DÉCOMPOSITIONS LIMITÉES ET ÉQUILIBRES CHIMIQUES. — SYSTÈMES HOMOGÈNES

§ 1. — Des équilibres chimiques en général.

1. Il existe une multitude de décompositions limitées par l’existence d’une réaction inverse, celle-ci étant déterminée en vertu d’un changement dans la température, dans la pression, ou bien encore dans les proportions. relatives des corps réagissants. Nous avons signalé le fait dans le chapitre précédent, et nous en avons présenté l’explication générale (voy. p. 37). Cette question étant d’une haute importance dans la mécanique chimique, nous allons l’examiner avec plus de détails.

2. Citons d’abord quelques exemples fondamentaux. Telles sont :

Les décompositions des composés binaires (eau, acide chlorhydrique, acide iodhydrique, etc.) en leurs éléments ;

Celles des carbures pyrogénés changés en carbures plus simples (styrolène transformé en benzine et acétylène) ; ou bien encore en hydrogène et carbures moins hydrogénés (hydrure d’éthylène transformé en éthylène et hydrogène) ;

Les décompositions des sels anhydres en acide et base (carbonate de chaux); celles des sels acides en sel neutre et acide libre ; celles des hydrates acides, basiques ou salins, en eau ou acide, base ou sel anhydre ;

La décomposition des éthers en carbures et acides (éthers chlorhydriques) ; ou bien encore la décomposition des éthers sous l’influence de l’eau en acide et alcool, etc., etc.

3. Dans ces diverses classes de décompositions, l’acte de réchauffement développe deux réactions inverses et qui aboutissent toutes deux à la même limite. Entre les deux réactions, il y a cependant une différence capitale : l’une d’elles dégage de la chaleur, tandis que l’action contraire en absorbe. En d’autres termes, l’une des deux réactions résulte du travail des affinités chimiques; tandis que la réaction inverse est accompagnée par un travail contraire, dû à l’acte de réchauffement.

En général, c’est la combinaison proprement dite qui est exothermique, la décomposition étant endothermique : tel est le cas de la réaction entre l’oxyde de carbone et l’oxygène, entre l’hydrogène et l’oxygène, entre l’hydrogène et l’éihylène, etc. Cependant on peut citer certains cas d’équilibre, tels que la formation du sulfure de carbone, celle des éthers (au moyen de l’alcool), celle de l’acide iodhydrique, où la combinaison est endothermique et la décomposition exothermique.

4. L’étude de ces réactions donne lieu tout d’abord à une distinction essentielle. Tantôt les systèmes sont homogènes, c’est-à-dire que les produits et les corps primitifs demeurent à l’état de contact réciproque et de mélange intime, soit dans l’état gazeux, soit dans l’état liquide, pendant toute la durée de l’expérience.

Tantôt, au contraire, les systèmes sont hétérogènes, ou le deviennent par le fait même de la transformation ; c’est-à-dire que les produits se séparent en tout ou en partie des corps primitifs, les uns étant gazeux et les autres solides ou liquides ; ou bien, les uns étant liquides et les autres solides ; ou bien encore, les uns et les autres étant liquides, mais non susceptibles de se mélanger en toutes proportions.

Or c’est dans les systèmes homogènes que les lois propres aux équilibres chimiques peuvent être établies avec le plus de netteté : ce sont de tels systèmes que nous examinerons d’abord.

5. J’ai fait une étude approfondie des équilibres dans mes recherches sur les réactions éthérées, sur les réactions pyrogénées, et enfin sur les réactions des sels et des composés analogues, ces dernières étant opérées au sein d’un dissolvant, tel que l’eau, laquelle intervient chimiquement dans la réaction. Je vais résumer les résultats observés sous les chefs suivants :

1° Équilibres simples dans les systèmes homogènes, entre trois ou quatre corps : tels que les composés binaires, opposés à leurs éléments ; ou bien encore les éthers et l’eau, opposés à l’alcool et à l’acide, éthers qui ont été l’objet d’expériences plus multipliées qu’aucun autre système.

2° Équilibres simples dans les systèmes hétérogènes.

3° Équilibres complexes, avec formation de produits successifs, tels que les carbures pyrogénés. Cette formation se rattache aux lois des équilibres simples; mais elle résulte de la superposition de plusieurs équilibres simultanés.

4° Équilibres produits au sein d’un dissolvant et avec le concours de son influence chimique : ces équilibres se rattachent aux mêmes lois que les précédents ; mais ils offrent certains caractères spéciaux, attribuables à l’intervention du dissolvant.

Nous consacrerons le présent chapitre à l’étude des équilibres simules dans les systèmes homogènes.

§ 2. — Équilibres simples dans les systèmes homogènes. — Division du sujet.

L étude des équilibres simples donne lieu aux questions suivantes :

1° Existence d’une limite fixe ;

2» Influence de la température sur la limite; qo Influence de la pression sur la limite ;

4» influence d’un dissolvant, sans action chimique proprement dite, sur la

'•^•Ynfluence des actions de contact sur la limite ;

6» Influence des proportions relatives sur la limite ;

7» Influence de la fonction chimique sur la limite ;

8» Travail préliminaire ;

9» Vitesse de la réaction, c’est-à-dire temps nécessaire pour que les phases successives en soient parcourues et la limite d’équilibre atteinte.

Chacune de ces questions sera traitée dans un paragraphe séparé.

Cet exposé occupe vingt-six pages de l’ouvrage.