I. L'expérience montre qu'il n'y en a qu'une

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poids atomique, le résultat direct de l'expérience. On ne peut pas dire non plus qu'elle soit nécessairement contenue dans notre langage. Il se trouve seulement que nous pouvons l'y introduire et qu'elle rend notre expression plus aisée, et notre intuition plus facile. En d'autres termes, ce n'est qu'une hypothèse ; mais c'est la plus féconde des hypothèses, et nous lui devons certainement le développement si rapide de la chi* mie organique.

Quand nous écrivons une formule, celle de l'eau par exemple, nous juxtaposons forcément les signes pour la clarté de l'écriture. En sorte que l'hydrogène et l'oxygène subsistent dans le symbole, tandis que leurs propriétés sont abolies dans le composé. L'hypothèse atomique accepte cette contradiction et elle pousse la notion du discontinu jusqu'à ses extrêmes conséquences en expliquant la discontinuité des espèces par la discontinuité de la matière elle-même. Déjà le physicien s'imagine un gaz comme formé de particules extrêmement petites, toutes pareilles, isolées les unes des autres, et dont la masse est proportionnelle au poids moléculaire du gaz. Ce sont les individus gazeux ou molécules. Mais le chimiste veut voir subsister dans la molécule les éléments mêmes qui ont servi à la constituer. Il fait correspondre à chaque élément des particules extrêmement petites, toutes pareilles, dont la masse est proportionnelle au poids atomique de l'élément. Ce sont les individus chimiques ou atomes. Le poids moléculaire est formé simplement avec les poids atomiques. La molécule est formée simplement avec les atomes, et les atomes y restent juxtaposés.

CHTMÎF

Cette conception donne à notre langage écrit une extension nouvelle : à présent les signes ne représentent plus seulement des doses relatives ; si nous le voulons ils représenteront des atomes. Dès lors que signifiera la valence? Elle indique d'abord les liaisons possibles entre un atome isolé et les seuls atomes d'hydrogène. Tout se passe comme si le chlore pouvait retenir à lui un atome d'hydrogène, l'oxygène deux, l'azote trois, et le carbone quatre. Mais nous pourrons bientôt construire avec les atomes toutes les molécules possibles. Il nous suffira de savoir combien de liens peuvent rattacher un atome donné à d'autres atomes quelconques, différents entre eux ou non. — La règle est simple : pour l'hydrogène, un lien, pour l'oxygène deux (très rarement quatre), pour l'azote trois ou cinq, pour le carbone quatre \ On voit par là que l'azote et le carbone se prêteront à un grand nombre de combinaisons. Mais ce qui explique pour le carbone en particulier le nombre presque illimité des constructions possibles, c'est cette hypothèse qu'un atome de carbone peut se souder (au moins par un lien) à un atome de même nom et qu'ils peuvent ainsi former entre eux des chaînes linéaires ou ramifiées, ouvertes ou fermées sur ellesmêmes, variées à l'infini. Or chaque atome de carbone peut en même temps retenir avec lui dans la chaîne son cortège d'atomes différents.

Il suffit d'ouvrir un traité de chimie, et surtout de chimie organique, pour voir que cette architecture d'atomes y est en effet représentée et qu'elle se trouve correspondre avec les espèces

I. Pour le soufre, 2, 4 ou 6; pour le phosphore, 3 ou 5, etc. ^ 173 ^

connues. On y voit comment de proche en proche par complication graduelle la correspondance s'établit entre la réalité et les symboles, et comment ce langage qui, primitivement, ne prétendait raconter que la composition pondérale des espèces raconte maintenant et suggère leurs modes de création. — Ce n'est plus seulement un procédé d'écriture, c'est un guide pour la découverte, et une méthode pour la synthèse.

Quels sont les procédés particuliers de synthèse ? Une technique spéciale l'apprendra, et d'ailleurs nous y reviendrons. En attendant retenons la notion essentielle que la synthèse nous fournit. Notre classification change d'aspect : ce n'est plus simplement un ordre accepté sur les données que la nature ou le hasard de l'observation nous apporte. C'est un ordre créé par nous, un ordre déductif, comme une coordination idéale que nous réalisons ensuite nous-mêmes dans les faits. Et cela contribue encore à donner à la chimie son caractère propre*.

Ce n'est pas tout, créer des espèces, c'est aussi créer des propriétés. Nos méthodes nous permettent donc de faire varier par degrés d'une façon régulière et prévue les propriétés de la matière. Le sulfate de potassium n'est qu'un terme dans une série ; en substituant au potassium un autre métal on obtient un autre sulfate plus ou moins différent du premier. De même l'alcool du vin n'est qu'un terme dans la série des alcools. C'est dire que nous pouvons façonner des alcools plus ou moins lourds, plus ou

I. Lire l'Introduction de la Chimie organique fondée sur la synthèse , par Berthelot.

CHIMIE

moins volatils. Nous pouvons également façonner presque à notre gré1 des couleurs et des parfums.

Mesurons le chemin parcouru. Nous avons défini une espèce chimique comme un ensemble de qualités. Puis, nous avons mis toutes les espèces sous la dépendance d'un petit nombre d'entre elles, les éléments. Enfin avec les éléments nous avons appris à construire suivant des règles fixes des figures qui sont comme la condition des espèces possibles et qui représentent d'avance leurs propriétés, — Et il semble que la chimie se réduise maintenant à une sorte de géométrie des assemblages ! Mais si les symboles ne sont qu'un résumé de l'expérience acquise et s'ils la racontent fidèlement, ils ne la racontent pas tout entière. Ils ne représentent qu'un aspect des choses. Et l'on aurait grand tort de penser que cette science des formes constitue toute la science.

Quand on vit dans le laboratoire, on acquiert bien vite cette notion qu'il y a un fait plus important que l'espèce chimique et qui la domine, c'est la réaction même qui la crée ou la détruit. Or si le langage exprime la possibilité de l'espèce il n'exprime pas la possibilité de la réaction 2. Le

1. Nous 'élargissons notre choix en multipliant la variété dans le discontinu.

2. D'où le défaut des traités qui abusent des formules, et l'erreur des débutants qui attribuent à ces formules (trop commodes) une importance exagérée.

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débutant qui veut s'initier à la pratique des réactions se sent dès l'abord désarmé devant le caractère d'inévitable qu'elles présentent. La transformation chimique lui paraît s'accomplir sous des influences irrésistibles qui ne laissent aucune prise à son action. Laissons du phosphore sec exposé à l'air sous une cloche fermée. Le phosphore ne tarde pas à prendre feu et sa combustion produit les flocons blancs d'anhydride phosphorique. Mettons l'anhydride phosphorique au contact de l'eau, il se dissout avec élévation de température. Pour achever la dissolution, faisons bouillir. Nous avons à présent une solution d'acide phosphorique. Filtrons cette liqueur, et versons-y la liqueur (filtrée aussi) qui résulte de la dissolution de la chaux dans l'eau. Nous voyons apparaître un précipité de phosphate de calcium qui se rassemble au fond du vase. — Toutes cés transformations se sont succédé, pour ainsi dire, d'elles-mêmes. Nous n'avons fait que choisir les réactifs et les mettre en présence, mais nous n'avons pas pu les maîtriser. De plus le retour spontané de l'un des états au précédent paraît impossible. Et maintenant le phosphate de calcium est une substance à peu près inerte que nous pourrons très malaisément faire entrer en réaction et qui est peu différente du phosphate de calcium naturel.

Essayons de résumer l'impression que nous laisse cette expérience : à mesure qu'elle progresse nous voyons diminuer le nombre des réactions spontanées qui demeurent possibles. Ainsi il est évident qu'il y a plus de promesses de réactions dans le système eau, anhydride, phosphorique, chaux, que dans le système eau de

CHIMIE

chaux et acide phosphorique Il y a plus de promesses encore dans le système eau, oxygène, phosphore et chaux. Ces systèmes qui ont même composition élémentaire peuvent donc être classés suivant une sorte de hiérarchie. Nous dirons que celui qui contient le plus de promesses, qui recèle le plus grand nombre de réactions possibles est au potentiel le plus élevé. Et nous énoncerons la proposition suivante qui n'est pas une loi, mais simplement la définition du mot que nous avons choisi. Etant donné un système chimique, toute réaction spontanée de ce système abaisse son potentiel.

Nous justifierons plus loin le mot de potentiel, et alors seulement nous établirons une loi nouvelle. Pour le moment nous n'avons fait que fixer une notion. Montrons-en l'utilité. Tout d'abord, si nous voulons enrichir notre étude du plus grand nombre possible de faits, nous devons essayer de suivre l'évolution du système à partir du potentiel le plus élevé. Dans l'exemple précédent avonsnous réalisé cette condition? Evidemment non, car l'hydrogène et l'oxygène tendent spontanément à former de l'eau, l'oxygène et le calcium à former de la chaux. Nous avions donc intérêt à partir de l'ensemble formé par l'hydrogène, l'oxygène, le phosphore et le calcium isolés. Il se trouve que ce sont des éléments. Ce n'est pas là une rencontre fortuite. On peut même énoncer une règle assez générale en disant : à la tempérais, En effet, le système (i) contient en puissance toutes les transformations du système (2) plus une transformation au moins qui conduit de 1 à 2. Bien entendu, on tient compte de ce fait que le retour spontané de 2 à 1 est impossible.

f> 177 ^ MÉTHODE. — 13

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ture et à la pression où nous observons d'ordinaire un système qui ne contient ni carbone ni azote est à un potentiel moins élevé que l'ensemble de ses éléments isolés. Cette remarque explique la simplicité relative des espèces minérales. En effet, comme il semble le plus souvent qu'en se compliquant elles se dégradent, on conçoit que leur complication trouve bientôt un terme. — En chimie organique il n'en est pas ainsi. Si nous assistons à l'évolution spontanée d'un système qui ne contient pas d'autres éléments que le carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'azote, nous constatons assez généralement qu'en se dégradant il se simplifie. D'où une opposition apparente entre les deux domaines de la chimie, opposition qui a longtemps donné le change au chercheur. Il suffit justement pour la voir disparaître, de faire entrer en jeu avec les quatre éléments organiques des éléments minéraux convenablement choisis ; et tel est le secret des principales synthèses dans la chimie du carbone.

Ainsi on fait un usage constant du chlore, du brome ou de l'iode pour les substituer à l'hydrogène dans les substances hydrocarbonées. D'autre part on cherche par tous les moyens à introduire des éléments métaux dans des molécules organiques. Ensuite on oppose les composés du premier genre à ceux du second. Par exemple le méthane iodé CH3I est opposé au zinc-méthyle (CH3)2 Zn. Aussitôt il se forme de l'iodure de zinc et un nouveau carbure d'hydrogène apparaît :

2CHJ + (CH8)2Zn == Znl2 + 2CH3 — CH3

Mais à son tour l'éthane peut être changé en éthane iodé et subir la même action. On passe

CHIMIE

de la sorte au propane CH3-CH2-CH3, et ainsi de suite en continuant. Récemment on a trouvé dans les composés organomagnésiens mixtes un puissant instrument de synthèse 4.

On voit donc comment le chimiste peut choisir son point de départ pour ouvrir à des réactions nouvelles le plus grand nombre de chemins possible. Mais ce n'est là qu'une direction générale donnée à son étude. Encore faut-il qu'il sache exploiter la voie qu'il aura choisie et la rendre féconde. — Reprenons l'ensemble phosphore oxygène. Comparons-le à l'anhydride phosphorique. Du premier système au second le potentiel s'est abaissé. C'est dire que le premier contient plus de promesses de réactions que le second. Or nous n'avons observé qu'une réaction unique. Une question nouvelle s'impose maintenant : avons-nous épuisé toutes ces promesses ? L'observation attentive nous montrera qu'il n'en est rien. En effet, dans un courant lent d'air sec le phosphore sec peût s'oxyder sans brûler. Et alors le produit de l'oxydation n'est pas uniquement de l'anhydride phosphorique: on parvient à y discerner (par sublimation lente) une espèce chimique nouvelle qui est l'anhydride phosphoreux. Or l'anhydride phosphoreux est susceptible de s'oxyder à son tour plus ou moins rapidement pour donner l'anhydride phosphorique. Ainsi l'anhydride phosphoreux et l'oxygène constituent encore, au-dessus de l'anhydride phosphorique,