des éléments polyatomiques. Ceux-ci peuvent servir de1 lien entre plusieurs éléments monoatomiques et donner naissance à des molécules plus compliquées. Ils peuvent aussi se saturer eux-mêmes imparfaitement et donner des groupes atomiques qui, en achevant de se saturer au moyen de corps monoatomiques,, forment des composés extrêmement complexes.

Cette possibilité pour les atomes polyatomiques de servir ainsi de lien à plusieurs autres atomes ou groupes d’atomes, n’est pas un simple à priori, elle est démontrée par l’accumulation indéfinie du carbone dans les composés organiques..

Cela posé, lorsqu’on connaît la formule brute d’un corps, on commence à se demander comment les atomes peuvent être groupés pour tenir ensemble. Quelquefois un seul groupement est possible. D’autres fois, on peut concevoir plusieurs groupements; quelques exemples me feront comprendre

Soit le chlorure dethyle dont la molécule renferme deux atomes dde carbone, cinq atomes d’hydrogène et un atome de chlore, on ne (•conçoit pour ce corps qu'une seule constitution possible. Sa molécule est nécessairement formée de deux atomes de carbone (tétra- ; forniques) se saturant imparfaitement et formant un groupe hexato- :mique. Ce groupe achève ensuite de se saturer en s’unissant à cinq (.atomes d’hydrogène et a un atome de chlore , ces deux derniers ( éléments étant monoatomiques tous deux.

Soit encore l’alcool dont la molécule renferme deux atomes de ccarbone, six atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène. Il n’y a mon plus pour ce corps qu’une seule constitution possible, c’est (Celle qui considère les deux atomes de carbone comme formant un (groupe hexatomique saturé par cinq'atomes d’hydrogène d’abord, jpuis par un atome d’oxygène, lequel n’étant pas saturé puisqu’il æst diatomique, et qu’il n’est uni au carbone que par une unité (U’atomicité, s’unit à un sixième atome d’hydrogène qui complète lia molécule.

Mais, au lieu des corps précédents, prenons l’aldéhyde qui renfferme deux atomes de carbone, quatre atomes d’hydrogène et un mtome d’oxygène, plusieurs groupements seront possibles. Toute- Ifois, dans les groupements, on devra toujours admettre que les deux (atomes de carbone sont unis l’un à l’autre en se saturant ■ imparfaitement, et formant un groupe hexatomique qui sert de noyau à la •molécule. L’aldéhyde se transforme, en effet, très-facilement en alcool et en acide acétique, pour lesquels cette dernière constitution •est manifeste, et ne peut pas facilement se scinder en deux composés nnoins carbonés, comme elle le ferait, sans aucun doute, si les deux atomes de carbone, au lieu d’être unis entre eux, étaient reliés par ll’atome d’oxygène, je suppose.

1° On peut supposer que des deux atomes de carbone qui ont [perdu chacun une atomicité pour s’unir l’un à l’autre, et à chacun ( desquels il reste, par conséquent, trois atomicités de libres, l ’un se ssature au moyen de trois atomes d’hydrogène, tandis que l’autre [prend, pour se saturer, un atome d’hydrogène et un atonie d’oxy- -gène diatomique.

2° On peut admettre aussi que l’un des atomes de carbone prenne : trois atomes d’hydrogêne et que l’autre s’unisse, par un de ces cenî très d’attraction, avec une des atomicités del’atome d’oxygène et conserve deux atomicités vacantes ou non saturées. L’atome d’oxygène, auquel il resterait une atomicité libre, fixerait l’atome d’hydrogène.

LA PHILOSOPHIE POSITIVE

3° Il se pourrait encore que le premier atome de carbone s’unit' d’abord à une atomicité de l’oxygène qui fixerait un atome d’hydrogène par son autre atomicité, puis à deux atomes d’hydrogène, tandis que le second atome de carbone fixerait un atome d’hydrogène par un de ces centres d’attraction et conserverait deux atomicités vacantes.

4° Enfin on pourrait aussi concevoir que, l’oxygène, s’unissant par une de ses atomicités à l’un , et par la seconde atomicité à l’autre atome de carbone, il ne restât plus à chacun de ces atomes que deux centres d’attraction libres, lesquels se satureraient par l’hydrogène.

Il est bien évident que, selon que l’aldéhyde aura l’une ou l’autre de ces formules, elle devra présenter des réactions différentes que l’on pourra déterminer à priori. Si ce sont ensuite les réactions correspondant à la formule I qui se réalisent, cette formule présentera de grandes probabilités. Si, de plus, on découvre (comme c’est ici le cas, au moins pour les trois premières) d’autres corps ayant mêmes formules brutes et présentant des réactions correspondant aux formules II, III et IV, chacune de ces quatre formules, se trouvera établie sur des preuves solides.

Voilà en quoi consiste la théorie atomique, autant qu’il est possible de résumer une telle théorie en quelques pages. On le voit, cette théorie est, comme nous le disions au début , un artifice de l’esprit. Elle repose sur une simple hypothèse; mais, une fois cette hypothèse première posée, elle se tient, elle fait un tout ; elle nesuppose plus, elle démontre. Le seul acte de foi consiste à admettre des atomes et des molécules , et encore avons-nous vu que l’existence de ces atomes et de ces molécules est fondée sur tout un ensemble de preuves aussi fortes qu’il est possible d’en trouver pour des hypothèses de ce genre.

Il reste maintenant un point à établir : la théorie atomique estelle utile, est-elle nécessaire? La chimie ne marcherait-elle pastout aussi bien sans ce fatras d’hypothèses? C’est au moins là ce que prétendent nos adversaires, M. Berthelot en tête.

Nous répondrons hardiment : non! Avant l’introduction de la théorie dans la science atomique, la chimie, la chimie organique surtout, n’était qu’un amas de faits sans ordre et sans liens entre eux. Depuis que cette théorie a été adoptée, la chimie organique constitue un ensemble, un tout. L’étude en est devenue à la lois plus simple et plus facile, parce que les faits peuvent être déduits d’une théorie générale.

DE L’ATOMICITÉ

Mais la théorie atomique a une utilité plus grande encore. Los formules de constitution n’ont pas eu pour unique résultat de grouper les faits déjà connus. Elles ont montré des relations inattendues, elles ont lait pressentir des faits inconnus, elles ont guidé les expérimentateurs dans une voie nouvelle et féconde.

Je ne citerai qu’un exemple. On connaît depuis quelques années deux classes d’éthers cyaniques. On s’explique très-bien cette isomérie en se fondant sur les différences de propriétés que possèdent ces isomères. Les éthers cyaniques isomères renferment un atome de carbone, un atome d’oxygène, un atome d’azote et un radical d’alcool. On conçoit que deux groupements soient possibles.

1° Le carbone peut être uni par deux atomicités aux deux atomicités de l’oxygène. Il lui reste deux atomicités libres au moyen desquelles il s’unit à deux centres d’attraction de l’azote ; mais, l’azote étant triatomique, il lui reste une atomicité libre qui lui sert à fixer le radical d’alcool.

2° Une des quatre atomicités du carbone est saturée par une des atomicités de l’oxygène, qui fixe le radical alcoolique par son autre . atomicité. Les trois autres atomicités du carbone sont saturées par les trois atomicités de l’azote.

D’après la formule I, les éthers cyaniques doivent, sous l’influence de l’eau, pouvoir se dédoubler en anhydride carbonique et ; ammoniaque composée. L’oygène de l’eau tend, en effet, à se porter sur le carbone et à se mettre à la place des deux atomicités de l’azote. Quant à l’azote chassé par l’oxygène , il entraîne avec lui le radical d’alcool et achève de se saturer au moyen des deux atomes d’hydrogène qui restent de la molécule d’eau décomposée.

D’après la formule II , au contraire , une telle décomposition est impossible, et Ton peut admettre seulement que le radical alcoolique vienne remplacer dans l’eau un atome d’hydrogène , lequel, à son tour, viendrait remplacer le radical alcoolique de l’éther cyanique. La réaction donnerait donc de l’acide cyanique et un alcool.

Les éthers cyaniques, découverts par M. Wurtz, donnant lieu, sous les influences hydratantes, à la première de ces réactions, tandis que ceux qu’a découverts plus tard M. Cloez, donnent lieu à la seconde, on a attribué aux éthers deM. Wurtz la constitution I et à ceux de M. Cloez, la constitution II .

Comme il existe de grandes analogies entre les éthers cyaniques et les éthers cyanhydriques, ces derniers ne différant des premiers que par l’atome d’oxygène qu’ils renferment en moins , on pouvait

22 LA PHILOSOPHIE POSITIVE

concevoir à priori l’existence de deux classes d’éthers cyanhydriques isomères, correspondant aux deux classes d’éthers cyaniques.

1° Dans les éthers cyanhydriques, correspondant aux éthers cyaniques de M. VVurtz, un atome de carbone serait uni par deux atomicités à l’azote, qui, par sa troisième atomicité, relierait le radical d’alcool au reste de la molécule. Les deux autres atomicités du carbone resteraient vacantes.

2° Dans les éthers cyanhydriques correspondant aux éthers cyaniques de M. Cloez, le carbone serait uni. par une atomicité au radical d’alcool et à l’azote par les trois autres atomicités.

On pouvait, comme pour les éthers cyaniques, prédire à priori les réactions de ces deux classes de cyanures alcooliques en partant de leur constitution. Dans les premiers, le radical d’alcool étant uni à l’azote, doit se séparer d’avec lui dans les doubles décompositions. Si donc on traite ces corps par l’eau, il doit se produire une ammoniaque composée et de l’oxyde de carbone. Comme d’ailleurs l’oxyde de carbone à l’état naissant se combine à l’eau pour donner de l’acide formique , les produits définitifs de la réaction seront de l’acide formique et une ammoniaque composée.

Dans les seconds, le radical alcoolique, tenant au carbone et non à l’azote , ne peut pas s’éliminer avec ce dernier corps. Ces éthers cyanhydriques se comporteront donc comme l’acide cyanhydrique lui-même, à cette seule différence près que, l’hydrogène de cet acide y étant remplacé par un radical d’alcool, le produit sera le même que celui qui est fourni par l’acide cyanhydrique, avec cette condition toutefois qu’un atome d’hydrogène, dans ce produit, sera remplacé par un radical d’alcool. Or, l’acide cyanhydrique en s’hydratant fournit de l’acide formique et de l’ammoniaque. Les éthers méthylhydriques, éthylhydriques, amylhydriques, cyanhydriques, donneront donc, dans les mêmes conditions , de l’ammoniaque et un acide qui sera l’acide méthyl-formique ou acétique, éthyl-formique ou propionique, amyl-formique ou caproïque, etc.

En d’autres termes, dans la décomposition par l’eau de ces deux classes d’éthers cyanhydriques, il y aura toujours un produit constant et un produit variable. Avec les premiers, le produit constant sera l’acide (acide formique) et le produit variable sera le composé ammoniacal (méthylamine , éthylamine, etc.); avec les seconds , le produit fixe sera l’ammoniaque, et le produit variable sera l’acide (acide acétique, propionique, butyrique, etc.)

DE L’ATOMICITÉ

Les éthers cyanhydriques de la seconde classe étaient encore les seuls connus il y a quatre mois, mais la théorie faisait prévoir les seconds. Aussi, M. Gauthier ayant découvert qu’un corps isomère du cyanure d’éthyle prend naissance dans la réaction du bromure d’éthyle sur le cyanure d’argent, je me hâtai, dans la deuxième édition de mes Principes de chimie, d’interpréter ce fait dans le sens que je viens d’indiquer, et je proposai pour le nouveau corps, dont les propriétés n’étaient pas encore connues , une formule rationnelle qui exprimait la constitution que je lui supposais et qui était celle des éthers cyanhydriques que j’ai rangés plus haut dans la première classe.

Pendant ce temps, M. Hofmann.de son côté, poussé par la même idée théorique, cherchait à réaliser l’existence de la nouvelle classe de cÿSnures dont nous parlons. Il réussissait en effet à trouver une méthode de préparation générale, et découvrait des réactions tout à fait en harmonie avec celles que la théorie faisait prévoir.

Ici donc les formules de constitution ont fait prévoir toute une importante classe de corps nouveaux, que l’expérience a réalisée. Ce fait n’est pas unique. Celui qui voudrait tracer l’histoire de la chimie organique dans ces quinze dernières années, trouverait sans contredit que plus de la moitié des découvertes qui ont changé la face de cette branche de la chimie, ont été inspirées par la théorie atomique.

Pourquoi donc repousser cette théorie ? Je le concevrais si, à la manière des métaphysiciens antiques, nous acceptions les atomes, les molécules, les groupements atomiques, comme des vérités absolues, comme des faits démontrés. Mais, à l’époque présente, la métaphysique est trop définitivement sortie de toutes les sciences exactes pour pouvoir y rentrer sous quelque forme que ce soit. Les chimistes les plus partisans de la théorie atomique ne considèrent cette théorie que comme une hypothèse propre à faire progresser la science. Ils croient, seulement, et ce n’est que là qu’ils se distinguent de leurs adversaires, que cette théorie est aujourd’hui utile, féconde, nécessaire, et qu’en attendant des faits qui la contredisent, ou une théorie meilleure qui vienne s’y substituer, on ne peut s’en passer qu’en faisant de la chimie un empirisme dans lequel la science étouffe.

A. Naquet.