CRISTALLISATION

U4 CRISTALLISATION. [Sect. XIV. J

molécules tenues en solution, est semblable également. Les conditions primitives d’agrégation qui donnent lieu , sons formes diverses, à la réunion des molécules de la même substance, doivent être très nombreuses, puisque le carbonate de chaux seul nous offre plusieurs centaines de variétés; et, d’après le mouvement de la lumière polarisée dans son passage au travers du cristal de roche, il est bien reconnu qu’il faut une différence très grande dans l’arrangement des molécules pour produire le moindre changement dans la forme extérieure. Diverses substances, en cristallisant, se combinent chimiquement avec une certaine quantité d’eau, qui, en se solidifiant, devient un élément essentiel de leurs cristaux; et qui même, d’après les expériences de MM. Ilaidinger et Milscherlich, semble, dans certains cas, déterminer la forme particulière de leurs molécules constituantes. Ces deux savans ont observé que la même substance s’unit à une quantité d’eau, variable avec le degré de température auquel s’opère la cristallisation, et quede là résulte une variété de formes correspondantes. Le sélénite de zinc, par exemple, s’unit avec trois proportions d’eau différentes, en prenant trois formes différentes, suivant que la température delà cristallisation est chaude , tiède ou froide. De même, le sulfate de soude, qui cristallise à la température de yo° de Fahrenheit (3u°,aa centigrades), sans eau de cristallisation, se combine avec de l’eau à la température ordinaire, prenant en même temps une forme différente. T„a chaleur parait avoir une grande influence sur les phénomènes de la cristallisation; et cela, non seulement quand les molécules matérielles sont à l’état libre, mais alors même qu’elles sont le plus étroitement unies, puisque, dans ce dernier cas, elle parvient encore à changer leur arrangement. Le professeur Mitsclierficb a trouvé que des cristaux prisma-

XSeCt.XlV.] EFFETS DE LA CHALEDR. U5

tiques de su 1 fa le de nickel ‘, exposés à un soleil ardent, dans un vase bien clos, changeaient si complètement de structure intérieure, sans toutefois éprouver le moindre changement extérieur, que lorsqu’on venait à les rompre, ils se trouvaient composés d’octaèdres à bases carrées. L’agrégation primitive des molécules intérieures avait été détruite, et elles avaient reçu une certaine disposition à s’arranger d’elles-mêmes en forme cristalline. Les cristaux de sulfate de magnésie et de sulfate de zinc, échauffés graduellement dans de l’alcool, jusqu’au point de l’ébullition, perdent peu à peu leur diaphanéité; et si l’on vient à les briser, on s’aperçoit qu’ils consistent alors en un nombre infini de cristaux extrêmement petits, et d'une forme entièrement différente de celle des cristaux entiers. Quelques secondes suffisent pour transformer en octaèdres des cristaux prismatiques de zinc ’ exposés à la chaleur du soleil ; et l’on pourrait citer encore d’autres exemples de l’influence qu’une chaleur, même très modérée, exerce sur l’attraction moléculaire à l’intérieur des corps. Observons, en passant, que ces expériences fournissent des vues entièrement nouvelles à l’égard de la constitution des corps solides. L’extrême mobilité des fluides fait que nous verrions sans surprise s’opérer les plus grands changemens dans la position relative de leurs molécules , ces molécules devant être, même au sein des eaux les plus tranquilles ou de l’air le plus câline, dans un mouvement perpétuel ; mais rien ne pouvait nous faire supposer un mouvement aussi sensible daus l’intérieur des solides. L’on concevait bien que leurs molécules dussent se contracter, c’est-à-dire se rapprocher les unes des autres par l’effet du froid et de la pression; ou se dilater, c’est-à-dire s’écarter par l’interposition du calorique; mais il y avait loin de là au

• Note 156." — » Kotç i5y.

lUM FORMES DES SUBSTANCES CRISTALLISÉES. [SoCt. St*; J

phénomène qui change leurs positions relatives jusqu'au* point de dénaturer leur mode d’agrégation. La température peu élevée à laquelle ces changemens s’accomplissenta donné tout lieu de croire qu’il n’existe aucune partie de* matière inorganique qui ne soit dans un état de mouvez ment relatif. ...

Les découvertes du professeur Mitscberlicb, relative» au* rapports qui existent entre les formes des substance» cristallisées et leur état chimique, ont répandu une nouvelle clarté sur la constitution des corps matériels. Certainnés formes de cristaux sont inaltérables : le cube par exemple, pent être ou petit ou grand, mai» il n’en reste» pas moins invariablement un- solide terminé par six face»! carrées. li en est de même aussi du tétraèdre’, ou solide à quatre faces triangulaires équilatérales. Plusieurs autre» solidps appartiennent à la classe désignée sous le nom de système Tessular de cristallisation. Il v a d'autres cristaux qui, bieu que terminés par le même nombre de faces, et ayant la même forme, sont cependant susceptibles de changement'; tel est l’octaèdre3, figure à huit faces et à basecarrée, qui tantôt est aplatie et tantôt alongée. L’on croyait autrefois que l’identité de forme, parmi tous 1rs cristattHr» qui ^appartiennent pas au système Tessular , indiquait une identité de composition chimique ; mais le professeur Mitscherlieh a prouvé qu’il n’en est pas ainsi, et que le»! substances qui diffèrent jusqu'à un certain point de cou»* position chimique, ont la propriété de prendre la» mêmeitforme cristalline. Ainsi, par exemple, le phosphate nentrade soude, et l’arséniate de soude, qui ont la même forma-, cristalline, et qui contiennent les mêmes quantités d’a d’alkalij otd’eaudecristaHisationj diffèrent esseulé puisque l’un contient de l’arsenic, et l’autre une

1 Note i58. ■ — • Note i5g, — î Not*' j6o.

\ ‘ \JfK,

[Sect. XLV.] ISOMORPHISME ET CLIVAGE. I4T

équivalente de phosphore. On donne à ces substances le nOin d’isomorphes , c’est-à-dire qui ont la même forme. Parmi elles, cm distingue plusieurs groupes. Tous ont la même forme; mais quoiqu’il y ait entre eux similitude, il n’y a point identité de composition chimique. Ainsi, par exemple, l’un de ces groupes isomorphes consiste en certaines substances chimiques, dés:gnées sous les noms de protoxides de fer, de cuivre, de /.inc, de nickel, et de manganèse, qui toutes sont d’une forme identique, et renferment la même quantité d’oxigène, mais different ({liant à la nature des métaux qu’elles contiennent , bien que ces métaux soient à peu près en même proportion dans chacune. Toutes ces circonstances concourent a prouver que les substances qui ont la même forme cristalline doivent être: composées d’atomes derniers ayant la même forme, et disposés entre eux de la même manière. La forme des cristaux dépend donc de leur constitution atomique.

Tous les corps cristallisés ont des joints qu’au appelle clivages, suivant lesquels ils se fendent plus facilement qu’en toute autre direction. L'art de tailler les diamaris dépend uniquement de cette propriété. Chaque substance a son clivage particulier. Ainsi, par exemple, toutes les variétés de chaux carbonatéc se clivent en ligures a six faces, appelées rhomboèdres dont les angles alternes' comprennent io5, 55* et 7 5, o5°, quelque loin que foopuisse porter la division; ce qui a conduit à présumer que les dernières molécules de chaux, carbonalée doivent avoir celte forme. Quoiqu’il en soit, il est certain que tous les divers crîçtaux de ce minéral peuvent être formés en conslnui" sant îles solides> à six faces d’une forme semblable à celle qui vient d’être indiquée, et delà môme manière que les. enfans bâtissent1 des maisons avec des briques eu miniature.

148 ATTRACTION CAPILLAIRE. | SeCt. XIV.]

II est permis d’imaginer qu’une différence énorme peut exister entre les molécules d’une masse informe, et celles d'un cristal de la même substance; entre la forme grossière ’ 1» de la chaux et celle du cristal si pur et si limpide du spath

* l <l’Islaiide; et pourtant l’analyse chimique n’en laisse voir

aucune; leurs atomes derniers sont identiques, et la crislallisaliou prouve que toute la différence consiste dans le mode d’agrégation. De plus, toutes les substances peu- * vent cristalliser, soit naturellement, soit artificiellement.

Les liquides cristallisent par la congélation, les vapeurs par la sublimation ', et les solides par le refroidissement ’ ♦‘j après la fusion. De là on peut conclure que toutes les

• substances sont composées d’atomes, dont la grandeur, la

•* *4 forme et la densité déterminent la nature et les qualités; et

■ comme ces qualités sont invariables, il est tout naturel de croire que les molécules dernières de la matière sont inca- , pables d’altération, et que, par conséquent, elles sont en- ■ core aujourd’hui ce qu'elles étaient au moment de leur * . création. - •

* Les oscillations de l’atmosphère, et les chaugemens qui ont. lieu dans sa température, se mesurent par les variations qui s’opèrent dans les hauteurs du baromètre et du thermomètre; mais la longueur réelle des colonnes liquides ne dépend pas seulement de la force de gravitation; elle dépend aussi de la force de cohésion, ou attraction réciproque | qui s’exerce entre les molécules liquides, et celles du tube" qui les contient. Cette action particulière de la force de cohésion est appelée attraction capillaire, ou capillarité. Si

l’on plonge dans un vase d’eau ou d’esprit-de-vin, un tube de verre d’un calibre extrêmement fin, tel qu’un petit tube . ^ de thermomètre , le liquide s’élève immédiatement dans le tube au-dessus du niveau de celui qui est dans le vase, et

• Rote i6a. >

[SeCt.XIV.] ATTRACTION CAPILLAIRE.

l’on remarque que la surface de la petite colonne ains* suspendue est concave, c’est-à-dire qu’elle offre l'apparence d’un hémisphère creux, dont le diamètre est égal au diamètre intérieur du tube. Si l’on plonge ensuite le même tube dans un vase plein de mercure, le liquide monte aussi dans le tube, mais sans jamais atteindre le niveau de celui qui est dans le vase; sa surface alors est convexe, et représente un hémisphère dont le diamètre est également le même que celui du tube1. L’ascension ou la dépression du même liquide dans différens tubes de la même matière, est en raison inverse1 de leurs diamètres intérieurs, et tout-à-fait indépendante de leur épaisseur; d’où suit que l’action moléculaire est insensible à des distances sensibles, et que ce n’est qu’une paroi infiniment mince de la surface intérieure des tubes qui exerce une action sensible sur le liquide. Cela est tellement vrai , que lorsque des tubes du même diamètre sont complètement mouillés avec de l’eau dans toute leur étendue, le mercure s’élève dans tous à la même hauteur, quelle que soit leur épaisseur ou leur densité, la petite couche d’humidité qui les recouvre étant suffisante pour éloigner la colonne intérieure de mercure au-delà de la sphère d’attraction du tube, et pour tenir lieu d’un tul)e par sa propre attraction capillaire. Les forces qui produisent les phénomènes capillaires, sont l’attraction réciproque du tube et du liquide, et celle des molécule liquides les unes à l’égard des autres; et pour que la colonne capillaire reste immobile, il faut que le poids de la partie qui s’élève au-Jessus ou s’nbaisseau-dessousdu niveau tlu liquide qui est dans le vase, fasse équilibre à ces forces.

La mesure de l’action du liquide est une des parties difficiles de ce problème. Laplace, le docteur Yonng, et d’autres mathématiciens, ont considéré le liquide renfermé

» Note 1 63. — * Note 164,

iÛO AT-rn ACTION CAIULI.AIRK. [Sect.xiv.j

•dans le tube connue étant de densité uniforme ; mais M. Poisson, flans l’une de ces productions remarquables OÙ il sait répandre la plus grande clarté sur les sujets les plus abstraits, a prouvé que les phénomènes d'attraction capillaire dépendent d’un décroissement rapide dans la densité de la colonne liquide, sur une très petite étendue à sa surface. Chaque couche iuiimment mince d’un liquide est comprimée par le liquide placé au-dessus, et supportée par celui qui est au-dessous. Le degré de condensa trou qu elle éprouve dépend de l’intensité de la force compressive, et comme cette force décroît rapidement en allant vers la surface où elle est nulle, la densité du liquide décroit pareillement. M. Poisson a démontré que lorsqu’on néglige cette force, la surface capillaire devient plane, e* que le liquide contenu dans le tube se met de niveau avec celui contenu dans le vase. Mais dans le calcul de ces forces, il est nécessaire aussi de comprendre la variation qui s’opère dans la densité de la surface capillaire autour des bords, par suite de l’attraction du tube.

La direction de la force résultante détermine la courbure de la surface de la colonne capillaire. Pour qu un liquide puisse être en équilibre, la résultante de toutes les forces qui agissent sur lui doit être perpendiculaire a la surface. Or, le verre étant plus dense que l’eau ou l’alcool, la force résultante doit être inclinée vers la paroi intérieure du tube. Conséquemment , la surface du liquide étant forcée île s’élever davantage près des côtés du tube que dans le centre, afin de rester perpendiculaire à celte force, elle devient concave, comme on l'observe dans un thermomètre. Mais comme le verre est moins dense que le mercure, la force résultante, pour un tube rempli de mercure, s’incline en sens contraire de la première*, de sorte

• Note i65.

{SeCt.XIV.] ATTRACTION CAPIL1.AIRU. 454

qae la surface de la colonne capillaire est p^us déprimée près des côtés du tube que dans de centre, c’est-à-dire qu’elle est convexe, comme on le voit dans un baromètre. L’absorption de l'humidité par les éponges, le sucre, le sel, etc., est un exemple familier d’attraction capillaire. Les pores du sucre sont si petits, qu’il semble, en vérité, n’y avoir aucune limite à l’ascension du liquide. Le vin prend une forme courbe sur la surface intérieure d’un verre; le thé s'élève au-dessus de son niveau sur les côtés d’une tasse; mais si le verre et la tasse sont trop remplis, leurs bords attirent le liquide dans la direction opposée, et lui donnent une forme arrondie. Une colonne liquide s'élève au-dessus ou s’abaisse au-dessous de son DÎveau, entre deux surfaces planes parallèles, placées près l’une de l’autre, suivant les densités .relatives des plaques et du liquide 1 ; et les phénomènes sont exactement semblables à ceux qui auraient lieu dans un tube cylindrique dont le diamètre serait double de la distance qui sépare les plaques. Si les doux surfaces sont très près l’une de l'autre, et si elles se touchent en l’uo de leurs bords verticaux , le liquidfe s’élève plus haut vers les bords en coDlact, et diminue graduellement de hauteur à mesure que les surfaces deviennent plus éloignées. La limite de la colonne liquide a la forme d’une hyperbole. L’action de la capillarité est tellement générale, que les solides et les liquides ne peuvent se toucher sans produire un changement dans la forme de la surface du liquide.

Les attractions et les répulsions qui résultent de la capillarité présentent plusieurs phénomènes très curieux. Si l’on plonge partiellement dans un liquide deux lames de verre ou de métal parallèles, et toutes deux mouillées, ou sèches , on voit le liquide s’élever ou s'abaisser auprès de

* Note 166. • .• •

Digitt

452 ATTRACTION CAPILLAIRE. [SeCt. XIV.J

leurs surfaces, tandis que le milieu de l’intervalle qui les sépare conserve son niveau. A une telle distance, elles n’exercent entre elles aucune action, c’est-à-dire quelles ne s’attirent ni ne se repoussent. Mais si l’on vient à les approcher de manière à faire disparaître 1 intervalle rectiligne qui les séparait, les deux courbures se rencontrent, et les lames se précipitent aussitôt pour se réunir et se presser l’une contre l’autre’. Si l’une des surfaces est mouillée et l’autre sèche, elles se repoussent mutuellement quand elles sont assez près l’une de l’autre pour que le liquide qui les sépare puisse prendre une forme arrondie ; mais si en les forçant à s’approcher un peu plus, Ion parvient à surmonter cette répulsion, elles s’attirent alors comme si elles étaient toutes deux sèches ou toutes deux mouillées. Deux balles de sureau ou de bois, flottantes sur l’eau , ou deux balles d’étain, flottantes sur le mercure, s’attirent dès qu’elles sont assez près pour que la surface du liquide qui les sépare prenne une forme courbe. Le choc de deux vaisseaux, en mer, est quelquefois dù à cette cause. Mais deux balles, dont l’une est mouillée et l'autre sèche, se repoussent aussitôt que le liquide qui les sépare prend une surface courbe. Un fragment de feuille de the se trouve attiré par le bord de la tasse s il est mouillé, et repoussé s’il est sec, pourvu toutefois qu il ne soit pas trop loin du bord, et que la tasse ne soit pas trop remplie; car si elle était pleine au point de déborder, c est le contraire qui aurait lieu. Il est probable que 1 ascension de la sève, dans les végétaux, est due principalement à la capillarité.

> Note 1(17.

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