MATIERE INORGANIQUE

Les corps, dans la nature, se présentent en telle quantité et, qui plus est, leur variété est telle que, pour les étudier, nous devons nécessairement recourir à certaines divisions.

La plus générale de ces divisions consiste à distinguer la matière en matière inorganique et en matière organique. Ce n'est pas à dire qu'à cette division correspondent des différences radicales, faisant qu'en réalité ces deux termes expriment des données essentiellement différentes. Au contraire, outre qu'il est difficile de tracer exactement les limites qui séparent ces deux « genres » de matière, on découvre chaque jour de nouvelles analogies dans les processus, suivant lesquels l'un

et l'autre se comportent. Mais la division qui précède a le mérite de faire comprendre immédiatement à quel ensemble de caractères on fait allusion en désignant tel corps par un de ces deux termes, et ce mérite est trop précieux pour n'en pas profiter.

Parlons donc d'abord de la matière inorganique et examinons rapidement comment s'y présentent les qualités objectives constitutives de la forme et de la couleur.

Nous pouvons à ce point de vue envisager la matière inorganique sous deux états bien différents : ou bien la forme extérieure du corps est la résultante directe de sa structure intime; ou bien elle résulte plutôt des circonstances extérieures. Elle a donc une valeur tantôt interne, tantôt externe.

C'est à cette distinction que se rattachent les deux états des corps, connus sous le nom de mode cristallin et de mode amorphe.

Mode cristallin. — Envisageons d'abord la forme en tant que valeur interne et répondant par conséquent au mode cristallin.

Supposons que des molécules homogènes soient appelées à se grouper dans un même milieu, « en dehors de toute influence extérieure sous la seule action de forces attractives et répulsives

qui s'exercent entre ces particules » (*). Il va sans dire que, dans ces conditions, elles vont prendre, en se groupant, « les positions qui leur sont naturelles » (^). Or, grâce à la semblable répartition de leurs propriétés physiques, à l'identité de leurs formes et de leur centre de gravite, la « position naturelle » est identique pour toutes les molécules. Cette position sera réglée par la forme et le degré particulier de symétrie (^) des polyèdres moléculaires.

« Lorsqu'un corps cristallise, dit Bravais, chaque molécule de ce corps vient se placer à son tour sur la surface extérieure du cristal en voie de formation, au lieu qui convient le mieux à l'équilibre de son centre, et dans l'orientation convenable pour qu'aucun couple de rotation ne tende à la faire tourner autour de ce centre. L'adoption de tel ou tel système cristallin résulte de ces conditions d'équilibre et ne peut s'expliquer que si l'on fait intervenir la symétrie propre de la molécule. » (^)

Les molécules groupées auront donc toutes la même orientation.

Non seulement ces molécules occupent toutes la même position par rapport à leur forme, mais

(*) DE Lapparent, /. c, p. l3.

(*) Naquet, Chimie, p. 8.

(^) DE Lapparent, pp. 41 et suiv.

C*) Cité par de Lapparent, p. 61.

à cette position se trouve re'pondre une orientation exacte des forces physiques propres à chacune d'elles Ç) : et en cela réside peut-être la preuve la plus frappante de la corrélation existant entre les formes exte'rieures et les forces intimes des corps.

Ajoutons que toutes ces molécules, ëther compris, ayant des volumes égaux et des dispositions semblables, si Fon trace une normale à une suite de faces parallèles, tous les centres de gravité situés sur cette normale seront distants les uns des autres d'une quantité constante.

Ceci nous permet d'arriver, bien que d'une manière un peu différente de l'auteur, au prin-

(') Nous avons dit que la forme de la molécule, c'est-à-dire la disposition que prend son enveloppe d'éther à la rencontre du milieu qu'elle occupe, est l'expression des propriétés physiques plus ou moins différentes qui se transmettent aux diverses régions de cet éthcr. Dans un polyèdre, par exemple, on peut être certain que chaque face est circonscrite et dirigée suivant des forces internes correspondantes. S'il est vrai que, dans un cristal, les diverses molécules s'orientent d'une même façon suivant leurs faces polyédriques, il faudra nécessairement qu'il en résulte une sorte d'orientation des forces physiques correspondantes. Les forces physiques propres à chaque molécule doivent donc, dans un cristal, être réparties suivant des directions privilégiées et régulières. Sur le parcours de ces directions, nous devrons trouver des manifestations physiques uniformes, en prolongement l'une de l'autre, et différant plus ou moins de celles que l'on rencontrerait suivant d'autres directions. Or, c'est ce qui se manifeste, par exemple, dans le clivage. « Le clivage est la faculté que possèdent la plupart des corps cristallisés de se ». iviser, sous le choc ou sous l'action du canif, en lames parallèles. . . Ces plans ne sont autres que les surfaces de facile séparation du milieu. Ils représentent les directions suivant lesquelles la cohésion est un maximum, tandis

cipe énoncé par M. de Lapparent : « Dans un corps cristallisé, dit-il, le mode de distribution de la matière, variable en général avec les directions suivies, autour d'un même point, est absolument le même pour toutes les directions parallèles, quel qu'en soit le point de départ. Il existe donc dans un milieu cristallin une infinité de points autour desquels la distribution de la matière est la même suivant les directions parallèles » (^).

L'auteur donne à ces centres de distribution identiques le nom de points homologues et il ajoute que le trait caractéristique des corps cris-

que, normalement à ces plans, elle atteint sa plus petite valeur. » (de Lapparent, p. 16.) Il faut bien pour cela que les molécules soient orientées suivant leur cohésion. {Ibid., p. 242.) Il en est de même pour des propriétés physiques d'un ordre plus intime que le clivage. Ainsi, dans un cristal, « la conductibilité varie avec les directions... Elle est la même pour toutes les directions parallèles » {Ibid., p. 249), du moins le plus souvent. L'étude des phénomènes optiques nous fournirait des enseignements tout à fait analogues. [Ibid., p. 192 et suiv.) Il en serait de même de l'élasticité {Ibid., p. 241), de la dureté {Ibid., p. 245), et en général de toutes les propriétés physiques. Dès lors on peut dire que l'ensemble des faits d'expérience relatifs à la matière cristallisée se résume dans cette proposition : « dans un corps cristallisé, les propriétés physiques, variables en général avec les directions suivies, autour d'un même point, sont absolument les mêmes pour toutes les directions parallèles, quel qu'en soit le point de départ ». {Ibid., pp. 16 et 17.) Les particules sont donc orientées suivant leurs forces physiques, ce qui justifie qu'elles le soient suivant leurs formes, puisque celles-ci ne sont que la résultante de ces forces physiques appliquées au milieu qu'occupe la molécule, (^) Loc. cit., p. 17. .

tallisés (supposés indéfinis) est l'existence d'une infinité de points homologues. Il conclut, il est vrai, à cette égale distribution de la matière en s' aidant de l'hypothèse ordinaire des actions attractives et répulsives s'exerçant dans un milieu d'éther, tandis que, persévérant dans l'hypothèse de l'éther englobé dans la molécule elle-même, nous y arrivons par une sorte d'ajustement direct d'une molécule avec l'autre. Mais cette variété de points de vue n'importe guère à la question présente, puisque le résultat morphologique est le même de part et d'autre.

La conséquence de ce que nous avons dit des points homologues fait que ceux-ci se trouvent « tous disposés en quinconce, c'est-à-dire sur les sommets de parallélogrammes égaux et juxtaposés... L'ensemble des homologues situés dans un même plan du milieu cristallin formera donc un réseau-plan à mailles parallélogrammiques... Ce réseau-plan prend le nom de réseau-plan réticulaire. Chaque sommet de parallélogramme est un nœud. » (^)

Mais le principe d'égale distribution de la matière autour des homologues exige que, parallèlement à chaque plan réticulaire et à des distances constantes, l'on trouve de nouveaux plans réticulaires, dans lesquels les homologues seront de nouveau disposés en quinconce. L'on en arrive

(*) DE LaPPARENT, p. 19.

ainsi à dire que « dans un corps cristallise toutes les particules matérielles identiques sont disposées sur les nœuds d'un système de plans réticulaires parallèles et équidistants ».

Remarquons maintenant qu'un même nœud fait partie simultanément de différents plans réticulaires, correspondant aux diverses directions suivant lesquelles la construction de ces plans est possible. Occupant ainsi les intersections mutuelles de ces divers systèmes de plans, les nœuds deviennent les sommets d'une suite indéfinie de parallélipipèdes égaux et régulièrement juxtaposés. « Un tel assemblage de parallélipipèdes prend le nom d'assemblage réticulaire et l'on dit alors qu'un cristal est caractérisé par l'existence d'une infinité de points homologues, occupant les nœuds d'un assemblage réticulaire. » (^)

Cette notion des assemblages réticulaires nous permet de préciser, mieux que nous n'avons pu le faire jusqu'ici, la façon dont se groupent les molécules, non seulement au point de vue de la situation respective de leurs centres de gravité, mais également sous le rapport de l'orientation de leurs faces. Voici ce que dit à ce propos M. de Lapparent à la suite de la citation de Bravais que nous avons donnée précédemment, et ce passage achèvera de fixer nos idées sur les formes qu'il convient

Ci Voir DE L APPARENT, p. 20.

d'assigner aux molécules considérées en ellesmêmes : « La forme d'un polyèdre moléculaire dépend du nombre et de la disposition des atomes, lesquels ne sont nullement assujettis à la loi de l'assemblage réticulaire. La symétrie d'un tel polyèdre peut donc être très différente de celle des assemblages que nous avons appris à classer. Quoi qu'il en soit, entre les sept variétés, seules admissibles de la symétrie réticulaire, il s'en trouvera toujours une de la symétrie de laquelle la symétrie de la molécule sera moins éloignée que de toute autre et c'est cette variété que le corps devra choisir dans l'acte de la cristallisation. En effer, on comprend sans peine que la position laplus convenable pour un polyèdre moléculaire soit celle qui fait coïncider ses éléments de symétrie avec ceux de l'assemblage ; car dans ce cas les résultantes des actions mutuelles des molécules passent par les lignes qui joignent leurs centres de gravité. Dès lors, il est clair que, parmi les systèmes réticulaires, en nombre essentiellement limité, une substance donnée, qui vient à cristalliser, adoptera celui dont la symétrie offrira le plus d'éléments communs avec la symétrie propre à son polyèdre moléculaire. »

Nous ne pousserons pas plus loin ce coup d'œil jeté sur la structure intime des cristaux et nous en arrivons au point qui nous intéresse plus directement, c'est-à-dire à leurs formes extérieures.

Le travail de formation d'un cristal, résidant essentiellement dans la juxtaposition de molécules semblables entre elles, a comme limites l'apport de matière cristallisable et la durée des circonstances dans lesquelles le phénomène est susceptible de se réaliser.

Ce travail de groupement peut parfois être considérable. On cite des cas où « un seul individu atteint quelquefois un ou deux mètres de

tour, avec un poids de 3oo à 400 kilogr Des

cristaux de bérjl pierreux atteignent, dans le New-Hampshire, des dimensions gigantesques ; ils pèsent parfois jusqu'à i,5oo kilogr. » (^)

Mais enfin, ce travail prend un terme et nous nous trouvons alors en présence de cristaux proprement dits, que Ton peut voir et observer directement.

Normalement parlant, la structure intime du cristal se trouvera reflétée à sa surface, puisque celle-ci se produit comme terme de l'apport de matière et que cet apport se fait jusqu'au bout d'une mianière conforme à la structure intime. « On conçoit donc sans peine que cette régularité puisse se traduire au dehors par la manifestation la plus évidente de l'ordre matériel, c'est-à-dire par des figures géométriques. » (^).

Et ce n'est pas seulement par la régularité de

(*) DE LaPPARENT, p. 369,

n Ibid., p. i3.

la forme que la structure intime se reflète à l'extérieur, c'est également par ce fait que les propriétés physiques des diverses faces d'un cristal sont loin d'être les mêmes, à moins qu'il ne s'agisse de faces parallèles, auquel cas « on peut être assuré qu'en général elles offriront des propriétés identiques » Ç),

L'apparition des faces extérieures d'un cristal, ainsi que la direction de ces faces et les propriétés physiques dont elles sont le siège, sont donc la conséquence directe du groupement intime dont nous avons parlé et des forces moléculaires qui président à ce groupement.

Il faut ajouter qu' « en général, la forme cristalline apparente n'est pas simple et qu'elle résulte de la superposition de plusieurs formes élémentaires » (^). Mais ce n'est là qu'une complication dans l'apparition de la forme, complication laissant parfaitement intact le principe que la forme extérieure d'un cristal procède directement du groupement intime de ses molécules.

De même encore, l'état calorifique de l'éther moléculaire peut, suivant ses variations, faire varier la manifestation des forces physiques qui s'y développent et, par conséquent, aussi la forme de la molécule, puisque cette forme dérive directe-

(^) DE Lapparent, p. 14. ~ (Comparez de Lapparent, pp. 241 et sq., sur les propriétés physiques des cristaux et sur la symétrie de leur répartition.)

O Ibid., p. 56.

ment de ces forces physiques. Les variations dans la forme de la molécule entraînent dès lors une variation dans le système suivant lequel le corps cristallise. C'est ainsi que Von explique comment, en modifiant considérablement Ici température sous le régime de laquelle s'est formé un cristal, on peut faire passer insensiblement celui-ci d'un système dans un autre.

C'est encore le rôle j oué par la forme du polyèdre moléculaire qui nous donne l'explication des cas nombreux où, dans un cristal, sans intervention des actions extérieures, le nombre des faces exigées par la symétrie de l'assemblage se trouve symétriquement réduit dans une proportion plus ou moins forte, de manière à ne plus présenter que des formes partielles ou mériédriques. Cette circonstance tient en effet à ce que les éléments de la symétrie de l'assemblage n'existent que partiellement dans le polyèdre (J), Loin de constituer une dérogation à la règle, les formes mériédriques ne font donc que lui donner une éclatante confirmation.

Sans recourir même à ces variations dans la forme du polyèdre moléculaire, « un même corps peut cristalliser suivant divers solides dont les formes extérieures n'ont, à première vue, aucun rapport sensible » (^). Cela dépend du nombre et

(') Voir DE Lapparent, pp. 59 à 63.

n ibid., p. 9.

de la nature des combinaisons que peuvent offrir les systèmes parallélipipédiques (^) , en même temps que de la préférence que feront accorder à certaines combinaisons plutôt qu'à telles autres des propriétés plus intimes, telles que la densité réticulaire Ç^), par exemple.

Les formes cristallines ont été rangées en six systèmes, « c'est-à-dire six groupes, dont chacun comprend des formes qui dérivent les unes des autres et ne peuvent en aucune manière dériver de celles qui sont placées dans les cinq autres groupes » (^).

Peu nous importe ce que sont exactement ces formes et de quelle manière cristallise chaque corps en particulier. L'essentiel est de s'être rendu compte qu'à partir de la molécule jusqu'au cristal appréciable à l'œil nu, la forme extérieure n'est que l'expression directe des forces intimes. La régularité, la symétrie comme la dissymétrie, le plan apparent, en un mot toutes les qualités de forme qui nous frappent dans un cristal n'ont donc de signification, de raison d'être, que dans ses forces intimes.

Il est des cas cependant dans lesquels la forme

(*) DE LaPPARENT, p. 41.

(*) Voir le même, p. 25. (Nombre de molécules contenues par unité de surface dans le réseau-plan.) (^) Voir Naquet, Chimie, p. 9.

extérieure du cristal exprime autre chose que cette structure intime. En effet, « la production des faces qui limitent un cristal d(3pend non seulement de la manière dont s'est tcTminé l'apport de substance cristallisable, mais aussi, dans un(î certaine mesure, des relations établies entre 1(î cristal en voie de formation et les objets environnants » Ç), Les formes extérieures ne peuveni donc être prises comme véritable expression du travail intime que là où leur développement n'a pas été gêné par le milieu. Ce dernier peut, tout en laissant le cristal subsister dans son ensemble, contrarier en certains points l'apparition des formes normales. Il y a alors déformation. Les caractères apparents du cristal sont encore Li résultante du travail intime, mais avec une composante de plus, le milieu. Ce sera l'expression de. ce travail intime, mais troublé, et ce trouble prendra, dès lors, rang dans les qualite's objectives c[U(» nous avons cherché à dégager dans le cristal.

Mode amorphe. — Ceci nous amène à parlei* de la seconde catégorie des corps inorganiques, c'est-à-dire des ensembles de molécules dont la forme n'a guère qu'une valeur e:x terne.

Par eux-mêmes, ces corps n'ont pas de forme propre, résultant, comme dans le cristal, d'un travail intime pénétrant toute leur constitution.

(*) DE Lapparent, p. l3.

Les molécules sont les mêmes que dans un milieu cristallin. Mais aucune loi du genre de la loi des assemblages réticulaires ne préside à leur groupement. « L'arrangement de la matière y est également confus en ce qui concerne tant l'orientation des particules que la valeur de leurs distances mutuelles. » (^) C'est ce qu'exprime leur désignation de corps amorphes.

Ils ont une forme cependant, puisqu'ils ont des limites, mais cette forme résulte presque uniquement de la disposition que les agents du dehors impriment à leurs particules extérieures. Leur forme n'exprimera donc guère que l'énergie des agents externes, en tant qu'appliquée à la substance dont le corps se compose. C'est ici le milieu qui prend le rôle principal dans la détermination de la valeur de l'aspect, tandis que dans les cristaux cette valeur découlait directement et presque exclusivement de l'intimité de la substance même.

Les formes de cette catégorie sont aussi nombreuses, aussi variables, aussi irrégulières que les agents dont elles dérivent, et, en raison de cette variété même, nous ne pouvons nous arrêter à les considérer.

(*) DE L APPARENT, p. IJ.