Encyclopédie chimique.Tome III.- Métaux. 1er cahier

La notion concrète de corps simples ne peut servir de base à une classification rationnelle des substances réputées irréductibles. Ce n’est qu’à la condition de comparer entre elles les masses élémentaires, dont l’existence se révèle à nous par l’étude abstraite des phénomènes de la combinaison chimique, qu’il est possible d’imprimer à un essai de ce genre un caractère vraiment philosophique.

Les derniers progrès de la science nous ont conduit à envisager la plupart des corps simples, dans leur état actuel, comme constitués eux-mêmes par l’assemblage d’éléments plus simples. Ils ne se distinguent des corps composés que par l’identité de leurs dernières particules matérielles. Cette conception n’est pas sans analogie avec la doctrine ancienne de l’homéomérie; en la pour-

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suivant clans ses dernières consécjuences, on est amené à comparer les diverses modifications des corps simples, leurs états allotropiques, avec les modifications isomériques et polymériques des combinaisons.

Ainsi le phosphore sous ses deux étals, les nombreuses variétés du soufre sont des corps simples; mais les densités de vapeur, les déterminations calorimétriques, etc., en démontrant leur complexité, ne permettent plus dé les confondre avec les éléments dont ils représentent, en réalité, des produits de condensations divers.

Cette distinction fondamentale apparaît dans toute sa netteté, quand on compare l'élément carbone, dont la conception idéale résulte de l’étude des composés organiques, avec l’ensemble de corps simples isomériques : charbon, graphite, diamant.

Précisons celte notion par quelques développements :

Il résulte d’un grand nombre de déterminations, dues à M. Berlhelot, que, dans la série des combinaisons de deux éléments en proportions multiples, c’est le composé le plus simple qui dégage le plus de chaleur. Les chaleurs de formation de l’oxyde de carbone et de l’acide carbonique font exception à cette loi. On trouve, en effet, -f 25,8 calories pour le premier, tandis que la formation de l’acide carbonique, par l’union directe de l’oxyde de carbone et de l’oxygène, dégage-|-68,2 calories. M. Berthelet attribue cette différence à la chaleur absorbée par le carbone, dans son actuel, pour se transformer en carbone élémentaire sous la forme gazeuse.

Il est probable quesi l’on pouvait mesurer directement la chaleur de formalion de l’oxyde de carbone, à partir de ce nouvel état du carbone, la quantité de calories dégagées dépasserait celle qui correspond à l’acide carbonique (68,2). En adoptant ce dernier nombre comme une limite inférieure, on voit que la chaleur absorbée par la transformation du carbone, correspond à une absorption de — 42,4 calories.

On comprend donc comment la synthèse de l’acétylène G’II, à partir des éléments, peut absorber — 32 calories.

En réalité, il y a deux phénomènes dans cette formation : 1° une absorption de —42,4 caloi’ies coi’respondant à la transformation moléculaire du carbone; 2” un dégagement minimum de 10,4 calories, dû à la combinaison du carbone en vapeur et de l’hydrogène gazeux (I).

Celle interprétation s’accorde avec la théorie des corps pyrogénés. M. Berlhelot a montré que l’action de la chaleur sur les carbures tend à les transformer en composés de moins en moins hydrogénés et d’un poids moléculaire sans cesse croissant. Le carbone amorphe est l’état limite de ces transformations successives, c’est le terme extrême des condensations moléculaires.

Ce phénomène explique la multiplicité des états isomériques du carbone. Il suffit d’admettre que cet élément peut se substituer, dans la molécule d’un hydrocarbure, à deux équivalents d’hydrogène :

C“> -f C2» + ’> 4- HL

(1) Mécanique chimique, l. H, p. 335.

L'union de l’acétylène au charbon avec dégagement d’hydrogène a été constatée expérimentalement par M. Berthelet; elle rend compte du mécanisme de l’accumulation successive du carbone dans la molécule, accumulation engendrant des produits de condensation de plus en plus complexes, qui correspondent aux innombrables modifications isomériques de cet élément (1).

C’est à ces états multiples de condensation du carbone qu’il faut attribuer également ses diverses chaleurs spécifiques et leur désaccord avec la loi de Daiong et Petit. La chaleur spécifique des corps condensés étant toujours un peu plus faible que celle du corps primitif, on comprend qu’après une série de condensations successives, l’écart puisse devenir considérable. La diminution peut atteindre ainsi le quart de la valeur normale.

Si l’on compare, en outre, le carbone libre à ses composés, on sera surpris de la volatilité de ces derniers comparée à la fixité du premier. C’est d’ordinaire le contraire qui arrive ; les combinaisons sont plus fi.xes que les éléments qui les composent.

Le silicium et le bore se rapprochent du carbone par leurs états isomériques multiples et leur chaleur spécifique anormale; on doit les envisager aussi comme des corps condensés.

11 en est de même du soufre. Sa densité de vapeur correspond à 4 volumes, à partir de 860 degrés (Deville et Troost), tandis qu’à 440 degrés elle est triple et correspond à la formule (S^)® ; dans cet état, elle est indépendante de la pression, ainsi que l’ont prouvé les expériences de M. Troost. On peut donc assimiler la vapeur de soufre à 440 degrés à l’ozone (0*)®'^ ; c’est un polymère du soufre normal. Il est probable que les diverses variétés du soufre solide correspondent à un état allotropique particulier, résultant d’une condensation plus grande encore, et qu’on peut représenter par le symbole S^’K

Enfin, M. Berthelet a émis l’opinion qu’un certain nombre de métaux, dans l’état où nous les avons isolés, constituent également des produits limites de condensations successives (2).

On voit par là combien il importe de distinguer ces deux notions A’éléments et de corps simples.

Les corps simples, dans leur état actuel, ne sont qu’un accident, un mode d’agrégation particnlier des masses chimiques élémentaires. Un grand nombre d’entre eux peuvent être assimilés aux carbures polymères formés depuis les radicaux primitifs avec dégagement de chaleur. Ce sont donc des corps amortis, ayant perdu une partie de l’énergie des éléments primitifs. On s’explique, par suite, pourquoi le carbone ne se combine avec le soufre et l’oxygène que vers le rouge, et avec l’hydrogène que sous réchauffement intense de l’arc voltaïque; ces températures correspondant sans doute à un commencement de dépolymérisation, de même que dans la synthèse des carbures pyrogénés, les réactions ne commencent qu’à la condition d’échauffer les carbures réagissants jusqu’au point où ils éprouveraient un commencement de décomposition (3). De fait, les expériences de M. Weber prouvent que la chaleur spécifique moléculaire du

H) Mécanique chimique, t. Il, p. 137.

1^) Ann. de chim. el de phijs. {i}, t. IX, p. 7.

(3) Mécanique chimique, t. 11, p. 120.

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diamant et du graphite croît rapidement avec la température et redevient normale vers 1000 degrés; et, d’après les derniers travaux de M. Friedel, c’est précisément vers cette température que paraît s’opérer la combustion du diamant (1).

Il résulte de cet exposé qu’il est impossible de déduire aucune relation générale des propriétés physiques des corps simples dans leur état actuel, ni de s’en servir comme caractères essentiels d’une classification.

Les propriétés chimiques des éléments, bien qu’elles dévoilent des relations plus intimes et qu’elles permettent d’atteindre les particules qui composent l’agrégat moléculaire, n’ont pu conduire à des résultats satisfaisants. Les différences individuelles des éléments sont trop marquées pour qu’on ail pu formuler des lois rigoureuses. De la masse immense de faits accumulés par les générations successives, on n’a réussi à tirer que quelques généralités empiriques, et la chimie est restée longtemps à l’élat de science descriptive.

Pour sérier les éléments d’une façon rationnelle, et découvrir enire eux ces relations numériques qui caractérisent les sciences exactes, il fallait s’attacher surtout aux propriétés susceptibles d’une mesure précise. Un premier essai, basé sur lé type de combinaison des éléments, a échoué, Vatomicité n’étant, comme on l’a reconnu depuis, qu’une propriété relative, variable pour un même élément. Les poids atomiques, déterminés aujourd’hui par des méthodes rigoureuses, ont servi de point de départ à des spéculations d’un caractère plus philosophique. Il en est résulté une conception neuve et originale, d’après laquelle les propriétés des éléments sont fonction de leurs masses chimiques; c’est la loi périodique de Mendéléeff. Cette théorie, encore indécise et insuffisamment définie, ne régnera définitivement qu’après avoir été précisée par les notions de la thermo-chimie. La quantité de chaleur dégagée dans les réactions peut seule, en elfet, servir de mesure exacte aux affinités chimiques. M. Berthelet, qui a inauguré cette nouvelle méthode d’investigation, a cherché à découvrir des relations entre la masse chimique des éléments et la chaleur de formation de leurs combinaisons. Il a constaté que, dans un grand nombre de cas, ces deux quantités varient en sens inverse; niais il n’est pas possible encore, dans l’état actuel de la science, d’exprimer ces rapports par une formule mathématique.

La question reste donc ouverte. Aucune de ces tentatives n’ayant donné de résultats définitifs, il serait prématuré de construire une classification systématique, soit en donnant le pas à l’un des principes qui ont guidé les investigateurs, soit en cherchant à les concilier dans un éclectisme circonspect. C’est pourquoi, dans l’exposé qu’on va lire, nous avons dû adopter l’ordre historique.

(I) « Le diamant ne brûle qu'à une température à laquelle le verre dfc lioliême se soufHe et se ramollit. » (Bulletin de la Société ctiimlqu e, t. XI,I, p. 101.)