CHAPITRE IV. — DE LA NATUKE DES MÉTAUX

Les chimistes ont été depuis longtemps conduits à constater que parmi les corps qu'ils étudient, il en est qui peuvent être séparés en un certain nombre d'autres, et que lorsqu'on a épuisé sur eux tous les procédés connus de décomposition, ceux qui restent sont toujours les mêmes; ces derniers sont en petit nombre, et jusqu'à ce jour ils ont résisté à tous les efforts tentés en vue de les décomposer. Pour cette raison ils ont été qualifiés de corps simples, le nom de composés étant réservé à tous les autres ; les métaux font tous partie des corps simples.

Il est naturel de se demander ce que sont les corps simples ? Ne sont-ils que des composés analogues à tous les autres, mais bien plus difficiles à séparer en leurs constituants par nos moyens ordinaires ? ou bien oflrent-ils quelque propriété spéciale qui les caractérise et qui en fait vraiment un groupe à part? La question n'est pas à examiner pour les métaux seuls, aucune ligne de démarcation ne pouvant être, comme nous le verrons en parlant de leur classification, tracée entre eux et les métalloïdes, nous l'envisagerons donc au point de vue général des corps simples et nos conclusions seront applicables aux métaux en particulier.

Quand on observe la manière dont les composés se détruisent» on constate, lious le savons, que le poids de l'un deux est toujours égal à la somme des poids des substances en lesquelles il se sépare ; que de plus, les quantités des corps simples qui se combinent pour former une même substance, et qui sont invariables, conformément à la loi des proportions définies, sont entre elles dans des rapports qui sont des

multiples simples des rapports de leurs poids atomiques. On remarque, en outre, que, dans certaines séries de composés, les poids moléculaires de chaque terme de la série sont multiples d'un même nombre, les carbures ëthyléniques, par exemple :

Elhylène . . . ,

, . (CH*)* — 28 =14x2

Propylène . . .

Butylène . . . ,

Amylène . . . ,

. (CH=')5 =70 =14x5

Caprylène. . .

. . (CH»)-* =112 = 14x8

Décylène . . .

. . (CH7«- 140 — 14x10

Etbalëne . . . .

(CH*)'« = 224 = 14x16

ont pour poids moléculaires des multiples de 14 par des nombres entiers. Or il arrive qu'entre les poids atomiques de certains groupes de corps simples on trouve une relation du même genre ; par exemple :

Oxygène

Soufre .

Sélénium

. . . Se — 80 — 8 X 10

Tellure .

... Te - 128— 8 X 16

ou bien des relations

un peu moins simples, telles que :

Azote

Phosphore .

Arsenic

Antimoine .

Bismuth

Fluor . .

Chlore . .

Brome . . .

Iode. .

Magnésium

Calcium .

Strontium. .

Baryum. .

Plomb. .

que Fon retrouve d'ailleurs chez des corps composés, tels que les carbures étbyléniques, en regardant le poids moléculaire de chacun d'eux comme la somme de deux ou de plusieurs autres :

Caprylène = 112 = 70 + 42 = 70 + 28 + 14, etc.

Ces relations et bien d'autres du même genre pourraient porter à penser, comme Ta fait remarquer Dumas, que les poids atomiques des corps simples présentent peut-être, dans leur génération, quelques lois analogues à celles que Ton découvre dans la génération des nombres qui expriment les poids moléculaires des composés d'une série naturelle, telle que celle des carbures éthyléniques que nous venons de considérer ; nous allons montrer qu'il n'en est rien.

Il convient de remarquer tout d'abord que les déterminations les plus récentes et les plus précises ne confirment pas la loi de Prout, qui voudrait que les poids atomiques des corps simples fussent des multiples de celui de l'hydrogène par des nombres entiers ; les poids atomiques ne sont pas en général des nombres entiers, pour les corps halogènes, par exemple, on a trouvé :

Fluor = 19,05

Chlore = 35,453

Brome = 79,963

Iode = 126,864

de sorte que les relations précédentes ne sont qu'approximatives ; mais même en les supposant rigoureuses, il ne faudrait encore y voir que des coïncidences de nombres, peut-être fortuites, et desquelles, en tout cas, on ne saurait donner, en l'état actuel de la science, aucune explication satisfaisante.

D'autre part, la considération des chaleurs spécifiques va nous conduire à reconnaître aux corps simples quelquespropriétés qui leur sont particulières, que M. Berthelot a nettement mises en évidence, et que les corps composés ne présentent jamais.

Propriétés earacléris tiques des corps simples, —

Corps gazeux. — Examinons d'abord le cas des gaz. En

140 INTRODUCTION A L'ÉTUDB 0E8 BféTAUX

appelant poids moléculaire le poids d'un gaz qui, dans les mêmes conditions de pression et de température, occupe le même volume que 2 grammes d'hydrogène, c'est-à-dire 22''S3 à zéro sous 760 millimètres, la loi de Dulong et Petit nous apprend que la chaleur spécifique rapportée au poids moléculaire, ou chaleur spécifique moléculaire est la même pour tous les gaz simples, aussi bien à pression constante qu'à volume constant ; de plus, elle est sensiblement indépendante de la température et de la pression tant que celles-ci restent dans des limites permettant d'appliquer la loi de Mariotte. Pour l'oxygène, l'hydrogène, l'azote, qui sont très éloignés de leur point de liquéfaction et assimilables à des gaz parfaits, la chaleur moléculaire est, à volume constant K = 4,83, à pression constante C = 6,82, de sorte que le travail extérieur de dilatation de ces gaz, qui, d'après la loi de Joule, est mesuré par la différence des deux chaleurs spécifiques, est égal à 6,82 — 4,83 = 1,99 ou sensiblement à 2 calories.

Ainsi, à volume constant, il faut 4''''', 8 pour élever de un degré la température de la molécule d'un des gaz précédents ; voyons quelle sera la quantité de chaleur absorbée par un gaz composé pour obteiiir le même résultat :

Les gaz formés sam condensation, comme l'acide chlorhydrique et le bioxyde d'azote, possèdent une chaleur moléculaire égale à la somme de celle de leurs éléments, et indépendante de la température, tant que celle-ci ne dépasse pas 200®,ainsi que de la pression quand cette dernière reste faible ; celte chaleur moléculaire est égale à celle des gaz simples parfaits, soit 4,8 à volume constant, mais entre les deux sortes de gaz nous constatons une différence capitale. En effet la quantité de chaleur 4,8 qui, à volume constant, permet d'élever d'un degré la température du poids moléculaire H* ou deux grammes, d'hydrogène, produira le même effet sur le poids moléculaire HCI ou 36 gr. 5 d'acide chlorhydrique ; mais H- est le double de l'équivalent de l'hydrogène, tandis que HCI est à la fois le poids moléculaire et l'équivalent de l'acide chlorhydrique ; pour s échauffer d'un degré, l'équivalent d'hydrogène absorbera donc 2,4 calories, et celui de l'acide chlorhydrique en exigera 4,8. La même constatation se fera sur les autres

LES MBTAUX CONSIDÉRAS EN EUX-MÊMES 141

gaz simples et sur leurs composés sans condensation, de sorte qu'il demeure acquis que la qitantité de chaleur nécessaire four échauffer d'uti degré le poids équivalent d'un gaz composé, formé sam condensation, est le double de celle qu'il faut pour échauffer d'un degré le poids équivalent d'un gaz simple parfait. Pour les gaz formés avec condensation, tels que le protoxyde d'azote, Tacide carbonique, etc., les choses se passent d'une façon toute différente : leur chaleur spécifique moléculaire à pression constante, mesurée entre 0^ et SOO", est toujours supérieure à celle {6, 8) qui appartient aux gaz simples parfaits ; les plus petites qui aient été observées sont en effet les suivantes :

Hydrogène sulfuré 8,3

Gaz ammoniac 8,6

Vapeur d'eau 8,65

Formène 9,5

Acide carbonique 9,6

II est du leste aisé de se rendre compte qu'il doit bien en être ainsi :

Considérons en effet, avec M. Berthelot, un gaz formé par

Tunion de n molécules se réduisant à ë après la combinaison

«la molécule étant le volume occupé par le poids moléculaire,

e'est-à-dire 22 litres, 32 à zéro sous O'^^TôO), ce qui comprend

tous les cas possibles d'après la loi de Gay-Lussac sur les

densités des gaz. Théoriquement, c'est-à-dire en supposant la

chaleur moléculaire à volume constant des gaz composés

égale à la somme de celles de leurs éléments, elle serait

4,8 représentée par -~- n ; elle serait donc supérieure à 4,8 valeur

commune aux gaz parfaits, toutes les fois que n serait plus grand que 2, ce qui est le cas de tous les gaz composés formés avec condensation.

A pression constante, et dans la même hypothèse, la chaleur moléculaire des gaz composés serait représentée par

— n -^2 (2 calories exprimant très sensiblement le travail

extérieur qui correspond à la dilatation pour un degré) ou par

6,8 + 2,4 {h — 2). On voit encore que si n surpasse 2, ce qui a lieu pour tous les gaz composés formés avec condensation, cette valeur dépasse nécessairemenjt celle 6,8 qui convient aux gaz simples parfaits. Ces conclusions sont confirmées, comme on vient de le voir, par les valeurs expérimentales trouvées pour les chaleurs moléculaires des gaz composés formés avec condensation.

Ajoutons que, chez tous les gaz formés avec condensation, l'équivalent est, ou bien identique au poids moléculaire (gaz ammoniac, formène, etc.), ou bien la moitié seulement de ce poids(vapeurd'eau,hydrogènesulfuré,acide carbonique, etc.). Il en résulte que la chaleur spécifique rapportée à l'équivalent est encore, pour les gaz composés formés avec condensation, supérieure à celle qui correspond à l'équivalent des gaz simples; de sorte qu'en définitive pour tom les gaz composés, qu'ils soient formés avec ou satis condensation, la chaleur spécifique rapportée à Véquivalent est toujours supérieure à celle d'un gaz simple ; la détermination des chaleurs spécifiques étant faite à température suffisamment élevée, pour qu'on puisse regarder comme parfaits les gaz que l'on considère.

Une autre propriété fondamentale vient encore distinguer les gaz simples véritables des gaz composés formés avec condensation ; la chaleur moléculaire de ces derniers, toujours supérieure, comme on vient de le voir, à celle des gaz parfaits simples présente en outre le caractère de croître rapidement à mesure que la température s'élève, et cela dès le voisinage de 200 degrés, ce qui est tout à fait différent de ce qui a lieu avec les gaz simples parfaits, chez lesquels les variations de la chaleur spécifique ne deviennent appréciables qu'à des températures très élevées. Ainsi tandis que pour les gaz tels que l'azote, l'hydrogène, l'oxygène, la variation de la chaleur moléculaire, qui ne commence qu'au-dessus de 1600 degrés, reste toujours relativement petite, cette chaleur moléculaire ayant été trouvée à :

2800° égale à 6,7

celle de l'acide carbonique à 200^ est déjà égale à 10,6; ^lle conlinue d'augmenter à mesure que la température s'élève, devient égale à 18 vers* 1800^. et son accroissement, ^ème à basse température, se fait bien plus rapidement que Celui de la chaleur spécifique des gaz normaux, au-dessus ^e 1600^

Il résulte nettement de ces propriétés que les gaz simples

'^^ sauraient être considérés comme des composés du même

^^^re que les gaz complexes qui résultent de leur combinai-

jl^^^- Si en eBet l'un d'eux était un composé de cette nature,

yb^ ^^Udrait tout d'abord, pour satisfaire à la loi de Dulong et

^^t, qu'il lût formé sans condensation de ses éléments hypo-

cjues, puisque les gaz ainsi formés sont les seuls qui, à

température, présentent, sous le même volume, une

<^*^^iJ^ur spécifique constante et égale à celle des gaz simples

^'^■^f Si its. Mais il faudrait, de plus, que la chaleur moléculaire

^e C!i^ gaz répondit à un seul équivalent de la substance, puis-

^^' i A serait un composé formé sans condensation; or, celle de

^^ vi.^ les gaz simples correspond au double de leur équivalent ;

^*^ V a. urait donc contradiction entre les conséquences tirées de

^^ ^^ï^esure de là chaleur spécifique et celles déduites de la

^^t.ex-mination de l'équivalent. Notre hypothèse n'est donc

'"applicable à aucun des gaz simples ; nul d'entre eux ne peut

^Ire constitué par la réunion d'un certain nombre de molé-

^^les des autres éléments gazeux connus, identiques ou

^iflérenls.

— Voyons maintenant s'il existe des éléments polymères

louant le même rôle chimique que l'élément non condensé

^^ni ils dérivent, c'est-à-dire constitués comme les polymères

^'^S'^niques dont l'équivalent et le poids moléculaire sont la

^^oanae des équivalents et des poids moléculaires de leurs

^Ottiposants.

M. Berthelot a fait remarquer que les observations rela-

^^ves au phosphore, gaz tétratomique, à l'ozone triatomique,

'^^ soufre hexatomique, opposés à l'argon, à l'hélium, à la

^^peuir de mercure, gaz monoatomiques, montrent bien que

^^s éléments polymères existent, mais que leur chaleur spéci-

%ue â volume constant est à peu près la même quand on la

rapporte au poids atomique de Télément et par conséquent à Téquivalent de ce dernier.

Si nous comparons entre *eux au contraire des gaz de même constitution moléculaire et dont les poids moléculaires soient à peu près multiples les uns les autres, tels que :

Hydrogène dont le poids moléculaire est 1x2 Oxygène — — 16 x 2 environ

Azote — — 14 X 2

nous voyons que si une molécule d'oxygène provenait de Tassocialion de 16 molécules d'hydrogène, au même sens qu'une molécule de bioxyde d'azote provient de l'association d'un volume d'azote avec un d'oxygène, il faudrait qu'elle occupât un volume seize fois plus grand, car sans cela la chaleur spécifique de l'oxygène ne satisferait plus aux lois des chaleurs spécifiques des composés à volumes égaux ; la pression exercée par le poids moléculaire de l'oxygène devrait être 16 fois plus grande que celle de Thydrogène. La molécule d'azote devrait de la même façon occuper, à pression égale, un volume quatorze fois plus grand que celui de l'hydrogène, ou, sous le même volume, exercer une pression quatorze fois plus forte.

Nous voyons donc que les lois des chaleurs spécifiques déterminées par l'expérience établissent, entre nos corps gazeux réputés simples et les combinaisons qu'ils peuvent produire, une différence profonde ; et celle-ci, au moins au voisinage des températures et des pressions ordinaires, est indépendante à la fois de la pression et de la température.

Corps aolides. — Passons maintenant au cas des corps solides ; l'examen de leurs chaleurs spécifiques va nous conduire à des conclusions du même ordre.

En effet, les corps simples, solides, analogues entre eux, ceux qu'on réunit ordinairement dans la même famille, ont la même chaleur spécifique sous des poids équivalents^ tandis que la chaleur spécifique rappariée à l'équivalent, d'un composé solide, est la somme de celles des corps simples qui le constitu,ent , ou au moins elle est très rmnne. de cette somme ; ce caractère.

LBS BliTAUX CONSIDÉRÉS EN EUX*MÉMB8 145

semblable à celui qu'ont présenté les gaz, s'applique aussi aux poids atomiques des éléments solides comparés à leurs chaleurs spécifiques, il ne permet pas de confondre un corps simple avec un composé dont la fonction chimique serait assez analogue pour qu'on soit conduit à ranger les deux corps dans la même famille.

Considérons par exemple, le soufre, le sélénium et le tellure, éléments semblables, dont les poids atomiques 16 x 2 ; 16 X 5 ; 16 X 8 sont multiples d'une môme unité, et d'autre part les carbures éthyléniques : éthylène, amylène, caprylène, décylène, cétylène, etc., dont les poids moléculaires, identiques aux équivalents : 14x2; 14x5; 14x8; 14x10; 14x16, sont aussi des multiples d'un même nombre. Pour les deux séries de corps, les valeurs numériques des poids atomiques ou des poids équivalents sont absolument définies, au point de vue physique, par les densités gazeuses prises à températures convenables, au point de vue chimique, par l'analyse de leurs combinaisons avec un même élément tel que l'hydrogène, le chlore, etc. ; le parallélisme à ce point de vue est certainement très étroit entre les corps des deux séries, et l'on pourrait songer à s'appuyer sur ces analogies, pour comparer la série des corps simples à celle des corps composés. Mais tout rapprochement disparaît quand on envisage les chaleurs spécifiques ; celles du soufre, du sélénium, du tellure, prises à l'état solide sous l'unité de poids, sont en raison inverse de leurs poids atomiques, autrement dit, les chaleurs spécifiques atomiques de ces corps prises à Tétat solide sont égales ; on trouve en effet qu'elles sont :

Pour S = 32 5,68

— Se = 79 6,04

— Te = 118 6,06

au contraire, pour les carbures polymères précipités, les chaleurs spécifiques prises sous l'unité de poids, dans le même état physique (liquide), sont multiples les unes des autres; elles croissent proportionnellement aux poids moléculaires.

Il y a donc un contraste complet entre les corps simples

INTRODUCTION A l'ÉTUDB DES MÉTAUX

à poids atomiques multiples les uns des autres et les composés polymères ; to chaleur spécifique moléculaire qui, pour les éléments analogues à poids atomiques multiples d'une même unité est sensiblement constante^ se trouve au contraire, dam les polymères, multiple de celle du corps non condensé pris som le même état.

Il n'est pas davantage possible d'accepter Thypothèse dans laquelle un corps simple solide aurait un équivalent égal à la somme de ceux de deux autres éléments. Nos carbures éthyléniques offrent en effet précisément cette relation numérique, certains d'entre eux pouvant être représentés, comme nous l'avons remarqué déjà, par la somme de deux ou de plusieurs autres carbures plus simples s'associant pour former un corps du même ordre, possédant la même fonction chimique et nous pourrions les comparer, par exemple, aux métaux alcalino-terreux dont les poids atomiques présentent entre eux une relation tout à fait semblable :

Calcium Strontium .

Baryum

Propylène .

Hexylène .

Nonylène .

Ca = 40 = 24 4- 16

Sr = 88 = 24 + 4 x 16

Ba= 136= 24^ 7 x 16

(CH-)- = 42 =28 - 14 (CH-^)« = 84 = 28 - 4x14 (CH*)» = 126 = 28 4- 7 X 14

Les carbures sont des corps analogues entre eux, comme le sont les trois métaux considérés, et il y a un parallélisme complet entre les composés que forment les deux séries de corps en s'unissantà divers éléments tels que H, Cl, Br, etc. ; mais ici encore les rapprochements disparaissent quand on envisage les chaleurs spécifiques moléculaires des corps pris sous le même état physique ; celles des métaux sont les mêmes, celles des composés sont sensiblement la somme de celles de leurs composants pris sous le même état ; dès lors la grandeur relative de ces chaleurs spécifiques suflflt pour établir la complexité des carbures.

Ainsi l'étude des chaleurs spécifiques conduit à reconnaître des caractères positifs qui distinguent les corps simples de la chimie actuelle des composés proprement dits. Entre les

propriétés physiques des éléments et celles de leurs composés, il existe une opposition remarquable qui montre qu'aucun élément ne peut être envisagé comme une combinaison de Tordre de celles que nous savons former. M. Bertbelot remarque que ce contraste entre les chaleurs spécifiques des corps simples et celles des composés a une importance d'autant plus considérable, que la notion même de chaleur spécifique représente la traduction du travail moléculaire général par lequel tous les corps sont maintenus en équilibre de température les uns avec les autres.

Isomépies des corps simples. — Ceci posé, il convient de porter notre attention sur une circonstance très importante de l'existence des corps simples, sur les modifications isomériques ou les états allotropiques que ces corps sont susceptibles de présenter.

On a longtemps admis comme un axiome que l'identité de composition entraînait avec elle l'identité de propriétés, que la connaissance de l'équivalent ou du poids moléculaire d'une substance suffisaient pour la définir entièrement. Il fallut renoncer à cette opinion quand on découvrit des corps qui, tout en présentant la même composition centésimale, possédaient des qualités différentes ; Berzélius leur a donné le nom d'nomères, et les faits de cet ordre se multipliant à mesure qu'on étudia les diverses substances de plus près, on a bientôt été conduit à préciser davantage la notion d'isomérie et à distinguer des isomères de diverses espèces.

Nous avons montré combien les propriétés des métaux diflfërent, suivant qu'ils ont été fondus, forgés, laminés, écrouis, trempés, recuits, précipités, etc. , et l'on a vu d'une manière générale que, pour différentes causes, les variations de chaque propriété considérée en particulier, peuvent se faire ou bien d'une façon continue entre des limites parfois très resserrées, parfois plusécartées, ou bien parsauts brusques plus ou moins accentués, les deux sortes de modifications, continues et discontinues, se rencontrant quelquefois en même temps dans le même corps. Ces phénomènes n'appartiennent d'ailleurs pas aux métaux seuls, ils se rencontrent également chez les autres corps simples.

Modifications continues, — Le phosphore insoluble par exempte peut, dans sa coloration, présenter toutes les nuances depuis une teinte jaunâtre jusqu'au rouge clair puis au rouge violacé très foncé, suivant qu'il a été porté à des températures de plus en plus hautes et sa densité se modifie en même temps que sa couleur ; elle s'élève graduellement depuis une valeur inférieure à 2,148 (qui correspond au phosphore préparé à 265^) jusqu'à une valeur supérieure à 2,34 (qui se rapporte au phosphore préparé à 580''\ et en même temps que la densité s'accroît le phosphore, qui présentait d'abord l'aspect d'une poudre amorphe, s'agglomère, prend une structure de plus en plus cristalline et finit par se changer en cristaux parfaitement distincts.

Les gaz eux-mêmes sont sujets à des variations de cette espèce. On sait que vers les températures élevées, supérieures à 160(y* ou 1800», la densité des éléments halogènes obéit à une loi de variation qui n'est pas la même que celle de l'air, le rapport de leur densité à celle de lair diminuant d'une façon progressive ; on a admis que ces phénomènes sont dus à la dissociation des molécules diatomiques de chlore, de brome, d'iode, normales à basse température et jusque vers 1000°, en molécules mono-atomiques qui finiraient par constituer entièrement ces gaz aux températures très élevées ; vers 1600^ à 1800», cette dissociation porterait sur la moitié environ des molécules de chlore, et pour l'iode elle tendrait à devenir totale. Les résultats auxquels on aboutit par l'étude des chaleurs spécifiques sont d'accord avec cette interprétation ; en effet, leur chaleur spécifique moyenne, à volume constant, entre zéro et 1800** s'élèverait à 15,3, qui est sensiblement le triple de celle 5,1 de l'hydrogène à f800<>; elle aurait donc augmenté bien plus rapidement que celle des autres éléments, et se serait même accrue dans une proportion comparable à celles de l'acide carbonique et dubioxyde d'azote, auxquelles elle était déjà à peu près égale entre zéro et 200*>. L'étude de la variation des chaleurs spécifiques, aussi bien que celle des densités, amène donc à constater certain rapprochement entre les corps halogènes et les gaz composés formés sans condensation ; le chlore, par exemple, se comporte comme le ferait

LES mAtAUX considérés EN EUX-MÊMES 149

l'ozone vis-à-vis de l'oxygène, si l'ozone était stable et formé avec dégagement de chaleur {Thermochimie, p. 40 et 86).

L'oxygène, l'azote, l'hydrogène, dont les chaleurs spécifiques sont sensiblement constantes jusque vers 1600 degrés éprouvent au contraire entre 2000 et 4000 degrés des variations très appréciables représentées par la formule :

Ces variations montrent que ces gaz sont susceptibles d'éprouver comme les halogènes, mais à des températures bien plus élevées, un dédoublement moléculaire, et par conséquent que, suivant la température à laquelle on considère ces corps simples, ils peuvent se montrer à nous avec des propriétés bien différentes.

Modificatiom discontinues. — Le soufre nous donnera un premier exemple de propriétés se modifiant d'une façon discontinue, par sauts brusques ; sa densité, qui est égale à 1,98 quand il est prismatique, passe brusquement à 2,046 quand il devient amorphe et insoluble dans le sulfure de carbone, et s'élève à 2,07 quand il cristallise en octaèdres. M. Gernez a montré qu'en même temps que ces transformatiens s'accomplissent, le point de fusion de ce corps varie de 112^,2 à 117^,4, suivant qu'il a été préparé dans telles ou telles conditions de température.

11 en est de même du phosphore ; quand il est incolore et transparent, sa densité est 1,83, sa forme celle d'un dodécaèdre rhomboldal, soq point de fusion 44°,2 ; il est soluble dans le sulfure de carbone, phosphorescent, vénéneux, etc. Quand il est rouge, sa densité est voisine de 2,2, il ne cristallise plus dans le système régulier, ne fond pas, est insoluble dans le sulfure de carbone et n'est pas vénéneux ; sous l'action de la chaleur, les deux variétés se transforment d'ailleurs l'une en l'autre, en obéissant à la loi des tensions de transformation.

Le carbone peut affecter la forme de diamant, avec une densité voisine de 3,5, et des formes dérivant du cube ; cette densité tombe brusquement à 2,2, dans le graphite dont les paillettes sont hexagonales ; elle se réduit à 1,4 environ pour

le carbone amorphe, et les propriétés de ces trois variétés du carbone sont notablement différentes, sans qu'il y ait passage continu de celles de l'une à celles d'une autre de ces variétés.

L'oxygëne.dont la densité est 1,1056, peut devenir de l'ozone en se condensant et absorbant de la chaleur, sa densité est alors 1,656. La vapeur de soufre, dont la densité est de 2,2 au dessus de 1000 degrés, peut se condenser également, et passer à la densité 6,6, qui est celle de la vapeur au voisinage du point d'ébuUition du soufre.

Quanta la simultanéité des variations continues et discontinues des propriétés que nous avons constatée par exemple chez Vétain, le cuwre, etc. (p. 122-124), nous la retrouvons dans le carbone et dans le phosphore, par exemple : les variations par sauts brusques dans les propriétés du premier constituent le diamant, le graphite et le carbone amorphe ; dans celles du phosphore elles produisent les variétés blanche et rouge ; puis à leur tour diamant, graphite..., phosphore blanc, phosphore rouge, etc. . . éprouvent des variations de propriétés procédant d'une manière continue et comprises entre des limites plus ou moins rapprochées. En fait, l'ensemble des propriétés d'un de ces corps, le carbone par exemple, au lieu de présenter seulement une série de variations continues s'étendant entre certaines limites, offre plusieurs séries de ces variations continues séparées l'une de l'autre par un intervalle plus ou moins étendu.

Eléments et corps simples. — Deux points ressdr-

tent nettement de ce qui vient d'être exposé : En premier lieu les corps simples se distinguent des composés par des différences très nettes ; en second lieu s'ils sont csiractérisés en tant que formes distinctes de la matière pesante, par ^invariabilité de leur équivalent ou de leur poids atomique, ils ne possèdent rien autre d'invariable.

Chacun d'eux peut se montrera nous sous des aspects plus ou moins différents les uns des autres, sous une infinité même de ces aspecta, car rien à prion n'en limite le nombre, dans lesquels les propriétés telles que densité, dureté, capacité calorifique, conductibilité pour l'électricité ou pour la cha-

LB8 METAUX GONSID^ÉS EN BUX-MftMBS 151

leur, etc., rarient, soit d'une façon continue et par gradations insensibles, soit d'une manière discontinue, procédant par sauts brusques plus ou moins accentués. Si les corps, en tant que formes de la matière pesante, sont caractérisés chacun par un poids atomique invariable, les divers aspects d'une même forme le peuvent être par la quantité de matière pesante qu'ils renferment sous Tunité de volume dans des conditions identiques pour tous, cette quantité étant différente pour chacun d'eux.

Comme celle-ci est mesurée précisément par la densité, il est naturel d'envisager les variations de cette dernière comme représentant d'une manière générale l'ensemble des variations des propriétés du corps considéré sous ses divers dspects ; la densité, qualité toujours importante des corps, prend donc un intérêt tout particulier quand il s'agit de substances présentant des isoméries physiques, ce qui est le cas général ; elle peut, au moins jusqu'à un certain point, servir à définir pour une forme matérielle déterminée, Vaspcct sous lequel elle se présente actuellement à nous, aspect qui sera caractérisé par la quantité de matière pesante comprise sous l'unité de volume. La densité est d'ailleurs en relation intime avec la force vive intérieure des corps ; elle augmente en général à mesure que diminue chez eux la faculté qu'ils possèdent d'entrer en combinaison, c'est-à-dire lorsque la quantité de mouvement qui anime leurs particules matérielles vient à décroître. L'accroissement de densité donne, dans une certaine mesure, une idée de la quantité de chaleur qui a été perdue dans le passage de tel à tel aspect d'une même forme déterminée de la matière.

Les changements de densité qui nous servent ainsi à caractériser les aspects divers qu'une même forme de la matière peut revêtir, ne peuvent être d'aucune utilité pour la définition de ces formes, puisqu'ils ne nous apprennent rien sur le poids atomique des corps ; et inversement le poids atomique qui définit seulement le poids d'un élément capable d'entrer en combinaison ne nous faii rien connaître sur l'état actuel de cette substance.

La propriété des corps de pouvoir présenter des états

152 INTRODUCTION A L'ÉTUDE DES Bfil'ÀUX

isomériques nombreux et divers, de conserver avec ténacité des traces plus ou moins profondes de leur origine, des conditions de leur refroidissement, etc., montre bien que, dans lear état actuel, nos corps simples ne sont qu'un accident, un mode particulier d'agrégation des masses chimiques élémentaires, et que nous devons nous garder de confondre les ÉLÉMENTS proprement dits avec les corps simples qui ne sont en réalité que des produits de condensation des premiers; certains d'entre eux peuvent être regardés comme des polymères d'une substance plus simple formés, depuis les éléments réels, avec dégagement de chaleur ; comme des substances ayant déjà perdu une partie de l'énergie des éléments primitifs à la suite d'une condensation moléculaire. En réalité, les ÉLÉMENTS eux-mèmcs nous sont inconnus, nous n'en connaissons que des aspects particuliers, des états multiples de condensation moléculaire auxquels nous donnons le nom de corps simples, parce que nous ne savons pas les séparer en divers éléments.

De ce que les corps simples ou les éléments ne sauraient être regardés comme des composés de l'ordre de ceux que nous savons produire, il ne s'en suit pas d'ailleurs que nous puissions affirmer qu'ils sont indécomposables d'une façon autre que nos composés. Tout ce que nous pouvons dire, c'est que la décomposition des éléments devra être accompagnée de phénomènes d'un autre genre que ceux qui sont corrélatifs de la décomposition des combinaisons qu'ils engendrent, et rien n'empêche de supposer qu'une découverte, semblable par exemple à celle du courant voltalque, permettra aux chimistes de l'avenir de franchir les barrières devant lesquelles nous sommes arrêtés.

L'hypothèse de l'unité fondamentale de la matière qui forme les éléments actuels et celle de la possibilité de changer les uns en les autres les divers corps simples, n'impliquent pas d'ailleurs, suivant M. Berthelot {Mécan. chim., I, 454), la nécessité d'une substance unique, réellement existante, et dont les corps simples actuels seraient des états inégaux de condensation ; rien n'oblige d'admettre que, sous Taction d'énergies encore inconnues, nos éléments devront se séparer

en éléments plus simples s'ajoutaot pour former les premiers, ou se manifesteront comme étant les multiples d'une même unité pondérale élémentaire. Un corps simple pourrait être détruit sans être décomposé au sens ordinaire du mot, c'està-dire qu'au moment de sa destruction, il se transformerait subitement en un ou plusieurs autres corps simples analogues ou identiques à ceux que nous connaissons actuellement, mais sans que les poids atomiques des nouveaux éléments offrent avec celui de l'ancien une relation simple. Seul le poids de la matière devrait demeurer constant dans la série des transformations.