DE LA COHÉSION

Lorsque des molécules de meme nature sont unies, la force qui les unit s’appelle cohésion. Cette force est probablement de la même nature que celle de l’adhésion, mais différente

en degré; car elle exige une force plus considérable, pour séparer les molécules d’une masse de marbre, que pour désunir deux surfaces polies de même matière mises en contact.

La force de cohésion varie selon les corps. lies molécules d’un fil d’or ou de fer exigent une grande force pour vaincre leur cohésion, tandis qu’il en faut peu pour séparer les molécules du bois ou de la pierre. De nombreuses expériences ont été faites à ce sujet par Muschenbroék , pour déterminer cette force. Des tiges d’un pouce carré de diverses substances étant suspendues perpendiculairement, on attacha à leur extrémité inférieure le poids nécëssaire pour détruire la cohésion des molécules. Parmi les métaux, on trouva que la verge d’acier exigea 67,818 kil. ; celle de fer, 37,4^5 kil. , et celle d’or coulé, ii,o52 kil. Parmi les alliages de métaux, le composé de deux parties d’or et d’une partie d’argent exigea 14,066 kil.; celui de six parties de cuivre et d’une d’étain, 27,629 kil.; le métal de cloche, 25,620 kil. Parmi les bois, une tige de carougier exigea 10,097 kil.; celles de hêtre et de chêne, 8,691 kil.; celle de pin, 3,846 kil. Parmi les os, l’ivoire exigea 8,173 kil.; la corne, 4>3p5 kil., et la baleine, 3,768 kil.

De la constitution des corps. — Tous les corps, dans la nature, existent sous trois états différents. Ils peuvent affecter l’état solide, l’état liquide et l’état gazeux ou fluide élastique. La diversité qu’on remarque parmi les corps solides provient, sans nul doute, des différents degrés de la force de cohésion. Les fluides ou gaz ne sont soumis à aucune force , et les mouvements de leur molécules sont libres. Dans les liquides tels que l’eau ou le mercure , il existe une force attractive; mais la propriété des fluides élastiques consiste en une force répulsive qui augmente ou diminue selon les variations de la température : peut-être serait-il mieux de dire que le degré d’affinité, entre les molécules des fluides, étant extrêmement faible, elles sont plus sensibles aux influences de la chaleur ou du froid.

Des solutions. — La force de la cohésion est moins grande

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que l’affinité qui existe entre les particules du corps solides et certains liquides; ainsi, lorsque l’on fait dissoudre une quantité de sel marin (chlorure de sodium), la cohésion qui retenait les molécules du sel réunies sous la forme de cubes, est détruite par l’affinité que ces molécules ont pour l’eau. Ce procédé est désigné dans le langage ordinaire, aussi bien que dans celui de la chimie, sous le nom de solution. Mais cette affinité , entre le chlorure de sodium et l’eau , a aussi ses limites ; l’eau n’en peut dissoudre qu’une certaine quantité; car au-delà, la force cohésive n’est plus détruite, et les cristaux restent insolubles. L’eau bouillante a la propriété d’en dissoudre une plus grande quantité. Quelle que soit la proportion du corps solide dissous, ses molécules se mêlent également avec celles du liquide, qui reste aussi transparent qu’il l’était avant l’addition de la* matière saline; et, lorsque la quantité du liquide est diminuée par l’évaporation, les molécules du corps solide se rapprochent, et la force de sa cohésion les rend à leur état primitif. C’est ce qui arrive aussi lorsque, après avoir fait dissoudre, à une température élevée, une trop grande quantité de sel marin, et que la température s’abaisse, l’affinité des molécules du chlorure de sadiura pour l’eau devient moins forte que la cohésion, qui rétablit alors les cristaux.

Cristallisation. — On appelle évaporation, la diminution de la masse d’un liquide dans lequel des matières salines ont été dissoutes , soit que cette diminution se produise par la température ordinaire de l’atmosphère ou par une chaleur artificielle. Le procédé à l’aide duquel les substances salines reprennent leurs formes régulières se nomme cristallisation. Les corps que l’on dissout dans un liquide , et que l’on traite de cette manière, reparaissent toujours sous la même forme.

Aucun corps ne peut se former en cristaux , s’il n’a préalablement passé à l’état de fluide. Mais il y a des substances qui, quoique insolubles dans l’eau, n’en affectent pas moins des formes régulières : le verre , le soufre , et les substances métalliques sont dans ee cas; lorsqu'elles sont mises en fusion

appliqués aux arts et AUX MANUFACTURES. I I

par la chaleur, et que leurs molécules sont séparées les unes des autres, elles peuvent prendre des formes déterminées ou cristalliser.

Plusieurs de ces substances salines , qui affectent des formes déterminées, se combinent avec une portion considérable d’eau qui constitue une partie du solide; il n’y a point de doute qu’on ne doive à cette eau de cristallisation, ainsi qu’à la distribution uniforme des molécules des sels eux-mêmes, la transparence des corps cristallisés.

Efflorescence et déliquescence. — Quelques sels, après avoir formé des cristaux dans leurs solutions, laissent échapper leur eau de cristallisation-, aussitôt qu’ils sont exposés à l’air; c’est ce qu’on nomme efflorescence: elle est due au peu d’affinité qui existe entre les molécules combinées des sels et de l’eau. A mesure que cette opération a lieu, les cristaux perdent leur lustre; ils deviennent opaques, et finissent par tomber en poudre. Des effets très-différents ont lieu sur d’autres sels placés dans les mêmes circonstances ; car, au lieu de laisser échapper l’eau qu’ils contiennent, ils absorbent l’humidité répandue dans l’atmosphère, et cela quelquefois en telle quantité, qu’ils sont promptement réduits à l’état liquide. Parmi les sels efflorescens , la soude et ses combinaisons avec l’acide sulfurique formant le sel de glauber, en est un bel exemple; et, parmi les sels déliquescens, la potasse et le muriate de chaux.

Dans la cristallisation des sels il est important de les obtenir sous la forme la plus grande et la plus parfaite. Cette partie de la chimie pratique a été heureusement cultivée par M. Leblanc ; les résultats de ses expériences et de ses observations sont consignés dans un mémoire [Journal de Phy sique , vol. 55 ). L’opération doit être faite dans des vases de verre ou de porcelaine, très-évasés; on doit les laisser en parfait repos; les sels doivent être purs, et il est nécessaire de faire attention au degré de pesanteur spécifique auquel la solution commence à former des cristaux. Si la pesante, ur spécifique, ou la quantité de sel, est trop grande.

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les cristaux ne forment plus qu’une masse confuse ; et on ne peut pas même en obtenir, lorsque la pesanteur spécifique n’est pas suffisante, et la solution trop faible. Quand on abandonne une solution d’une force convenable à une évaporation spontanée, on obtient un grand nombre de cristaux. Le seul défaut de ces cristaux résulte de leur agglomération ; on sépare ceux que l’on trouve les plus parfaits; on les place dans un autre vase, et l’on verse sur eux de nouvelles solutions, pour qu’ils puissent augmenter de volume

Forme des cristaux. — Les formes régulières* qu’affectent plusieurs corps, soit dans le cours de la nature, soit dans les solutions artificielles, sont très-connues. Les recherches de Bergman et de Romé de l’Isle, et plus récemment encore celles de l’abbé Haiiy, out été particulièrement dirigées vers ce sujet.

Selon la théorie ingénieuse proposée par l’abbé Haiiy, les parties intégrantes se combinent toujours de la même façon , et s’unissent par les mêmes faces et par les mêmes angles ; mais ces faces et ces angles ne sont pas les mêmes dans tous les cristaux. Quelle que soit cependant la variété des formes que les mêmes substances affectent pendant leur cristallisation, elles retiennent toutes le noyau, ou forme primitive à laquelle on peut les ramener par une division mécanique. L’abbé Haiiy a trouvé que toutes les formes primitives se réduisaient à six; savoir, i° le parallépipède ; i° le tétraèdre régulier; 3° l’octraèdre; 4° l’hexaèdre régulier; 5° le dodécaèdre rhomboïdal ; 6° le dodécaèdre à faces triangulaires, composé de deux pyramides hexaèdres réunies par léurs bases. Le même philosophe a observé aussi que le noyau, ou forme primitive d’un cristal , n’est pas le dernier terme de sa division mécanique , car il peut être subdivisé non seulement parallèlement à ses faces, mais aussi dans d’autres directions, à moins que la forme primitive ne soit un parallépipède. Guidé par cette expérience, il réduit les molécules intégrantes de tous les cristaux, aux trois formes suivantes : i° le tétraèdre; *2° le prisme triangulaire; 3° le parallépipède;

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et il suppose , d’après ces formes primitives , que la différence de grandeur , de proportion et de densité des molécules intégrantes des corps, est cause de toutes les différences d’affinité qui ont lieu dans une simple agrégation ou composition.

Dans la formation des cristaux primitifs, les parties intégrantes s’unissent quelquefois par leurs faces, et quelquefois par leurs angles, et de là dérivent les différentes figures des cristaux, qui sont composés de parties intégrantes d’une même forme. La forme primitive n’est pas toujours reproduite dans la cristallisation des corps. Les déviations de cette forme, et la variété des cristaux ainsi produits, sont appelés par l’abbé Haüy , forme secondaire ; car , en quelques cas, par exemple, la forme primitive est l’octaèdre, mais en déviant de cette forme, certains sels, pendant leur cristallisation, affectent la forme cubique ou dodécaèdre.

Cette théorie étant suivie, et la forme primitive ainsi que celle des molécules intégrantes étant déterminées , il ne reste plus qu’à étudier les lois, suivant lesquelles ces molécules sont combinées, et produisent autour de la forme primitive, ces espèces d’enveloppes qui terminent régulièrement, et forment des figures si différentes les unes des autres, quoique originairement les mêmes. En examinant le mécanisme de la structure des cristaux sujets à ces lois, il paraît que toutes les parties du cristal secondaire ajouté au noyau, sont formées de lames qui décroissent régulièrement, par la soustraction d’un ou de plusieurs rangs de molécules intégrantes : ainsi cette théorie, en déterminant le nombre de lames superposées, ramène à la formation primitive du cristal. La variété des formes secondaires provient de la diminution des côtés ou des angles ; diminution qui les laisse quelquefois recouvrir entièrement par d’autres lames. Mais, comme de plus grands détails sur cette théorie dépasseraient les bornes d’un ouvrage élémentaire , nous renvoyons le lecteur au Traité de Minéralogie de l’abbé Haüy, vol. I, ou aux Annales de Chimie, vol. XVII.

ÉLÉMRNS 1>K CHIMIE, RRATIQÜK

SECTION lu.

U E l’a FFIN1TÉ CHIMIQUE.

L’affinité chimique a lieu entre des molécules de matières différentes. Le résultat de cette combinaison est un nouveau composé, différent, dans ses propriétés, des substances qui ont servi à le constituer; cette différence de propriétés peut être considérée comme caractère de l’affinité chimique. L’affinité, cependant , n’agit pas sur les molécules de toute espèce de matière; aucune action n’a lieu, entre celle du marbre et de l’eau; mais si l’on ajoute quelques gouttes d’acide muriatique (acide hvdro-chlorique), le marbre Se dissout, et on a pour produit un liquide transparent et uniforme. Dans quelques cas, deux substances insipides produisent un composé qui a les propriétés les plus corrosives ; tandis que dans d’autres, la combinaison de deux substances qui ont déjà cette dernière propriété , donne lieu à un composé insipide.

Changement de couleur. — Lorsque le plomb, qui est d’une couleur bleue tirant sur le blanc, se combine avec l’oxigène, il devient jaune ou rouge ; le métal nommé cobalt est d’une couleur grise , et devient d’un beau bleu lorsqu’il se combine avec l’oxigène; enfin le cuivre, qui est rouge, lorsqu’il se combine de même, produit une couleur verte.

Changement d'odeur. — L’ammoniaque a une odeur extrêmement pénétrante ; celle de l’acide muriatique l’est encore davantage; mais, lorsque ces deux substances Sont unies , et qu’elles constituent le sel ammoniaque du commerce , leur odeur devient nulle. Aucun exemple ne pourrait don- ' ner une meilleure preuve de l’affinité chimique ; exemple qui prouve que deux substances extrêmement volatiles deviennent fixes dans leur composé, et offrent un changement total dans leurs propriétés. Isolés , la potasse et le soufre , ont à peine une odeur sensible ; mais si on leur fait subir

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la fusion , et que l’on mouille leur masse avec quelques gouttes d’eau , il s’en exhale une odeur infecte.

Changement de goût. — Le soufre est presque insipide, et l’oxigène, qui constitue une des parties de l’air atmosphérique , est non-seulement inoffensif, mais il est meme essentiellement nécessaire à la vie; cependant, lorsque ces deux corps entrent en combinaison , le composé qui se forme , et qui est l’acide sulfurique , est une des substances les plus corrosives. Cet acide, à son tour, lorsqu’il est combiné avec la soude, devient d’un goût amer et nauséabond, ne retenant aucune des propriétés de ses parties constituantes. Ce nouveau composé est le sel de glauber, ou sulfate de soude.

Changement de constitution. — Les effets de l’action chimique ne sont pas moins remarquables dans le changement de constitution des corps. Une masse solide de glace devient un liquide transparent , lorsqu’elle se combine avec la chaleur ; et ce liquide se change en vapeur lorsqu’on le combine avec une plus grande quantité de calorique. Une grande quantité d’eau disparaît, lorsqu’on la projeté sur de la chaux nouvelle; une partie se dégage à l’état de vapeurs, mais une autre partie se combine avec la chaux , et devient solide. L’ammoniaque , à l’état de gaz , est invisible comme l’air ; le gaz acide muriatique est aussi invisible et transparent; mais quand ces deux gaz sont combinés, on obtient pour produit un sel blanc et solide , qui est le sel ammoniaque.

Un grand nombre des opérations les plus importantes de la chimie , dépend du plus ou moins d’affinité qui existe entre les différents corps. On a distingué deux espèces d’affinité par les noms de simple et de composée , ou bien par ceux d’ attraction simple et d’attraction composée.

De l’affinité simple. — Cette affinité comprend toutes les espèces de combinaisons qui ont lieu entre deux corps, sans l’intervention d’aucun autre ; comme lorsqu’un acide et un alkali se combinent. Donnons quelques exemples de l’affinité simple.

Exp. I. — Si à une petite quantité d’acide muriatique,

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on ajoute quelques fragments de marbre, jusqu’à ce que l’effervescence cesse (le marbre est un composé de chaux et d’acide carbonique ) , l’acide muriatique , ayant une plus grande affinité pour la chaux que n’en a l’acide carbonique, se combinera avec elle; et l’acide carbonique, mis à nu , se dégagera à l’état de gaz , et produira une effervescence.

Exp. II. — Si dans un matras, on met une portion d’acétate de soude, composé d’acide acétique et de soude, qu’on y ajoute un peu d’acide muriatique, et qu’on applique une légère chaleur jusqu’à ce que le tout soit réduit en une masse sèche, l’acide muriatique, par rapport à sa plus grande affinité pour la soude , se combinera avec elle , et l’acide acétique sera mis en liberté. Le nouveau sel formé est le sel de cuisine ( chlorure de sodium ).

Exp. III. — Qu’on reprenne cette masse ( chlorure de sodium ) , qui est le muriate de soude ; qu’on y ajoute de l’acide nitrique, et qu’on la chauffe doucement, l’acide muriatique sera séparé, et se dégagera à l’état de gaz, tandis que l’acide nitrique se sera combiné avec la soude.

Exp. IV. — Le résidu sec qui restera dans le matras sera donc du nitrate do soude; si on y ajoute un peu d’acide sulfurique , et qu’on l’expose à la chaleur, l’acide nitrique sera à son tour mis à nu, et l’acide sulfurique se combinera avec la soude.

Dans ces trois dernières expériences, les acides muriatique, nitrique et sulfurique, ayant été successivement mis en contact avec les différons composés de soude, s’unissent avec elle en raison de leur force d’affinité supérieure.

De l'affinité double ou composée. — Il arrive quelquefois que, par l’addition d’une troisième substance, aucune décomposition n’a lieu , en raison de la plus grande force d’affinité qui existe entre les deux substances déjà en combinaison. Ainsi la décomposition du sulfate de zinc ne saurait être effectuée par l’acide acétique, parce que l’affinité entre le zinc et l’acide sulfurique est plus grande que celle qui existe entre Je zinc et l’acide acétique. Mais si l’on introduit une qua

trième substance qui ait de l’affinité pour une des parties constituantes du composé, les lois de la première affinité sont surmontées, et la décomposition a lieu. Le plomb a une grande affinité pour l’acide sulfurique ; si donc on ajoute une solution de sulfate de zinc à une autre d’acétate de plomb, le changement sera opéré à l’instant, parce que les affinités combinées de l’acide acétique et du plomb sont plus grandes que les afffinités simples de l’acide sulfurique et du zinc ; et comme l’un des deux nouveaux produits , le sulfate de plomb, est insoluble dans l’eau , il se précipitera à l’instant.

M. Berthollet a démontré qu’une décomposition peut être effectuée , en augmentant la quantité de la substance avec laquelle on desire former un nouveau composé. L’acide sulfurique a une grande affinité pour la barite, et leur composé est insoluble dans l’eau , soit à chaud , soit à froid. Cet acide a aussi de l’affinité pour la potasse, mais elle est beaucoup plus faible que pour la barite ; cependant des quantités égales de potasse puf’e et de sulfate de barite, bouillies ensemble, offrent une décomposition partielle. L’oxalate de chaux est partiellement décomposé par la potasse pure, quoique l’affinité de l’acide oxalique soit beaucoup plus grande que celle de cet acide pour la potasse. Mais ceux qui ont adopté la doctrine des proportions définies expliquent ces expériences par la double décomposition , et supposent que l’acide carbonique, s’étant combiné avec la potasse pendant l’expérience , a une part considérable dans le changement qui s’est produit.

Des proportions définies. — De la connaissance qu’un corps composé , dont les parties constituantes sont connues , reproduit invariablement les mêmes caractères et les mêmes propriétés individuelles, il est naturel de croire que les substances qui entrent dans sa composition sont toujours unies dans une même proportion. Certains corps, placés sous les mêmes circonstances, acquièrent, par leur combinaison, précisément les mêmes qualités , du moins autant que ces qualités peuvent être appréciables.

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L’opinion que la matière est composée d’atomes indivi sibles fut émise, dans l’origine, par les philosophes grecs, et a été adoptée depuis par les modernes : elle forme maintenant une des bases de la chimie. Higgins de Dublin la reproduisit vers l’année 1789, et il soutint que les composés chimiques ont des proportions définies comme atome avec atome, ou un avec deux, trois ou un plus grand nombre; il en fit l’application à ces gaz qui se combinent dans des proportions inégales , et il supposa que toutes les proportions d’un même élément étaient semblables. M. Dalton, en 1802, adopta ce système atomistique , et l’étendit à tous les composés chimiques. Richter et les meilleurs chimistes de France et d’Angleterre l’imitèrent; Berzelius de Suède poussa les recherches encore plus loin.

Exp. I. — En mêlant une partie d’oxigène à deux parties d’hydrogène, dans un tube de verre, sur le mercure; et le tube étant muni de l’appareil nécessaire , si 011 fait passer une étincelle électrique, les gaz brûlent, disparaissent entièrement, et il ne reste plus qu’une petite quantité d’eau.

Exp. II. — Si l’on combine de la même manière deux parties d’oxigène et deux parties d’hydrogène, une partie de l’oxigène ne se combinera pas; et, dans quelque proportion que l’on mêle ces deux gaz, on trouvera toujours qu’une partie d’oxigène s’unit à deux d’hydrogène; d’où l’on infère, que les éléments qui entrent dans la composition de l’eau se combinent toujours dans les mêmes proportions.

Exp. III. — Si , dans un vase que l’on a rempli aux deux tiers d’oxigène, au-dessus d’une cuve pneumatique que le mercure soutient à la même hauteur, tant aux parois intérieures qu’à celles extérieures, on introduit un charbon, et que l’on y mette le feu au moyen d’un ve,rre ardent, le gaz se raréfiera d’abord; mais, le charbon reprenant bientôt sa première température, le volume restera sensiblement le même, et l’oxigène sera changé en acide carbonique, si la quantité du charbon a été suffisante. Quelle

que soit la manière dont ils sont formés , la densité de l’oxigène, est à-peu-près à celle de l’acide carbonique comme 34 à 47; il résulte de cette expérience que l’acide carbonique contient toujours un poids d’oxigène égal au sien. Les proportions sont 5.7 de carbone et i5 d’oxigène.

Exp. IV. — Si deux parties en volume de gaz oxide de carbone et d’oxigène sont enflammées sur le mercure par une étincelle électrique, on obtient deux parties en volume d’acide carbonique, dont le poids répond exactement à celui du gaz oxide de carbonique et de l’oxigène employés.

On voit, par cette expérience, que l’oxide de carbone contient moitié moins d’oxigène que l’acide carbonique; ainsi, dans la composition de l’acide carbonique, le carbone entre pour 5.7, et l’oxigène pour 7.5. La décomposition de l’acide carbonique, par l’électricité, conduit aux mêmes résultats; car si deux parties d’acide carbonique sont traitées de la même manière, sur le mercure, on obtient deux parties d’oxide de carbone et une d’oxigène. La composition de ce gaz se trouve ainsi être démontrée par la synthèse et par l’analyse.

Lorsqu’un liquide et un solide entrent en combinaison, les mêmes proportions déterminées sont observées. Dans le composé que forme la combinaison de l’acide sulfurique avec la barite, le précipité (sulfate de barite) contient 34 d’acide et 66 de barite. Lorsqu’une décomposition réciproque, entre des sels neutres, a lieu par les changements réciproques de leurs éléments, il n’y a pas d’excès d’acide. Le nitrate de barite est composé de 41 d’acide et de 5g de terre; 67 parties de sulfate de potasse sont formées de 3o parties d’acide et de 37 d’alkali. Si l’on combine 100 parties de nitrate de barite avec 67 de sulfate de potasse, on obtiem 89 parties de sulfate de barite, et 78 de nitrate de potasse, par leur décomposition. Il paraît de là que 3o parties d’acide sulfurique se combinent avec 5g de barite, et que 41 Pal'~ tics d’acide nitrique se combinent avec 37 parties de potasse.

Les composés des fluides élastiques ou gaz avec des substances solides se font de même dans des proportions déterminées. La proportion de l’acide carbonique obtenue par le sous-carbonate de potasse, est exactement la moitié de la quantité obtenue par le carbonate du même alkali.

Dans les oxides noirs et rouges de fer, deux parties d’oxigène se combinent dans le premier, et trois dans le dernier; c’est-à-dire que ioo parties de fer requièrent 29 parties d’oxigène pour se convertir en oxide noir (protoxide), et environ 43.5 pour former l’oxide rouge (péroxide).

Le lecteur qui desire pousser plus loin ces recherches , doit consulter le nouveau Système de Philosophie chimique, par Dalton , ou les Élémens de Chimie de Davy.