I. La CHiMiB ET l'astronomie

L Les savants, qui ont une tendance toute naturelle à distinguer leurs conceptions d'avec celles des philosophes, s'efforcent, en général, d'établir qu'il n'y a aucun rapport entre la théorie atomique adoptée, depuis un siècle environ, par la chimie, et l'an-^ cienne atomistique. Naumann(^) déclare qu'tr elles n'ont rien de commune. Biichner, qui s'imagine naïvement que les atomes d'aujourd'hui sont des «r découvertes faites par l'étude de la natures, tandis que ceux de l'antiquité sont cr des représentations capricieusement spéculatives ^ (^), estime que l'histoire de l'atomisme ne saurait être continue.

Lange a fait justice de cette opinion par trop exclusive. D'abord, dit-il, la continuité historique est un fait : c'est de la théorie de Newton qu'est sortie la théorie de Dalton. Ensuite les deux systèmes ont un point commun auquel, on ne saurait accorder trop d'importance, de l'aveu même du grand chimiste Fechner : c'est « d'admettre des molécules distinctes^. Si ce n'est pas là un point aussi essentiel pour le chimiste que pour le physicien, on ne saurait pourtant le négliger, d'autant moins que nombre de chimistes, dont Naumann lui-même , s'efforcent d'expliquer les phénomènes chimiques d'après les lois de la physique (').

Enfin on peut encore affirmer avec Lange qu'à certains égards, l'atomistique est de nos jours encore ce qu'elle était à l'époque de Démocrite : cr Elle conserve aujourd'hui son caractère métaphysique,

^'^ Grundrisê der Tkermochemie , 1 869. — ^*^ Nalur und Geist, 1 oa. — ^*^ Voir I^ange, Hiêt. du mat., I, A87. Ainsi font M. Crookes, M. Gandin, etc.

et déjà, dans Tanliquilé, elle servait comme hypothèse physique à rexplicatioD des phénomènes observés dans la nature. De même que Tenchaînement de notre atomistique avec celle des anciens est constaté par l'histoire , de même Timmense progrès réalisé dans la théorie actuelle des atomes est né graduellement des influences réciproques de la philosophie et de l'expérience ^^).7)

C'est précisément ce que nous avons cherché à établir dans la conclusion historique qui précède le présent chapitre.

Il semble qu'il faille laisser à Gassendi l'honneur d'avoir préparé l'entrée de l'atomisme dans la science, en ramenant la conception corpusculaire dans la philosophie, au moment même où la physique moderne commençait d'éclore. Boyle lui emprunta la formule, la transmit à Newton qui la documenta et la détermina par des arguments tirés de ses découvertes, de façon que Dalton neut quà la faire passer du domaine de l'astronomie à celui de la chimie, — transposition toute proche et légitime, car la disposition des masses sidérales dans un système céleste correspond exactement à la constitution moléculaire d'un corps quelconque formé d'atomes.

Mais la théorie de Dalton, sur laquelle est fondé réellement l'atomisme scientifique, présente un caractère spécial qui modifie assez profondément l'esprit du système et qu'il est important de définir tout d'abord.

Dalton entend par atome non pas une particule absolument indivisible et simple, non pas surtout une particule de matière non différenciée, et pour ainsi dire générale, mais tout bonnement ffla plus petite quantité de matière pondérable d'une substance déterminée qui puisse entrer dans une réaction, c'est-à-dire se combiner avec une ou plusieurs autres d'une matière régulière et définie v.

Il y a donc autant d'espèces d'atomes que de corps simples, et même que de corps définis capables de garder leur stabilité dans

Lange, Hist. du mater., II, Kjâ.

r;ATOMISME ET LES SCIENCES DE LA NATURE. 513

une série de combinaisons données. Il y a des atomes d'oxygène, d'hydrogène, de fer, de cuivre, etc., et il y a des particules complexes qui jouent dans les composés organiques le rôle d'atomes simples ; tels les iodures, les carbures, etc.

L atome ainsi compris n'est pas, on le comprend, invariable en poids, en forme et en volume, si l'on passe d'une espèce à l'autre : la différence des propriétés suppose même une particularité initiale. En revanche, tous les atomes d'un même corps^sont identiques ^ sans ces variétés de forme , de figure, qui paraissaient nécessaires aux veux des mécanistes.

C'est là la découverte propre de Dalton, et elle dérive du système de Boscovich; celui-ci, nous l'avons vu, expliquait la séparation et la cohésion atomiques par le conflit de deux forces élémentaires : la force attractive et la force répulsive. Dalton , en admettant ce conflit en principe, renonçait au contact immédiat des atomes: il n'avait donc plus de raison pour postuler différentes formes primitives, leur permettant de s'accrocher, d'adhérer entre eux par des saillies ou des dentelures.

Nous pouvons nous faire une idée de la matière telle qu'elle résulte de cette théorie — c'est-à-dire continue en apparence et discontinue en réalité — en considérant ce qu'on appelle des nébuleuses solubles. (T Ces nébuleuses se présentent au ciel comme des lueurs uniformément étendues et sont, en réalité, composées d'une infmité de points qu'un instrument sufiisamment puissant permet de distinguer et montre peu éloignés les uns des autres^'), t»

La conception chimique diffère donc essentiellement de la conception philosophique sur un point de première importance : l'atome chimique est tout relatif, et l'on ne peut en fixer la valeur que par comparaison. crEn prenant, par exemple, comme base et comme unité Y hydrogène ^'^\ l'expérience nous apprend que les proportions de chlore qui entrent en jeu dans les réactions sont tou-

^*^ D'après Pillon, op. cit., p. 86. — "^ Schutzemberger, Traité de chimie généraie , 9'ëdit., i884 (lntrod.,p. v).

514 LIVHE V, CHAPITRE/II.

jours des multiples entiers de 35,5 et que le plus petit facteur entier est Tunité : 35,5 est ce que nous appelons Tatome du chlore. On voit combien Tacception est restreinte, n

(rEn dehors de cette définition, il nous est loisible de nous faire de l'atome telle idée qu'il nous plaira; nous pouvons le considérer comme un point matériel insécable et doué d'une grandeur et d'une forme réelles, ou comme une particule divisible elle-même dans une certaine mesure en particules plus petites; admettre que cet atome n'a aucune dimension réelle, pourvu qu'il reste avec la base dans le rapport de ^; ou bien encore l'envisager comme un mouvement particulier d'une portion limitée d'un fluide continu qui remplit l'espace. Tout cela importe peu; rien d'essentiel et de vraiment scientifique ne disparaîtra des principes, des lois et des déductions de la théorie, -n

Il faut pourtant avouer que Dalton, le promoteur de la théorie, ditr nettement dans son New System of chemical philoêophy que «les corps sont composés d'atomes t), — ce qui exclut l'idée de simples relations, — cr qu'un atome d'un élément peut se combiner avec un , deux , trois, etc. , atomes d'un autre élément , mais non avec des fractions d atomes t); et qu'enfin il penche incontestablement vers l'hypothèse d'une matière discontinue, formée de particules isolées, de grandeurs distinctes, conforme après tout aux principes de Tatomisme philosophique.

C'est ce qui ressort de l'interprétation donnée par lui-même à la fameuse loi qui porte son nom et d'après laquelle les combinai.sons chimiques s'effectuent en vertu de rapports numériques très simples, invariables, ou, comme on dit, suivant des prapariions définies.

Mais, tandis que le chimiste allemand Richter ^^\ parvenu au même résultat, cr sautait immédiatement de l'observation à la forme la plus générale de l'idée t^, c'est-à-dire concluait que tous les phénomènes de la nature sont dominés par la mesure, le nombre et

^*) D'après Lnnge, II, 197. Il cite, sur Richler et ses découvertes, VHiêi, de la chimU de Kopp {Entwickel. d. Chem., p. a 5 a).

le poids, Dalton s'eiForçail de donner une représentation sensible du système, et «r c'est là que Talomistique vint au-devant de lui à moitié chemina). Il n'hésite pas à accepter le point de départ qu'elle lui offre, et entreprend uniquement d'en tirer les conséquences logiques pour expliquer les phénomènes qu'il découvre. L'atome une fois posé, cette étonnante régularité dans la croissance des poids s'explique d'elle-même, puisqu'elle résulte d'un groupement correspondant, et que, dans la combinaison, chaque atome d'une substance se réunit à un, deux, trois atomes d'une autre substance.

La corrélation de l'hypothèse atomistique et de la loi des proportioas définies parait tellement évidente, que BerthoUet, qui repoussait l'hypothèse, se croyait tenu de contester les lois^^^

Le chef de l'Ecole de chimie atomique en France, M. Wurtz, n'était pas loin d'admettre cette corrélation; son dernier ouvrage en témoigne :

a Les forces qu'on considère en mécanique, dit-il, il faut bien qu'elles émanent de quelque chose et qu'elles s'appliquent à quelque chose. En chimie, nous supposons qu'elles ont pour points de départ et d'application les particules imperceptibles, mais limitées et définies, qui représentent les proportions fixes suivant lesquelles les corps se combinent. Ces particules, nous les nommons atomes, cherchant à interpréter la notion moderne et précise des proportions définies et multiples, en poids et en volumes, par une hypothèse ancienne, et qui conserve le caractère d^une hypothèse même dans sa forme rajeunie, t)

En somme, crM. Wûrtz est atomiste^^) à la manière de Dalton t), mais il fixe lui-même la limite précise où il sort de l'expérience pour entrer dans la théorie.

Tempérée par cette réserve, la conception sur laquelle repose l'atomisme chimique parait avoir à peu près triomphé dans la science. L'hypothèse dynamiste, qu'on cherche maintenant à dres-

^'' D'après Pillon. ( VoirBerthoHet, Tkkr%$ des fnvpartioM ehimiquês: toat le dëbat.) — <*î Schutzemberger, loc. eit,

ser en face, ny contredit point absolument, et, hors cette tentative, tous les systèmes édiGés depuis cent ans en chimie sont plus ou moins directement fondés sur la division particuiaire. Qu'il nous suffise à présent de citer Avogadro, Mitscherlich , Kékulé, Prout (ou Proust), Fecliuer, Biichner, . . . tous atomistes comme Dalton. La Retme sctentifique ^^\ où nous avons recherché les modifications apportées au corps de doctrines de la chimie pendant les dix dernières années, révèle une sorte d'unanimité sur le point qui nous intéresse. Le Traité de chimie analytique de M. Jagnaux (^) concorde avec le Traité de chimie organique de MM. Berthelot et lungfleisch (') ; les études de M. Errera (^) sur les poids atomiques dans leur relation avec la nature vivante, de F. Renard ^^^ sur la microchimie minérale, de M. G. Milhaud sur la constitution des nébuleuses (*^\ l'ouvrage de M. Perrière sur la matière et l'énergie'''', l'article de M. Maiard sur les groupements cristallins (^), celui de M. W. Grookes, l'illustre physicien anglais, sur cria genèse des éléments 7), le discours de M. Roscoe sur cries progrès de la chimie moderne ^^^ celui de M. Wislicenus?) à l'Association des naturalistes allemands, sur cries progrès de la théorie de i'isomérie^^^^T}, le livre de M. Lothar Meyer sur les théories modernes de la chimie ^**^, le traité de chimie de M. Gautier (^^), les résumés, élémen- Uiires mais exacts et judicieux, de M. de Saporta^**^ et de M. Grimaux^**\ l'élude de M. VVyroubofl* sur la cristallographie (**^ celle de M. Mendelejeir sur rrla chimie et l'attraction de Newton ^**^7>, de

^*^ Diie Revue rose , soigneusement éiU' ''*^ Hevue scientifique ^ 3o juillet

(Jiëe à ce point de vue, depuis i88q jus- *^ Ihid., i" ocl.

qu'à un 1893. ^'*' Ihid,, 13 nov.

^*^ Voir compte rendu, Rev. scientif., ^'*^ Paris (Carré, 1887).

33 janv. 1887. ^"' Chez Savy (1888).

") Ibii,, 18 dëc. 1886. '') Théories et notât, de la chimie mod.

(*' Ibid. , 6 nov. 1886. ( Bail!. , 1 889 ).

^'' Ihid., 9 avril 1887. ^"^ Même titre que le précédent.

^•> Ibid., 16 nvrii. •* Chez Gauthier-Villars, 1889.

'^ Ibid., ùi mai. ''•* i?erMf «cf>n/i/fftff, 17 juillet 1888.

M. Ditte sur la classiGcation chimique '*', et vingt autres parus depuis, que nous avons ou lus, ou parcourus, ou utilisés à travers un compte rendu : tous ces efforts si divers, si diiïérents même par leur origine et l'esprit d'où ils partent, convergent, on peut e dire, dans le sens de l'atomisme.

On peut même dire que l'importante exposition de M. Roscoe'^', que nous allons analyser, est l'inventaire général des vérifications que l'hypothèse de Dalton a reçues de toutes les théories écloses en chimie depuis un demi-siècle. De même la conclusion de M. Wisiicenus est que l'isomérie et la polymérie apportent «run argument de plus en faveur de l'existence des atomes ^^U.

Avant d'aborder l'examen de ces théories qui ont singulièrement étendu la portée de l'atomisme daltonien, cherchons à nous rendre compte de l'idée que ce dernier nous donne de l'univers.

Le système* qui en résulte est assez analogue à la physique d'Anaxagore, au moins pour le principe : il s'agit, de part et d'autre, d'admettre, comme composantes des corps, des atomes d'essence diverse, différenciés par nature et irréductibles les uns aux autres. Seulement, au lieu d'admettre une variété infinie de ces atomes, Dalton n'en reconnaît que le nombre d'espèces nécessaire pour expliquer l'hétérogénéité des corps simples.

La différence principale réside dans la loi qui règle le groupement de ces atomes suivant les formes des êtres concrets. Cette loi était à peu près nulle chez Anaxagore, où elle se réduisait à l'intervention à demi mécanique de l'Intelligence pour séparer ou réunir les éléments. Chez Dalton, au contraire, elle domine tout, au point que la conception substantielle passe au second plan, et qu'on peut même dire que l'atome n'existe que par la proportion fixe qu'il représente dans le mouvement des combinaisons.

^^' Revue ieientifyue , i5 nov. 1888. ^'^ fî^. «(rt>ii/^^, 1 9 novembre 1 888.

'*^ Les progrkn de la chimie moderne Un tëmoignage aussi net et auMÎ impartial (op. cil.). mërite d'être relevi?.

318 Ln'RE V. CHAPITRE II.

Eq dernière analyse, ie monde matériel se trouve bien, malgré tout, unifié par la théorie daltonienne, puisqu'une mèaie loi, une loi simple, intelligible et fixe, régit les rapports des diverses substances, c est-à-dire tous les modes d'association de leurs éléments.

Mais rhétérogénéité n'en reste pas moins un principe : ces soixante ou quatre-vingts corps primitifs nont rien de commua entre eux que la manière dont ils s'unissent pour former les corps secondaires.

Peut-on s'en tenir à cette solution incomplète? N'est-on pas conduit à postuler rvnilé de subitanee là oii l'on trouve déjà réalisée runité de lai? Ce fait même que les atomes irréductibles constituent, en se groupant ensemble, d'autres atomes, également irréductibles en apparence, que parvient seul à dissocier Fartifice des laboratoires, ne nous suggère-t-41 pas immédiatement Fidée que les premiers ne sont pas plus indissociables que les seconds, et qu'il n'y a partout que combinaisons graduées à éléments réellement primordiaux, c'est-à-dire exempts de toute détermination spécifique, comme les atomes de Démocrite?

M. Berthelot a parfaitement mis en lumière la vraisemblance logique, sinon la nécessité rigoureuse de cette condusion : cr Assurément, dit-il (^), celte notion de l'existence définitive et immuable de soixante-six éléments distincts, tels que nous les admettons aujourd'hui, ne serait jamais venue à Fidée d'un philosophe ancien, ou bien il Feût rejetée aussitôt comme ridicule : il a fallu qu'elle s'imposât à nous par la force inéluctable de la méthode expérimentale. Est-ce à dire cependant que telle soit la limite définitive de nos conceptions et de nos espérances? Non, sans doute; en réalité, cette limite n a jamais été acceptée par les chimistes que comme un fait actuel, qu'ils ont toujours conservé Fespoir de dépasser. . . Ti

Et M. Schutzemberger, d'esprit moins philosophique, moins

Origines de r alchimie, p. a 88.

synthétique que M. Berthelot, dans un livre qui reste un véritable monument de science expérimentale (^), ne conclut pas autrement : (rL^unilé des forces de la nature n'est plus seulement une aspiration vague de l'esprit : elle nous apparaît comme une vérité et Tune des plus grandes conquêtes de la science. . . Elle donne un très grand poids à l'idée de l'unité de matière dont elle est sœur. Personntî ne peut plus admettre, en face des analogies nombreuses que présentent les corps simples entre eux , en présence de la variation périodique de leurs propriétés à mesure que le poids atomique augmente, que les éléments soient des individualités indépendantes et sans lien.!»

11 nous reste maintenant à tracer l'esquisse de l'évolution qui a ramené la chimie à l'ancienne conception atomistique, précisée pourtant par l'expérience et fécondée par la méthode mathématique, hors de laquelle il n'est point, comme nous l'avons vu, de science véritable de la malière.

II. L'histoire des grands et graduels progrès de la chimie dans la voie atomistique nous entraînerait dans un détail qui ne saurait convenir ici. I^ngo en a résumé les principaux traits dans le second volume de son ouvrage (^). Il nous suffira d'indiquer ici les théories d* Avogadro ^^\ qui (en 1811) substitue les (t molécules 1) aux (T atomes 7) dans les combinaisons, c'est-à-dire .considère les éléments immédiats des corps comme composés d'unités premières, qui ne se présentent jamais isolées; de Mitscherlich (1819), qui découvre (t l'isomorphisme ^ et permet d'entrevoir la manière dont les atomes sont groupés entre eux dans telle matière déterminée; de Liebig^ de Kékuléy de Fechnerj de Weber^ de Bûchner^ de Moles^ choit j etc. Pour la période contemporaine, les savants eux-mêmes se chargent de nous guider (^), et les résumés systématiques qu'ils

^^^ Traité de chimie générale (Préface, ^'^ Hist. du matériaUeme , 199.

p. VIII ). ^^^ Noos avons ie choix eolre ies rëau-

^*) Hist du nuUmaUime, II, 191-338. me* de M. Berihi»lot (Oriff* de ralch.), de

5i0 LIVRE V, CHAPITRE II.

nous oiïreiit préseulent une clarlé et une concentration supérieures à celles que nous serions en droit d'attendre d'une exposition de seconde main. Nous ne pouvons mieux faire que de les suivre.

En 18/12, dit M. Roscoe^^^ la théorie atomique était acceptée, mais on ne savait rien de Faction réciproque des atomes. Lies cinquante dernières années ont complété la théorie de Dalton sur presque tous les points.

A. Ainsi il croyait les atomes infiniment petits : en i865, Locchmidt de Vienne montre que le diamètre d'un atome d'oxygène ou d'azote est un 1/10000000 de centimètre.

Quelques années plus tard, sir W. Thomson trouve que la distance des centres de molécules contiguës est entre i/5oooooo et 1/1000000000 de centimètre : ce qui revient à dire que, si nous grossissions une goutte d'eau jusqu'au volume de la terre, les rugosités de sa surface apparaîtraient comme des grains de plomb ou des balles à jouer.

L'indivisibilité des atomes a été également attaquée. Ni Boyle, ni Dalton, ni Graham n'avaient positivement soutenu l'absolue simplicité de l'élément différencié; Graham même le considérait plutôt comme indivise que comme indivisible. L'hypothèse de Proust^^^ qui considère les atomes de tous les corps simples comme les multiples divers du plus subtil d'entre eux, l'hydrogène, lance la chimie dans la voie d'hypothèses mieux fondées î^).

On admet, en ce moment, soixante-dix corps simples, sans

M. Schwizemherger {Traité de chimie gé' scientifique de Manchester. (Association nérale, introduct. et ch. sur lalomisme), britannique, 1887.) de M. Roscoe, de M. Wislicenus, de ^'' Sur Thypothèse de Proust, adoptée M. Ditte, de M. VV. Crookes, sans corap- un temps par Thomson et par M. Dater les manuels commodes de MM. de Sa- mas, voir Berthrlot, Orig. de Valck.y porta, (riimaux, etc. p. figs.

^*^ B^p. «ciVnf., 1" octobre 1887. (iOn- ^^^ I/hypothèse de Stas, par exemple:

ference de Sir Henry Roscoe au Congrès voir Berthelot, ihid., p. «98.

compter les vingt éléments trouvés par Krug et Nilson dans les roches de Scandinavie; les théories se multiplient pour réduire cette multiplicité à Tunité.

B. Le premier système de réduction se tire de la comparaison de Yisomérie et de la polymérie. Il existe certains éléments qui possèdent des poids atomiques identiques : le cobalt et le nickel, par exemple (^^. Ces deux métaux sont semblables par la plupart de leurs propriétés, et ils produisent deux séries de composés parallèles en s'unissant avec les autres éléments. Or ce parallélisme n'est pas sans analogues dans la science : certains composés, tels que les carbures d'hydrogène et les essences de térébenthine, se comportent absolument de même entre eux. Gomment ne pas conclure que les cas semblables correspondent à des conditions semblables et que les deux prétendus corps simples doivent être formés eux aussi parles arrangements différents de corpuscules élémentaires, comme on le constate pour les composés isomères?

A Tisomérie se joint la polymérie; il est d'autres éléments rrdont les poids atomiques ne sont pas identiques, mais liés dans un même groupe par des relations numériques simples, et multiples les uns des autres?). L'oxygène, par exemple, peut être comparé au soufre, dans les séries de combinaisons de ces deux éléments avec l'hydrogène et avec les métaux. Et la relation chimique de l'oxygène et du soufre se retrouve dans la comparaison de leurs poids atomiques '^'.

Ainsi se forment, par analogie, de véritables /omt/^ iéUmenis. Une classification systématique du règne minéral d'après ce critérium a été tentée d'abord par Ampère^ poursuivie par DumaSy et on peut presque dire achevée en ces dernières années. Aux hypothèses de MM. Lotliar Meyer ^*', Camelly^ Mendelejeff est venue se

^'> \oirieTihe\oi,Ong.de l'aleh,, ù^L traîne, voir Berthelot, Or.ifc/'afcA., 297. ^•^ Pour le détail des caractères de la ^** \ oirh Progrès de la ehhniemodeme,

polymérie et des confëquences qu'elle en- par Roscoe.

joindre tout récemment une tentative infiniment curieuse de M. Crookeê, dont nous allons brièvement rendre compte (^).

M. Grookes part delà loi des séries périodùiues (ou tableaux numériques comprenant tous les corps simples actuels et même tous ceux qui sont susceptibles d'être découverts à Tavenir), telle que Font formulée Newlands, Mendelejeff, Meyer et (^ameliy; il en condat qu'il doit exister une relation positive entre les éléments. Laquelle? Spencer est d'avis que et les atomes chimiques sont produits par les atomes vrais ou physiques par voie ^évolutiomt. Cette idée est confirmée par l'étroite andogie qui relie la chimie à l'astronomie : les corps célestes, nous le savons, sont le produit d'une évolution, comme tous les êtres qui composent la nature. Les éléments minéraux ne peuvent faire exception; il y a donc lieu de combler la lacune que la chimie a laissée subsister jusqu'ici.

Par l'analyse spectrale, M. W. Grookes arrive à distinguer, dans la molécule prétendue simple, des agrégations d'atomes formant comme des sous-molécules ^ entre lesquelles se partage le système architectural de l'édifice moléculaire. En effet, toutes les composantes du corps ne se révèlent pas identiques, homogènes à cette analyse : les unes absorbent certaines raies du spectre, d'autres non. L'illustre savant propose d'appeler j^ro^fe ce qui existait avant les éléments, avant la matière que nous connaissons. Cela posé, voici comment il se représente la genèse du monde.

A l'origine doit se placer une matière amorphe, douée d'une tendance à l'agrégation. C'était d'abord «tune brume de feun; cela se refroidit et se condense par granulation : les atomes sont nés.

L'atome, à peine constitué dans le protyle cosmique, devient un réservoir ^énergie cinétique (à cause de ses vibrations internes) et potentielle (à cause de sa tendance à s'agglutiner). Toutes les forces apparaissent alors, chaleur, électricité, etc.

^'^ Revue scientijique , i3 aoât 1887 : ^La genèse des ^l^mento. <"

Mais pourquoi le protyie s'est-il transformé en plusieurs formes diverses de matière?

Suivant Thypothèse de Ë. J. Mill, nos éléments sont le résultat de polymérisations successives durant la période de refroidissement. M. W. Crookes complète et corrige ainsi la théorie.

Faisons, dit-il, un retour par la pensée vers les temps prégéologiques, avant que le soleil lui-même se fût formé du protyie originel. Il nous faut deux postulats très raisonnables : admettre d abord une forme d'énergie antécédente, ayant des cycles de flux et reflux ('), de repos et d'activité ; puis une action intérieure pareille au refroidissement et opérant lentement dans le protyie. Le premier élément né sera presque semblable au protyie par sa subtilité : c'est l'hydrogène , le plus simple des corps connus, par sa structure, celui qui a le poids atomique le plus bas.

L'hydrogène restera pendant quelque temps la seule forme de la matière. Il y aura un certain laps de temps écoulé entre l'apparition de l'hydrogène et de l'élément suivant; pendant l'intervalle, cet élément approchera graduellement de l'époque de sa naissance ; c'est alors que le travail d'évolution, aui va donner naissance à un nouveau corps, établit également son poids atomique, ses affinités et sa position chimique.

Les éléments postérieurs seront dautant plus différenciés qu'il s'écoulera un temps plus long dans le travail de refroidissement, d'autant plus semblables et séparés par des degrés imperceptibles si le refroidissement s'opère rapidement.

Nous pouvons ainsi concevoir que la succession qui a donné naissance à des groupes tels que le platine, l'osmium et l'iridium, le palladium, le ruthénium et le rhodium, le fer, le nickel et le cobalt., aurait pu ne faire nattre qu'un seul élément dans ces trois groupes, si le travail de refroidissement avait été beaucoup plus prolongé. Et inversement, les éléments auraient été encore plus

Loi de pf^riodicitë d'Emereon Reynoids.

identiques, dans chaque groupe, si la période de refroidissement eût été encore plus rapide.

Ainsi s'expliquent certaines anomalies restées mystérieuses jusqu'à présent; par exemple, la classe des éléments si étroitement congénères qu'ils se confondent presque, quoique irréductibles, et aussi les larges hiatus entre des espèces contiguës.

On peut considérer la réunion des minéraux de la classe du samarskite et du gadolinite comme une espèce de chantier eatmiquB où se sont arrêtés les éléments, dans une pause de développement; l'analogue des chaînons perdus du darwinisme.

Chaque élément est comme une plate-forme bien stable , accessible par des échelons composés de corps instables.

Il est permis de se demander s'il y a uniformité absolue dans la masse de chaque atome ultime, même d'un seul et même élément chimique. Tout fait croire que tries poids atomiques actuellement connus ne représentent qu'une moyenne, autour de laquelle le poids atomique véritable des atomes varie entre des limites étroites i>. Les propriétés que nous apercevons dans un élément quelconque sont ainsi la moyenne propre à un certain nombre d'atomes qui diffèrent très légèrement les uns des autres, mais sans être tout à fait identiques (*).

A l'appui de cette originale et profonde théorie , et à titre d'illustration, M. William Crookes joint un tableau indiquant la genèse des corps suivant Toscillation idéale d'un pendule entre deux forces opposées qui représentent comme les pôles de l'évolution W.

Cette genèse, telle qu'elle vient d'être expliquée, ne serait naturellement pas bornée à notre petit système solaire : elle serait représentée par le même enchaînement d'événements dans chaque centre d'énergie cosmique perçu sous la forme d'une étoile. «rJe

<*> Serait-ce Jà rinterprëtation véritable même élément , et qae la physique condes particuies usée* de Newton, qui n ont temporaine ne sait pas expliquer? pas toute la valewr des autres, dans le ^* Bev. gcientifiq., loc. cit., p. ao3.

n'ai rien prouvé, conclut M. Grookes; mais Tanalogie des éléments chimiques avec les radicaux organiques et même avec les organismes vivants nous force à soupçonner qu'ils sont des corps composés dérivant d*un travail d'évolution. Je désire sincèrement que la chimie, comme la biologie, trouve son Darwin. d

L^hypothèse de M. Grookes enveloppe tant d'études antérieures que nous lavons substituée au détail des théories qu'elle suppose et dépasse. Mais elle ne traite qu'une partie de la question chimique, et il nous faut bien en revenir à l'inventaire des récentes acquisitions de la science, en tant, du moins, qu'elles se rapportent à la donnée atomistique.

L'introduction de la cluUeur dans les procédés d'analyse de la matière a donné des résultats qui concordent avec les théories précédentes. Ainsi M. Victor Meyer a prouvé que les décompositions moléculaires amenées par la température ne se limitent pas aux corps dits composés : l'atome individuel du corps simple est soumis à cet effet; et Tliomson arrive à la même conclusion en employant la décharge électrique W.

On a même cherché à faire apparaître directement les atomes premiers, les composantes des éléments; l'analyse spectrale s'y est appliquée, et non sans succès, parait-il; mais les résultats ne sont pas encore définitifs : l'absence de raies identiques dans les spectres des parties de l'élément décomposé par l'étincelle peut s'expliquer par la présence de constituants distincts; toutefois la conclusion est prématurée.

L'astronomie, d'ailleurs, est venue, sur ce point, apporter à la chimie un concours dont nous dirons un mot plus loin.

L'emploi de l'analyse spectrale date de 1869 : à Bunsen et Kirchofl*ont succédé Lockyers et Huggins. Lockyers, remarquant que les raies du fer solaire ne sont pas les mêmes que celles du fer ter-

^'^ Roscoe, op. cit.

restre, expliqua cette particularité en supposant que, sous la température solaire, le fer serait décomposé en atomes distincts. L'hypothèse de M. Faye ne tarda pas à confirmer cette manière de voir. Nous avons indiqué, en passant, les expériences de M. Crookes qui tendent à la même conclusion. La plus importante porte sur Tyttrium pour lequel il a trouvé différents spectres; il est ainsi conduit à supposer : i"" ou que les corps donnant des spectres différents sont les divers constituants de la substance yttrium; a"" ou que Tatome de Dalton, au lieu d'être simple, est un système chimique complexe d*atomes variés.

Il nous faut passer maintenant de la chimie statique à la chimie dynamique^ c est-à-dire de Tétude des atomes en repos à celle des atomes en mouvement. Là encore Tinitiateur delà science est John DalUm : c est lui qui a montré que les atomes du gaz sont en mouvement perpétuel.

Soit qu on admette que les atomes tournent autour les uns des autres, avec Davy, soit qu*on les considère comme voltigeant dans toutes les directions, avec Herapalh^ on trouve que «les molécules d'iiydrogène, à la pression de 3o pouces et à la température de 3o degrés, se meuvent avec la vitesse de 63 s 5,5 & pieds (anglais) à la seconde (^U. L enveloppe où Ton enferme la substance supporte donc une véritable canonnade^ une grêle de molécules lancées à la vitesse d'un boulet et au delà.

Clerk Maxwell calcule que cette molécule d'hydrogène, qui parcourt 1,100 kilomètres à la minute, heurte les autres 18 milliards de fois par seconde.

En 1872 , Joule prouva que tout changement dans la constitution des molécules est accompagné d*une absorption de chaleur : la chimie thermique ou thetmochimie date de là. Le principe de la conservation de la masse est la base de la statique chimique; celui

^*' Voir Roscoe, loc. cit.

L\4T0MISMIî; et les sciences de la nature. 527

de la conservation de Ténergie est la base de la chimie dynamique. ttLénergie^^^ est la force d accomplir un certain travail, et le travail est la production d'une transformation dans un système, en opposition avec une autre force qui résiste à ce changement, -n

L'objet de la thermochimie est de mesurer ces changements d'énergie à Faide de méthodes spéciales, de les comparer aux changements chimiques, rr d'apprécier les attractions des atomes et des molécules, leur affinité chimiques, et de résoudre ainsi le problème fondamental de la chimie.

M. Roscoe résume à ce propos les recherches du savant danois M. ThomseUy et déclare qu'il reste encore beaucoup à faire dans celte science , mais qu'elle est en possession de sa niéthode et de son objet et qu'on peut en attendre d'importants résultats.

On vient de découvrir, par exemple, que Teau pure, qui est infiniment peu conductible , le devient au contraire beaucoup si on la mêle à l'acide borique : la conductibilité dépend donc de la nature chimique; la molécule d'eau ainsi modifiée prend une autre individualité susceptible de définition.

Autre découverte : certains corps composés des mêmes éléments atomiques unis dans les mêmes proportions se présentent avec des qualités différentes , «r ce qui ne peut s'expliquer que par la différence de position des atomes dans la molécule d. Ainsi avaient conclu Faraday^ Liebig^ Wôhler. Aujourd'hui, on va jusqu'à prédire le nombre de variétés que peut présenter un composé donné.

Le succès de cette hypothèse, vérifiée par une constante expérience, est, selon M. Roscoe, d'une exceptionnelle importance : ^H vérifie l'atome de Dalton.y^

Voici donc une nouvelle science — absolument et exclusivement fondée sur l'idée d'atome — qui s'ébauche : ctLa connaissance du mode d'arrangement des atomes et de leurs propriétés distinctes est ce qu on peut appeler la superstructure de la chimie organique mo-

^^' Roscoe, hc, cit., d'après Maxwell.

5i8 LIVRE V, CHAPITRE II.

deme. Ne seinble-t-il pas merveilleux, ajoute M. Roscoe. qa'oB puisse indiquer dune façon précise la position relatÎTC des atones dans une molécule si petite que des millions poniraieiit eo teoir sur la pointe d'une aiguille ?ir»

D'ailleurs on a singulièrement dépassé le postolat de Dalloa; on peut affirmer maintenant que (rlatome de chaqae élément possède des caractères spéciaux de combinaison if : les nos ont ooe capacité de combinaison simple, les autres, double, triple, qua* druple.

Les premiers termes de cette théorie des taknees on de TMkmicilé ont été énoncés par Frankland^^' en 1809; mais FeiplicatîaB définitive des rr chaînes atomiques^, de la fp tétratomicité du carbone ^^^ du (T pouvoir de combinaison i^ et de la différence de structure entre les composés parallèles — ceux de la cr série grasse*, par exemple, et ceux de la cr série aromatique ^^ — appartient à Kékulé.

Ainsi le fait que le carbone est tétratomique explique le nombre énorme de ses composés, dont chacun a encore une tendance à $e combiner avec les autres, r Ils se relient en formant des chaîne» ouvertes, des anneaux, où d'autres atomes viennent se souder et prendre la place inoccupée. Ce groupe y dans lequel chaque aîOÊte mcupe uite position donnée par rapport aux autres^ eomiiiue la moUeuk organique. Si lun des atomes vient à changer de place, une autre combinaison se forme.-»

La connaissance du mode de placement des atomes dans la molécule, la possibilité de déterminer, de modifier la nature de cet arrangement, ont lancé la chimie organique dans une nouvelle voie, celle de la svuthèse.

En 1828. Wôhl^ produisait artificiellement Turée; en i845.

'' Faraday les avait en Irpv us eo i833. seulement le détail par trop techniqoe;

Dans toute cette exposition historique, quelquefois cependant, — comme dm

nous suivons d'aussi presque possible l'exemple qui suit . — ce détail e^t néce-

l'exposition de M. Roscoe . en écartant saire pour marquer ia portée de la théorie.

Kolbe prépara l'acide acétique; puis Wûrlz et Hoffmann, les composés ammoniacaux; aujourd'hui, avec de la houille on fait de Taniline, de la saccharine, de Tantipyrine, etc.

Mais nous ne vouions pas ici empiéter sur le domaine de la biologie, dont les conclusions, relativement à l'atomisme, seront Tobjet d'un examen spécial. Sans sortir du cercle étroit des questions qui intéressent la constitution de la matière, nous trouvons des indications et des extensions nouvelles de la théorie imprévue, je veux dire dans l'astronomie, dont nous avons déjà noté les rapports intimes avec la chimie.

Aux deux extrénntés de l'être, au pôle de l'infiniment grand et au pôle de l'infiniment petit, la même loi se manifeste. Les expériences de M. Crookes, citées plus haut'*\ concordent avec celles de Davy et de Maxwell. Et la conclusion principale du grand physicien anglais, que, (r dans les étoiles blanches (Sirius, entre autres), les espèces chimiques ne sont pas encore constituées t^ , rencontre une vériflcation inattendue dans la théorie astronomique édifiée pour rendre compte de la constance qui se remarque en la chaleur solaire. Il est impossible d'omettre en cette occasion l'hypothèse si complète, si ingénieusement fondée, de M. Faye^^l La conclusion suflQra d'ailleurs à nous en donner l'esprit : « Nous ne savons pas au juste quelle est la température de la photosphère (ou enveloppe du soleil); mais il est évident qu'elle est plus élevée que celle des bains liquides de métaux fondus dans nos usines, puisque le fer, le magnésium, le titane, etc., s'y trouvent constamment à l'état de vapeurs. Or la température des couches profondes doit être bien plus élevée encore et se chiffrer, comme d'autres considérations nous l'ont fait voir, par des millions de degrés. A ces tempéralures excessives, F affinité chimiq^ie disparait; les composés se résolvent en leurs éléments; ces éléments se mélangent physiquement sans pouvoir se

^'^ On en trouvera le détail dans Tar- ^*) L'origine du monde, par Faye

tide, que nous avons analyse, du même ( Gauthier- Villars, 1886). — Voir surtout W. Crookes. {Revue scientifique, 1887.) 1^* partie, ch. xi et m.

recombiner, quelles que soient leur affinité mutuelle et la pression qui les comprime, v

EnGn l'illustre créateur des (t séries périodiques^, M. Mendelejeff , dans une étude toute récente ^^\ pousse à bout lanalogie des données chimiques et des données astronomiques et conclut hardiment que la loi de Newton s'applique à la constitution moléculaire des corps.

11 rappelle que le mouvement est partout dans la nature, même à rintérieur des liquides et des solides.

Les évolutions (^) des éléments chimiques sont semblables à celles des masses célestes, car les atomes du monde imperceptible sont de même nature que ceux du monde visible, et les édifices moléculaires du chimiste sont analogues aux systèmes stellaires. «r Ainsi Tammoniaque (NH^) présente un soleil attractif y Tazote (N), et des satellites, les molécules d'hydrogène; tandis que le chlorure de sodium (NaCl) apparaît comme une étoile double de sodium et de chlore. i»

Mais il reste encore à systématiser les lois de l'attraction chimique : cria chimie attend son Newton?), — comme son Darwin.

Tout ce qu'on sait, de science certaine, c'est qn il faut donner aux conceptions statiques le sens dynamique. Par exemple , on dit ordinairement que la benzine se figure comme un hexagone avec un atome d'hydrogène à chaque sommet. Déjà M. Wiirtz avait fait observer que ces cr atomes ne sont pas immobiles, qu'ils se meuvent comme les planètes autour du soleil v. M. Mendelejeff généralise la théorie , et l'on comprend facilement quelle transformation s'ensuit pour tout le système.

III. Telle est la conception que la chimie contemporaine tend

^^^ Revue scientifique, 1 3 juillet 1889. ^'^ Voir à ce sujet Tartiele de M. G.

<rLa chimie et Tattraction de Newton», Miihaud, (^L'hypothèse cosmogonique et

leçon faite au Royal Inêtitute de Lon- la nébuleuse «, dans la Revue edenUfifue

dres. du t6 avril 1887.

à nous donner du monde. Il n'est point trop difficile de nous la figurer : il suffit pour cela d'imaginer que chaque particule de matière est comme un pan de ciel où les astres, grâce à l'action simultanée des forces attractives et des forces répulsives, gravitent autour les uns des autres, formant, par cet entrelacement d'orbes, une résultante qui nous donne l'illusion de la cohésion et de la continuité.

Dans cette synthèse, dont l'étendue donne le vertige, tout repose sur l'idée d'atome , le détail comme l'ensemble.

Examinez une à une les théories échelonnées qui ont conduit la chimie à Yuniié de matière (^); prenez celles qui ont successivement rendue plausible, puis probable , puis nécessaire, l'idée d'une arcAtlecture du monde atomique; celles enfin qui ont transformé celte géométrie inerte en une sorte de mécanique céleste (ce sont bien là, je crois, les principales phases de l'évolution) : vous n'en trouverez aucune qui ne repose sur la notion de Yatome^ c'est-à-dire de l'unité de force dont les groupements et les combinaisons constituent l'essence même de la matière.

Toutes les découvertes positives faites en ce siècle sont subordonnées au système que cette notion entraine et auquel il semble vraiment qu'on puisse rapporter l'origine de toutes les extensions, ou plutôt de toutes les applications qui ont suivi.

Faut-il donc croire que l'atomisme est une vérité démontrée en cliimie, ou tout au moins qu'il est la condition étroite et nécessaire des lois récemment formulées?

M. Wûrtz lui-même ne le pensait pas, et, si les théoriciens à outrance de l'Ecole de chimie contemporaine semblent faire de l'atomisme une doctrine exclusive de toute autre conception , il né manque pas de savants, en revanche, qui s'appliquent à noter les imperfections et les lacunes de l'explication corpusculaire. Lange,

^'^ Pour 86 bien rendre compte de l'im- M. Fenière , La matière et l'énergie (Aican, portance que cette idëe a prise dans la 1887), où Fauteur en montre le progrès chimie contemporaine, lire Touvrage de graduel et ininterrompu.

IJVHE V, CHAPITRE II.

dont 1 ouvrage d ailleurs a précédé les dernières découvertes, s'est plu h rassembler ces témoignages hostiles, où Ton ne remarque pas sans trouble le grand nom d'Helmholtz (^). Nous croyons que la valeur de la théorie atomique n'est diminuée par les uns que parce qu'elle est enflée outre mesure par les autres. Il est bien clair que la chimie ne peut pas prétendre à édifier une ontologie sur une coordination d'expériences; et c'est ce qui arriverait si elle concluait à l'existence absolue — métaphysique, comme on dit — des atomes. Mais il est également clair que le monde phénoménal ne peut pas être totalement indépendant du monde réel — du monde métaphysique — et que c'est principalement sur les lois que la science découvre dans le champ de l'expérience que se fondent les hypothèses par où elle confine à la philosophie.

Il s agit donc seulement de savoir si l'hypothèse atomistique est la plus satisfaisante qu'on ait trouvée jusqu'ici, si elle rend compte des phénomènes connus et permet de déterminer à l'avance les phénomènes du même ordre qui restent à connaître ^^^

Sur ce point — qui est le véritable nœud de la question scientifique — nous ne croyons pas qu'il puisse y avoir de doute. Le tableau que nous avons présenté des progrès de la chimie nous garantit que la formule présente de la constitution matérielle se trouve dans l'atomisme. Nous n'avons pas le droit d'en demander davantage.

^'^ HisL du mat, , II , p. s 9 6 et suiv. ( tout le chapitre). De même, M. Schutzemberger : rrli ne faut pas se dissimuler que ia concordance entre le calcul malhëmat^ue et Texp^rience n*a été obtenue qu'en greffant de nouvelles hypothèses sur la première . . . , en d'autres termes, en prêtant hypothëtiquement k des choses hypothétiques les qualités dont on avait besoin pour arriver à une solution satisfaisante du problème. ^ ( Traité de chimie générale, VII.)

^'^ L'opinion de M. Schulzemberger est intéressante à connaître : (^On a dit bien souvent que la chimie devait à ia théorie atomique, à Thypotlièse de Dalton ses plus im|)ortantes conquêtes. Nous pensons qu'il y a là une illusion, une espèce de mirage d'autant plus facile à écarter qu'il ne repose que sur une confusion entre l'atome chimique, vérité expérimentale, et l'atome hypothétique de la matière discontinue. 9> {Traité de chimie générale, VII.)

L'ATOMiSME ET LES SCIENCES DE LA NATURE. 533

La seule hypothèse qu'on ait non pas opposée, mais juxtaposée plutôt à celle-là, est due à M. Berthelot, qui Ta d'ailleurs plutôt indiquée que soutenue, au moins lorsqu'il s'est placé au point de vue d'une conclusion d'ensemble sur la nature des choses''^. Voici comment M. Schutzemberger la résume : crA l'idée de petites niasses isolées dans l'espace, on substitue. . . une inaltéré continue ^ homogène et parfaitement élastique ^ le fluide éthéré qui remplirait l'univers. Les impressions et les sensations qui font naître en nous l'idée de corps matériels seraient la conséquence de mouvements tourbillonnants dont ce milieu est animé en certains points. De l'espèce du mouvement et de sa nature propre dériverait la diversité de ses propriétés, n

Malgré la haute autorité de M. Berthelot, qui incline à considérer cette hypothèse comme inconciliable avec celle des atomistes, nous osons penser que la contradiction n'est qu'apparente, cr Chacun de ces tourbillons, nous dit-on, se fait et se défait sans cesse, c'està-dire que la matière contenue dans chacun des tourbillons demeure tixe par sa quantité , non par sa substance ... Un seul être subsi$iterait alors, comme support ultime des choses, le fluide éthéré. -n

Mais oublie-t-on que, dans ce changement perpétuel, il y a quelque chose de permanent^ c'est le groupement des mouvements en certains points où la matière, quelle qu'elle soit, reste la même dans le tourbillonnement universel ? Et ces centres fixes, nous les nommons atomes ou molécules, et nous les considérons, non comme inertes, on l'a vu, mais comme enchaînés sans relâche dans des orbes déterminés.

L'objection n'a pas échappé à M. Schutzemberger : (rLa conception dynamique de la matière, dit-il, rencontre une difficulté très sérieuse dans le fait de la stabilité, jusqu'ici inébranlable, des éléments. Si ceux-ci ne représentent que des mouvements variés d'une

»*' Origine» de l* alchimie, Conclusion, p. 3 19 ri 3ao.

même substance, si les combinaisons chimiques résultent d'une transformation simultanée de deux ou plusieurs mouvements élémentaires et de leur composition en un seul, on s'explique difficilement la nécessité du retour rigoureux au point de départ au moment de la composition. ?>

Les hypothèses, très voisines, de M. Thomson (^) et du baron Dellinghausen(^) ne changent point l'aspect du problème.

11 parait toujours nécessaire de supposer des unités de farce pour expliquer la composition et la combinaison dont la loi régit tout le monde matériel; et il ne parait pas impossible de concilier ces uuités (qui peuvent n être que mécaniques, que formelles) avec la conception d'une matière diffuse, tourbillonnante ou vibrante, qui, dans l'élasticité continue de l'espace, formerait de place en place des nmidsj des centres d'attraction ou de révolution capables de se combiner ensemble (suivant une loi de complication qui reste la même en tous les cas), de manière à produire des systèmes plus ou moins coagulés.

En un mot, Tatomisme est, de toute façon, le postulat de la chimie contemporaine.