Cg tableau est emprunté au Dictionnaire

Poids Produits des poids atomiques

atomiques par les chaleurs spécifiques.

chimie Würtz, t. I, p. 401.

Noms

Chaleurs

des corps simples

spécifiques

1 ordinaire

ph»,,, 1,0»

^ j amorphe

[ (entre 15» et 98").

Platine . ■ . .

Potassium .

Rhodium .

1 orthoromb.

Souf -e 1

j orthoromb.

1 (entre 17» et 45»).

Sélénium cristallisé. . .

Silicium graphitoide . .

— cristallisé. . .

Sodium (entre-34» et 7").

Tellure .

Thallium .

Tungstène .

Zinc . 65,2

Poids

Produits des poids atomiqi

atomiques

par les chaleurs spécifiqui

Ün voit d’après ce tableau que les nombres de la dernière colonne ne sont pas rigoureusement égaux, ils oscillent entre 5,5 et 6,9 ; la moyenne est environ 6,4. La loi de Dulong et Petit est donc vérifiée d’une manière approximative. Cependant les chaleurs atomiques du carbone, du bore, du silicium sont très différentes de 6,4. Ces trois corps feraient donc très notablement exception à la loi des chaleurs spéciliqucs. 11 résulte de travaux de M. Weber que la chaleur spécifique de ces corps croit avec la température et devient constante ù des températures élevées ; ces résultats sont inscrits dans le tableau suivant :

Cliuleur spécilique.

Bore cristallisé . 0,1915

Tcnipjralure.

Graphite.

NOTATION ATOMIQÜE. I.XXW

Chaleur spécifique. Température.

Silicium cristallisé. . . . O.lulîO — 7)9", 8

En multipliant les chaleurs spécifiques obtenues à ces hautes températures par les poids atomiques du carbone et du silicium, on obtient des nombres qui se rapprochent de la moyenne 6,4.

Carbone. Silicium.

Chaleurs spécifiques . 0,467 0,205

Poids atomiques . . 12 28

Chaleur atomique . 5,6 5,7

Pour le bore, M. Weber admet, sans l’avoir démontré, que sa chaleur spécifique se rapproche de 0,5 à des températures élevées; dans ces conditions, la chaleur atomique de ce corps serait égale à 0,5x11=5,5. (11 est le poids atomique du bore.)

Le carbone, le bore et le silicium rentrent donc dans la loi commime, grâce aux travaux de M. Weber, et l’on peut dire que la loi des chaleurs spécifiques ne présente plus d’exceptions*.

Après avoir rappelé les deux principales méthodes qui ont servi à déterminer les poids atomiques des corps simples, il nous reste à donner le tableau de ces poids atomiques ainsi que des équivalents.

TABLEAU DES ÉQUlUALENTS ET DES POIDS ATOIfllQUES DES CORPS SIIViPLES^.

Noms des corps.

Symboles.

Équivalents.

Poids atomiques.

Aluminium. . . .

. . Al

Antimoine . . . .

. . Sb

Argent .

• • Ag

Arsenic .

. . As

Azote .

. . Az

Barvum .

. . Ba

Bismuth .

. . Bi

Bore .

. . Bo

Brome. . . . . .

. . Br

Cadmium ....

. . Cd

Calcium .

. . Ca

Carbone .

Cérium .

. . Ce

Césium .

. . Cs

Chlore .

t. Pour Tinterprctation ex.actc a donner à la loi de Dulonq et Petit, nous renvoyons le lecteur à l’article publié par JI. Jloutier dans le tome I de \ Encyclopédie chimique (Sur quelques relations de la chimie et de la physique).

2. Traité de chimie générale, de M. Schützembcrger, t. I, p. 254.

jYYXYi ENCYCLOPEDIE CHIMIQUE.

Noms des corps. Symboles.

Chrome . Cr

Cobalt . Co

Cuivre . Cu

Didyme . Di

Étain . Sn

Erbium . Er

Fer . Fe

Fluor . Fl

Gallium . Ga

Glucinium . G1

Hydrogène . H

Indium . In

Iode . I

Iridium . Ir

Lanthane . La

Lithium . Li

Magnésium . Mg

Manganèse . Mn

Mercure . Hg

Molybdène . Mo

Nickel . Ni

Niobium . Nb

Or . Au

Osmium . Os

Oxygène . 0

Palladium . Pa

Phosphore . Ph

Platine . Pt

Plomb . Pb

Potassium . K

Rhodium . Rb

Rubidium . Rb

Ruthénium. .... Ru

Sélénium . Se

Silicium . Si

Sodium . Na

Soufre . S

Strontium . Sr

Tantale. . . Ta

Tellure . Te

Thalliurn . Tl

Thorium . Th

Titane . Ti

Tungstène . W

Uranium . U

Equivalents.

Poids atomiques.

NOTATION ATOMIQUE. UXXXYII

Noms des corps. Symboles. Équivalents. Poids atomiques.

Vanadium . V 51,3 51,3

Yttrium .

Zinc . Zn 32,5 65

Zirconium . Zr 44, B 89,6

Remarque. — Il résulte du tableau précédent que les équivalents d’un grand nombre de corps simples se confondent avec leurs poids atomiques ; tels sont l’hydrogène, le chlore, le brome, l'iode. Je potassium, l’argent, etc. Pour d’autres éléments, au contraire, l’oxygène, le soufre, le carbone, le calcium, etc., le poids atomique a une valeur double de l’équivalent. Les symboles qui représenteront les corps simples dans la notation des atomes et dans celle des équivalents auront donc les mêmes valeurs ou des valeurs différentes, suivant que les poids atomiques et les équivalents seront représentés par les mêmes nombres ou par des nombres distincts. Il est d’ailleurs facile, connaissant la formule d’une combinaison en équivalents, de déterminer celle qui la représente en notation atomique ; il suffit, pour cela, d’observer les remarques suivantes :

1“ Les corps simples qui constituent le composé ont des équivalents représentés par les mêmes nombres que les poids atomiques; dans ce cas, la formule du Composé est la même dans les deux notations.

2“ Les poids atomiques de tous les corps simples que renferme le composé sont doubles des équivalents ; ce composé est représenté par la môme formule dans la notation en équivalents et dans celle des atomes.

Ex. : Baryte BaO Strontiane CaO Magnésie MgO

3“ Le composé renferme des corps simples dont les équivalents différent des poids atomiques; les uns sont représentés par les mômes nombres que ces derniers, les autres par des multiples. Pour obtenir la formule atomique de la combinaison, il suffit de doubler la formule en équivalents et de remplacer les symboles qui représentent les équivalents sous-multiples des poids atomiques par de nouveaux symboles dont les exposants soient la moitié des précédents.

Ainsi l’eau est repi’ésentée dans la notation des équivalents par la formule HO; le poids atomique de l’oxygène est double de son équivalent; pour introduire cette nouvelle valeur dans la formule de l’eau, il suffit de la doubler. Elle devient H-0'^; on peut alors remplacer 0^ par le poids atomique 0 et la nouvelle formule de l’eau est H^O. Cette formule représente comme la précédente la composition en poids de l’eau, les rapports entre les poids d’hydrogène et d’oxygène y sont encore représentés respectivement par les nombres 2 et 16 ou 1 et 8.

L’acide sulfurique SO%HO renferme aussi des corps tels que le soufre et l’oxygène, dont les poids atomiques sont doubles des équivalents; l’hydrogène a, au contraire, la môme valeur dans les deux cas. Pour obtenir la formule atomique de l’acide sulfurique, on double sa formule en équivalents et on remplace les équivalents par les poids atomiques. Cette formule doublée devient et comme les poids

atomiques du soufre et de l’oxygène sont S = 32, 0 — 16, en remplaçant les équivalents par ces nouveaux symboles, on obtient finalement la formule SOHP.

Enfin, considérons l’acide pyrophosphorique PhO*,2HO = PhO^H^. Si nous dou-

Lxxxvm

E>-CYCL0PED1E CHIMIQUE.

J)lons cette formule, elle devient Plr-0*'‘11‘ ; substituons aux équivalents les poids atomiques, la formule se transforme en Ph^O'H^

Il nous reste maintenant à résumer les principales différences qui existent, d’après ce que nous avons exposé jusqu’ici, entre la notation en équivalents et celle des atomes ; on voit que :

1“ Les nombres proportionnels sont remplacés par les poids atomiques.

2° Tous les gaz renferment, sous le même volume, dans les mêmes conditions de température et de pression, le même nombre de molécules ayant toutes le même volume. Ces molécules sont constituées par la juxtaposition d’atomes de même espèce ou d’espèce différente suivant que le corps est simple ou composé ; leur poids est égal à la somme des poids des atomes qu’elles renferment. Les formules atomiques des corps gazeux expriment la composition en poids de ces diverses molécules comparées à celle de l’hydrogène dont le poids est égal à 2. Le volume de la molécule d’hydrogène étant pris égal à 2, il en résulte que ce nombre représente les volumes occupés par les molécules des différents corps gazeux ou volatils.

Ainsi dire que AzH® = 17 est la formule de l’ammoniaque revient à exprimer que la molécule de ce composé pèse 17, celle de l’hydrogène ayant un poids égal a 2. Cette molécule d’ammoniaque occupe le môme volume 2 que celle de l’hydrogène, mais elle est constituée différemment, elle renferme un atome d’azote et trois atomes d’hydrogène, tandis que la molécule de ce dernier gaz n’est formée que par la juxtaposition de deux atomes de même espèce.

Dans la notation en équivalents, les symboles des corps simples représentent les rapports en poids suivant lesquelles les corps se . combinent ; les nombres proportionnels adoptés pour les corps gazeux ou volatils ne correspondent pas, comme les poids atomiques, à des poids de volumes égaux, ces volumes sont, suivant les cas représentés par un ou par deux. Ainsi les équivalents de l’hydrogène, de l’azote du chlore, etc., correspondent à deux volumes, tandis que ceux de l’oxygène du soufre n en représentent qu’un seul. Les formules de l’eau HO, de l’hvdrogène sulfuré Hs’ de 1 acide sulfureux SO^ expriment deux volumes; les formules de l’ammoniaque

™Itr’e On r phosphore, en représentent

quatre. On a vu que, dans la notation atomique, les formules des corps gazeux ou volatils ne présentaient fpas ces variations; elles représentent toujours les poids des molécules, c’est-à-dire les poids de deux volumes.

La notation présente encore une notable différence avec celle des équivalents en ce quelle considéré 1 atomicité des éléments, c’est-à-dire la capacité de saturation des atomes ou leur valeur dans les combinaisons. Nous allons e nouvelle dans le chapitre suivant.

is examiner cette notion

ATOMICITÉ.

NOTATION ATOMIQUE

Ces corps simples, chlore, oxygène, azote, possèdent donc, vis-à-vis de l’hydrogène, une puissance de combinaison différente, appelée atomicité, et cette différence d’atomicité s’exprime en disant que ces corps sont monovalents, bivalents, trivalents ou tétravalents , suivant que leurs atomes se combinent avec 1, 2, 5 ou 4 atomes d'hydrogène C

Le chlore, le brome, l’iode, sont des corps monovalents; les molécules des acides chlorhydrique, bromhydrique, iodhydrique, renferment, en effet, 1 atome d’hydrogène combiné avec 1 atome de ces éléments. La molécule de l’hydrogène étant représentée parll-H, les molécules de ces acides sont H-Cl, Il-Br, ll-l; elles peuvent être considérées soit comme résultant de la combinaison d’un atome d’hydrogène avec un atome de chlore, brome, iode, soit comme dérivant de la molécule 11-11 par la substitution d’un atome de ces éléments à l’atome d’hydrogène. 11 y a donc corrélation entre la capacité de combinaison des atomes des corps simples et leur valeur de substitution. Dire que le cblore est monovalent, revient à exprimer qu’un atome de chlore peut se combiner avec un atome d’hydrogène ou se substituer à un atome de cet élément.

L’oxygène, au contraire, est divalent ; c’est-à-dire que sa capacité , de combinaison pour l’hydrogène est représentée par 2, celle du chlore étant égale à un, ou encore qu’un atome d’oxygène peut remplacer 2 atomes d’hydrogène dans les différentes combinaisons. Ainsi, dans la molécule de la vapeur d’eau IDO, 2 atomes d’hydrogène sont unis à un atome d'oxygène ou tiennent la place d’un atome de ce corps dans la molécule 0-0.

De même, la molécule d’azote est diatomique et a pour symbole Az-Az ; celle de l’ammoniaque est Az-ff. 4 atomes d’hydrogène se substituent donc à un atome de ce corps simple ; l’azote est dit trivalent.

Le carbone est tétravalent, car si l’on fait l’analyse des différents carbures d’hydrogène et si l’on dresse une liste de tous ces composés, on voit que, G représentant le poids atomique du carbone, le plus grand nombre d’atomes d’hydrogène qui se combinent à cet atome C est égal à 4 ; le composé correspondant est le gaz des marais, dont la formule est CH'*.

Pour déterminer l’atomicité des corps simples par rapport à l’hydrogène, il suffit donc de dresser une table de leurs composés hydrogénés et de chercher le plus grand nombre d’atomes d’hydrogène combinés avec un atome de ces corps simples. Mais ce procédé n’est pas applicable pour les corps qui ne se combinent pas avec l’hvdrogène ; dans ce cas l’atomicité se déduit des composés qu’ils forment avec le chlore, le brome, ou avec tout autre élément monovalent. Connaissant les poids atomiques de ces corps simples, on cherche le plus grand nombre d’atomes de corps monovalents qu’ils peuvent fixer ; ce nombre représente leur atomicité ou leur capacité de combinaison.

1. Ces corps sont .souvent appelés monoatomiques, diatomiques, triatomiques, tétratomiques. Mais ces termes présentent un inconvénient, car ils donnent lieu à une confusion.

On appelle corps monoatomiques les corps simples dont les molécules renferment un atome, tels

L’oxygène, Thydrogène, le chlore, etc., sont dits diatomiques, parce que leur molécules sont constituées par la combinaison de deux atomes.

Les molécules du phosphore et de l’arsenic renfermant quatre atomes, ces corps sont dits tetralomiques.

Ainsi le bore lie se combine pas avec l’hydrogène, mais il forme avec le chlore un composé BoCl% dans lecpiel 5 atomes de chlore sont unis à 1 atome de bore ; ce dernier corps est donc trivalent.

On a vu précédemment que les atomes de potassium et de plomb se combinaient respectivement avec 1 et 2 atomes de chlore en donnant des composés représentés par les formules KCl et PbCl® ; il en résulte que l’atome de potassium est monovalent et celui du plomb divalent. L’atomicité de l’argent se déterminerait de meme en cherchant le nombre d’atomes de chlore auquel peut se combiner un atome d’argent; l’expérience montre que ce métal est monovalent, c’est-à-dire qu’il ne peut s’unir qu’avec un atome de chlore, brome, etc.

Pour représenter les valences des atomes, on se sert souvent de traits d’attache ou de liaisons; ainsi les atomes monovalents sont représentés par le symbole R — (R étant un atome monovalent quelconque). Le corps R ne peut fixer qu’un seul atome R' d’un corps monovalent en donnant la combinaison R-R' ; ce dernier composé est dit saturé, parce qu’il n’est plus capable de s’unir directement aux autres éléments et ne peut plus éprouver de la pai’t de ces derniers que des phénomènes de substitution.

Considérons, par exemple, l’atome d’hydrogène H ; cet atome ne peut exister à l’état libre ; on a vu, en effet, que la molécule d’hydrogène, c’est-à-dire la plus petite quantité de ce corps qui puisse exister à l’état libre, renfermait 2 atomes et était représentée par le symbole H-H. Ces 2 atomes, combinés l’un à l’autre, ont épuisé, par le fait de cette union, toute leur capacité de combinaison ; le corps H-H est donc saturé et ne peut plus se modifier que par une voie de substitution. Ainsi l’atome d’hydrogène pourra être remplacé par un atome monovalent, chlore, brome ou iode, en donnant naissance aux composés saturés H-Cl, H-Br, H-I.

Dans ces nouvelles combinaisons, la substitution des atomes de potassium, de sodium, d’argent à l’atome d’hydrogène fournit des chlorures, des bromures, des lodures de ces métaux (chlorure de potassium KCl, chlorure de sodium NaCl, chlorure d’argent AgCl, etc.).

Les atomes divalents sont représentés par le symbole -—A—; ces deux liaisonc indiquent que la capacité de saturation de l’atome A est ' représentée par 2, celle de 1 hydrogène ou du chlore étant un. L’atome A pourra donc fixer 2 atomes de corps monovalents ou un atome d’un corps divalent, en formant des composes saturés, c’est-à-dire des composés qui ne pourront plus être modifiés que par voie de substitution. ^

Par exemple, l’atome d’oxygène est divalent, son symbole est 0= ou —0—. Cet atome ne peut exister à l’état libre, puisque la molécule 0= 0 de l’oxygène est constituée par ’iinion de 2 atomes; dans le corps saturé 0=0, un atome pourra etie lemplace par un corps divalent ou par 2 corps monovalents.

Exemples :

Eau H — 0 — H Potasse hydratée K— 0— H Potasse anhydre K— 0— K Oxyde d’argent Ag— 0— Ag Acide hypochloreux Cl— 0— U

Oxygène 0=0 Baryte Ba=0 Strontiane Si=:0 Chaux Ca=0 Magnésie Mg=0

NOTATION ATOMIQUE. XCI

Les corps trivalents tels que l’azote, le phosphore, etc., les éléments quadrivalents, tels que le carbone et le siliciilm, sont représentés respectivement par les symboles :

11 en résulte que l’ammoniaque, l’hydrogène phosphore, le gaz des marais et l'hydrogène silicié ont pour formules :

Az — H 4 — II H C — II H — Si — H

H H H li

On verra plus loin de nombreuses applications de ce mode de représentation des formules des combinaisons chimiques.

Non seulement les atomes des corps simples possèdent des capacités différentes de saturation, mais encore des radicaux ou groupements incomplets jouissent de la même propriété; de même qu’il existe des atomes monovalents, divalents, etc., il y a aussi des radicaux monovalents, divalents, etc. Ces radicaux, suivant leur valence, peuvent tenir la place d’atomes de corps simples dans les divers composés.

Dans l’eau H®0, les 2 atomes d’hydrogène ne peuvent pas être unis l’ün à l’autre, car ils n’auraient plus de puissance de combinaison; ils sont donc réunis dans la même molécule par l’intermédiaire de l’oxygène auquel ils sont l’un et l’autre combinés; la formule H — 0 — H représente ce mode d’union. Ce composé II — 0 — H est saturé ; enlevons-lui un atome d’hydrogène, il reste le groupement incomplet — O — H. Ce radical dit oxhydrile possède une capacité de saturation égale à l’unité ; une des valences de l’oxygène est devenue libre et l’atome d’oxygène, déjà combiné avec un atome d’hydrogène, peut encore fixer un radical monovalent pour donner le composé saturé R — 0 — H. R peut représenter l’atome d'un corps simple monovalent ou un radical monovalent.

Exemple ; Acide hypochloreux Cl — O — H Hydrate de potasse K — O — H Alcool méthylique CH^— O — H

L’oxhydrile — O — H étant monovalent peut se combiner avec lui-même et donner naissance au composé saturé H — O — O— II. Cette combinaison représente l’eau oxygénée ; les 2 atomes d’hydrogène sont fixés chacun à un atome d’oxygène et les atomes de ce dernier corps en se rivant, pour ainsi dire, à eux-mêmes, ont épuisé leur capacité de saturation. Les atomes d’un même corps peuvent donc se souder les uns aux autres, et c’est ainsi que l'on explique la constitution des bioxydes de baryum et de strontium :

BaO* = Ba(^ SrO* = Sr<^

XCn ENCYCLOPÉDIE CIIIIIIOUE.

Dans chacun de ces composés, les atomes d’oxygène, de baryum, de strontium sont liés par l’échange d’une unité de saturation.

11 serait facilejle multiplier les exemples tirés de la chimie minérale dans lesquels les atomes d’un même corps se soudent l’un à l’autre dans un même composé. Mais ce fait est surtout remarquable en chimie organique. Les atomes de carbone possèdent, en effet, à un plus haut degré que les atomes de tout autre élément, la tendance à se réunir entre eux sous forme de chaîne ou d’anneau, et c’esi grâce à cette propriété que les combinaisons du carbone sont si nombreuses. Ce fait apparaît avec netteté dans la série des hydrocai’bures saturés ces composés dérivent

du gaz des marais CIP par l’échange d’une unité de saturation entre les atomes de carbone. Ainsi le carbure CMP a pour formule :

Dans cette combinaison, les quatre valences du carbone sont saturées, trois par l’hydrogène, la quatrième par l’autre valence de carbone restée libre. Cette formule est justifiée par le mode de formation de cet hydrocarbure. On le prépare, en effet, en traitant par le sodium l’iodure de méthyle CHM, la réaction est la suivante :

CIIM -4- CIPI -I- 2Na = 2Nal 4

ilP

^ Chaque molécule d’iodure de méthyle cède au sodium un atome d’iode, et les doux résidus Cir- monovalents se soudent par les valences de carbone devenu libre.

Sx l’on fait réagir de même le sodium sur l’iodure d’éthyle mélangé avec de 1 lodure de methyle, on obtient de l’iodure de sodium et l’hydrocarbure saturé C'H® La réaction est exprimée par la formule ;