THÉORIE ATOMIQUE

Des faits analysés dans les livres précédents ressortent •les conséquences suivantes :

1*^ La matière est continuellement en mouvement, son agitation se manifeste sous la forme de calorique. On

peut regarder les molécules matérielles comme douées d'une force répulsive et désunissante, dont l'activité augmente, à mesure que l'état d'isolement des molécules devient plus grand, et que les masses sont réduites à de moindres dimensions.

2^ Outre la matière palpable etsensible, existe, disséminée dans l'espace et les corps, une substance subtile qui directement échappe à nos sens, mais dont nous percevons trèsnettement les effets à cause des modifications qu'elle imprime à la matière pesante. Cette substance se manifeste à nous spécialement sous la forme des mouvements nommés radiation. Sa matérialité et son inertie sont démontrées par l'échange de travail qui s'accomplit souvent entre elle et la matière pesante.

5^ Au sein des corps pondérables se manifeste un autre genre de mouvement ; c'est celui d'une matière extrêmement subtile, qui tantôt coule comme un fluide, tantôt s'accumule en tension à leur surface, d'autres fois les ébranle au point de les désagréger. La matière en question est incoercible, elle concourt à la formation de tous les corps, si bien qu'on doit la regarder comme n'étant autre que l'éther. 11 est complètement inutile d'imaginer deux espèces de matières subtiles pour expliqiier les différences, qui, sous le rapport des propriétés optiques et électriques, séparent les substances en transparentes ou isolantes, et opaques ou conductrices ; car ces différences tiennent non à une diversité de nature, mais à l'état d'agrégation qui donne aux unes la faculté de propager les mouvements dans le sens transversal, et aux autres dans le sens longitudinal. Enfin, les changements d'équilibre dans l'éther déterminent souvent l'agitation delà matière pesante : de là les attractions et les répulsions électriques.

Demandons-nous maintenant si les principes à l'aide desquels, jusqu'ici, nous avons expliqué un grand nombre de phénomènes naturels, sont encore applicables aux

autres forces qui gouvernent la matière, la cohésion, Taf- (înité chimique et la gravitation. Déjà dans le cours de cet ouvrage nous avons esquissé quelques vues théoriques relativement à ces questions délicates, mais c'étaient de simples conjectures, qu'il nous faut maintenant développer et soumettre à une analyse critique. En premier lieu, examinons la valeur d'une hypothèse, qui pour n'avoir pas été formulée nettement jusqu'ici, a été cependant admise d'une manière implicite : la matière est-elle ou non formée de particules discontinues.

A considérer un corps d'après ses caractères les plus essentiels, il se présente à nous comme un ensemble de forces, La principale, la plus fondamentale de toutes ces forces, est celle de résistance ou d'impénétrabilité, c'est elle qui, entrant en jeu toutes les fois qu'un corps change d'état, passe du repos au mouvement ou du mouvement au repos, constitue ainsi Vinerlie, Lorsque cette force agit dans une étendue figurée^ elle constitue à proprement parler un corps. Les physiciens regardent les objets comme une réaUté extérieure, et admettent comme fait If communication du mouvement d'un corps à un autre par le contact. Il ne cherchent pas à expliquer comment cela s'opère, ils veulent seulement réduire les autres faits à ce fait unique. Telles sont les limites qu'ils imposent à leurs recherches: tout ce qu'elles ne comprennent pas relève, disent-ils; du métaphysicien *. Ainsi il n'appartient pas à la physique de décider, si les éléments sont simples ou non; disons plus, cela lui importe peu. Que l'atome

* Cette déclaration que nous avons déjà faite plus d'une fois, a sans doute échappé aux personnes qui critiquant nos idées, nous ont objecté que dans les communications du mouvement au contact, tout est mystère, répétons-le donc encore une fois, nous acceptons la communication du mouvemcnl au contact comme un fait, et si nous cherchons à y ramener la transmission, s'effectuant, comme l'on dit, à distance, c'est parce que le premier mode est plus facile à concevoir que l'autre.

primitif soit impénétrable, et occupe retendue d*une sphère solide de rayon défini, ou bien que ce soit un élément simple occupant le centre d'une sphère géométrique, et agissant jusqu'à une distance de ce centre, de façon à produire l'impénétrabilité, pratiquement parlant, les résultats sont les mêmes : de telle sorte que la physique n'a pas qualité pour trancher cette question, c'est affaire de métaphysique.

Mais l'étendue occupée d'une façon sensible par le corps n'est pas réellement remplie tout entière de ce quelque chose qui le constitue et que nous nommons matière, et dont nous mesurons la quantité par l'inertie, c'est-à-dire par la masse. L'expérience permet dans plusieurs cas de rendre sensibles les lacunes considérables, qui existent dans l'espace occupé par un corps, et, à défaut de l'observation, le raisonnement suffirait à prouver l'existence d'intervalles vides très -multipliés qui sont les pores. Un corps est donc en réalité un ensemble discontinu, alors même qu'il s'offre à nous avec une continuité parfaite en apparence. On ne possède aucune donnée certaine sur la grandeur de cet espace vide. Quelques physiciens coraparmil la densité de Teau à celle du platine écroui, conclurent que dans Teau le rapport du plein au vide devait être de 1/22 (Pianciani). Dans ces derniers temps, les travaux de Hirn sur la chaleur l'ont amené à admettre, que la valeur de ce rapport était à peine de i/iO. La décision de^e point touche de trop près à la constitution des éléments de la matière, pour que nous puissions la donner en ce moment. Les changements de volume que les corps éprouvent sous l'influence de la chaleur, étant dus au mouvement moléculaire, ne prouvent-ils pas irréfutablement la discontinuité de la matière, car il ne saurait y avoir mouvement des parties de la matière, si elle n'est pas discontinue. Les parties indivisibles et les pores des substances sont d'une telle ténuité qu'ils échappent complètement à nos sens; pour

en donner une idée, nous rappellerons que les ondes lumineuses, jaunes, qui ont une longueur d'un demi-millième de millimètre, sont immensément plus grandes que les derniers éléments des corps. Dans certaines diatomées circulaires dont le diamètre égale la longueur de Tonde rouge, on peut compter sur cette ligne plus de cent cellules, dont chacune présente des étranglements et des renflements successifs, et est formée de parties renfermant un organisme composé lui-même de molécules de diverses substances *. D'autres végétaux et infusoires microscopiques ont une longueur moindre que celle d une onde lumineuse, et cependant ils contiennent tous les organes nécessaires à leur nutrition et aux autres fonctions vitales. Comment douter après cela, qu'il est à jamais impossible de déterminer les dimensions des dernières parties de la matière. Nous sommes entre deux infinis, l'infinimenl grand des espaces célestes et Tinfiniment petit dos distances atomiques. Par un puissant effort d'induction, nous concevons les atomes réunis en systèmes moléculaires à rintérieur des corps. De même que dans le champ du télescope l'astronome voit une nébuleuse se résoudre en étoiles, dont chacune est un soleil autour duquel circule un monde de planètes avec leur cortège de satellites, ainsi le microscope nous montre les molécules des corps formées d'agrégats et de systèmes atomiques d'ordre successivement plus élevé, bien que la proportion, entre les volumes des atomes et leurs intervalles, soit loin d'èlre la même que celle que nous observons entre les dimensions des mondes répandus dans l'espace infinis, et les énormes distances qui les séparent. Ainsi notre œil nous fait défaut, malgré les puissantes ressources que l'optique met à sa disposition; et le raisonnement est

* M. le comte Casvacane a mesuré six mille cellules de Yamphîpleura pellucida sur la longueur d'un millimètre I

(M CONSTITUTION DE Ik MATIÈRE.

le seul moyen analytique que nous puissions utiliser.

Lorsqu'on considère les divers degrés de la condition physique de la matière, qui passe successivement à l'état solide, liquide, gazeux, on ne peut échapper à cette persuasion que les systèmes moléculaires sont plus compliqués dans les solides que dans les liquides, et plus dans ceux-ci que dans les gaz, enfin de moins en moins dans ces derniers à mesure qu'ils sont davantage raréfiés, sans toutefois changer de nature chimique. A la suite de la disgrégation physique, nous pouvons maintenant placer la dissociation chimique, régie par les mêmes lois que les changements d'état physique (H. Deville). Quand intervient ce mode de division, l'esprit se refuse à concevoir à quel degré de rareté la matière peut atteindre. Donc, il n'est pas étonnant que des écoles philosophiques aient regardé la matière comme constituée par une série de systèmes particulaires de plus en plus simples, autrement dit de fluides successivement plus atténués, sans qu'on puisse assigner de terme empirique à leur atténuation.

Cependant la raison nous dit que la matière n*est pas divisible à l'infini, que sa raréfaction doit avoir un terme; s'il est facile d'affirmer la continuité de la matière, il est i npossible de concilier celle hypothèse avec les phénomènes du mouvement. Par suite, aussi éloigné qu'on suppose le dernier terme de l'atténuation de la matière ; celle-ci est toujours en définitive formée de volumes discontinus. L'étude de la lumière et de rélectricitè, nous a conduit à regarder comme infiniment probable que rélher n'est autre que la matière elle-même, parvenue au plus haut degré de ténuité, ù cet état de rareté extrême que l'on nomme état atomique. Par suite, tous les corps ne seraient en réalité que des agrégats des atomes mêmes de ce fluide.

Mais ce n'est là qu'une hypothèse, et rien n'empêche qu'il y ait deux ou même plusieurs espèces d'atomes

STRUCTURE DES CuRPS. 005

primitifs, les uns qui constituent Téthcr, les autres qui forment les corps pesants. Que l'on adopte cette manière de voir ou la précédente, toujours est-il qu'on est forcé de reconnaître les corps comme composés de molécules distinctes. Cette doctrine n'a rien que de trcs-ralionnel, en outre elle découle spontanément de tous les faits observés ; cependant elle a été vivement attaquée, si bien que nous croyons nécessaire de montrer qu'elle est en parfait accord avec l'observation. Or, l'optique et la mécanique sont impuissantes à nous donner les moyens d'asseoir notre décision, et c'est à la chimie qu'il faut demander les données nécessaires pour établir nos raisonnements.

Quand les chimistes eurent reconnu que les corps hétérogènes se combinent toujours suivant des proportions déterminées^ ils admirent bien vite que la matière était composée de corpuscules différents les uns des autres par le volume et par le poids ; lesquels se combinaient entre eux en nombre [toujours très-simple et suivant des rapports peu nombreux, spécialement dans les combinaisons minérales inorganiques. Ces corpuscules furent nommés par la plupart des chimistes atomes, et cela uniquement pour la simplification du langage, car ils regardaient leur division comme possible et ils se servaient du même mot pour designer ceux qui manifestement étaient composés. Certains siivanls plus scrupuleux, voulant éviter l'anlilogie des termes, abandonnèrent le nom d'atome et lui substituèrent celui A' équivalent^ lequel était indépen. dant de toute idée théorique et représentait seulement le rapport des poids suivant lesquels les substances se combinent et se substituent Vune à Vautre d'une façon équivalente. Théoriquement l'équivalent défini et multiple n'est explicable qu'en supposant la matière composée de centres distincts et simples. Que ces centres soient physiquement divisibles ou non, toujours est-il que, pour nos moyens d'action, ils sont tmit à fait insécables. On croit

assez généralement ^ue Ton outrepasse les justes limites de la théorie en s'élevant des équivalents aux atomes, mais c'est à tort ; le fait d'équivalence est purement une donnée expérimentale, et la constitution atomique est la déduction logique de ce même fait. L'expérience, qui a pu prononcer sur le premier point, ne pourra jamais rien décider relativement au second, parce que l'œil ne verra jamais les atomes, de même que les doigts ne les toucheront jamais. Du reste, la loi des proportions définies n'est pas la seule qui mérite de fixer notre attention ; et nous avons déjà dit (liv. I, ch. xiii), que la loi des chaleurs spécifiques prouve de la façon la plus péremptoire que, nonseulement les corps sont formés suivant des proportions définies, mais que leurs atomes élémentaires ont une capacité de mouvement thermique déterminée, et la même remarque convient encore aux équivalents électriques.

Aux faits primitivement connus par les chimistes s'en sont ajoutés d^autres, découverts depuis peu, qui ont apporté un nouvel appui à la théorie atomique. C'est ainsi qu'un examen comparatif des poids équivalents des diverses substances conduisit le docteur Prout à les considérer tous comme des multiples de l'équivalent de l'hydrogène. La loi de Prout permettait de calculer les nombres proportionnels des corps simples avec toute l'exactitude qu'exigeaient les calculs de la chimie industrielle, et même ceux des analyses assez délicates. Mais Berzélius, déterminant à nouveau les poids des équivalents avec toute la précision qui caractérise son œuvre scientifique, reconnut que ces valeurs n'étaient pas exactement multiples les unes des autres.

De là deux vues systématiques diamétralement opposées sur les conditions élémentaires delà matière*. Pour Berzélius, chacun des corps simples de la chimie minérale est

* Dumas, C. /?., t. XLV. p. 714, ann. 1857.

un être distinct tout à fait indépendant des autres; les molécules des divers éléments ri'ont d'autres propriétés communes que celles qui appartiennent à la matière en général, savoir: stabilité, immutabilité, inertie, etc., et il y aurait autant de matières distinctes que d'éléments chimiques. Or, cette théorie elle-même peut, à la rigueur, conduire à assigner aux corps une constitution purement dynamique, c'est-à-dire à les envisager comme un agrégat de forces sans suppôt matériel. La relation trouvée par Prout permet, au contraire, de regarder les corps comme formés par la condensation d'une matière unique, l'hydrogène, par exemple, en supposant vraie l'exactitude de la loi et l'unité de poids bien choisie, ou autre élément dont l'hydrogène serait un multiple lui-même.

De plus, comme certains corps doués de propriétés différentes, ont des équivalents égaux, on est conduit à admettre que des quantités égales de cette matière unique pourraient constituer des éléments de même poids» mais ayant des propriétés dissemblables, à cause de la diversité d'arrangement des parties constituantes. Quant aux corps, dont l'équivalent est multiple de celui d'un autre, ou égal à la moyenne des valeurs appartenant à deux autres, rien n'empêche de regarder leur molécule comme formée de deux demi-molécules de ces derniers.

Enfin, on reconnaît aisément que plusieurs équivalents minéraux peuvent être formés, suivant des lois semblables à celles trouvées pour les radicaux des composés organiques. De telle sorte que la théorie de Prout assimile les prétendus radicaux simples de la chimie inorganique aux radicaux organiques, dont la composition est parfaitement reconnue; les premiers différant des seconds seulement par une stabilité infiniment plus grande, et résistant à cause de cela à tous nos procédés d'analyse.

La question ramenée à ces termes a été examinée par Dumas; des expériences rigoureuses lui ont montré que la

loi de Prout se vérifiait constamment, sauf deux exceptions présentées par le chlore et lé cuivre ; les nombres équivalents de ces deux corps simples sont fractionnaires, on trouve peur le chlore 35,5, et pour le cuivre, un nombre compris entre 31 et 32. On a signalé en outre des irrégularités dans l'équivalent de quelques autres substances, mais comme il s'agit là de corps très-rares, on peut croire à des erreurs d'expérience, tandis que dans le cas des deux corps simples, dont nous avons parlé, le doute n*est pas possible ; la loi de Prout est en défaut. Or, l'illustre chimiste pense que ces anomalies n'autorisent pas à rejeter la loi ; elles indiquent seulement qu'il faut abaisser le poids pris comme unité, et modifier comme il suit la formule de Prout ; tousles corps simples ont un poids atomique multiple de celui d'un certain corps jusqu'ici inconnu, et dont l'équivalent serait seulement 0,5, c'est-à-dire la moitié du nombre proportionnel de l'hydrogène. Ainsi la loi de Prout est vraie en elle-même, mais il convient de changer l'unité adoptée tout d'abord. Comme il est peu probable que l'atome d'iiydrogène soit l'atome simple de la première création, on n'hésitera pas à admettre la modiiication apportée par Dumas à l'énoncé primitif. Que l'hydrogène ne soit pas Tàtome primitif, on pourrait le déduire de ce qu'il a réellement tous les caractères des métaux. Berzelius avait déjà obtenu l'alliage du mercure avec Vammonium, Graham vient d'obtenir l'alliage on proportions définies du palladium avec l'hydrogène, qu'il appelle hydrogenium.

Passons au second point; un coup d'œil jeté sur la table des poids atomiques nous apprend aussitôt que, pour plusieurs corps leurs valeurs sont nmlliples les unes des autres, ou égales à la moyenne de deux ou plusieurs autres. Le manganèse et le chrome ont le môme équivalent, celui de l'oxygène est à celui du soufre : : i : "2. Les métaux alcalins donnent lieu aux rapports les plus eu-

rieux, et Tamplitude des variations est telle, que l'on est autorisé à regarder les relations comme vraies. L'équivalent du sodium est la moyenne de ceux du potassium et