CHAPITRE IV

APPLICATION DU PRINCIPE PRECEDENT A l'aTTRàCTION MOLÉCULAIRE IlOiMOGÈNE ET A l' AFFINITE CHIMIQUE.

Les forces de la nature, desquelles il nous reste à par- 1er, sont de trois espèces : 1° celles qui déterminent l'agrégation des corps homogènes; 2<* celles qui unissent les substances hétérogènes, et 3** celles qui, s'étendant à des distances très-grandes, produisent lesattractions planétaires et la gravité. Envisager ces forces comme dérivant de prin-

* L'auteur qui, en 1808, nous a objecté que Laplace avail démontré qu'il est impossible que la gravité se propose comme la lumière, n'avait pas l'ait attention à ce que nous disions ici ou tout au moins iw l'avait pas lu. Ce môme auteurnous a attribué bien d'autres opinioib qui ne sont que des imaginations de son cerveau.

ATTKACTION MOLÉOOLAIRE HOMOGÈNE. 657

cipes distincts a toujours semblé une superfétation inutile. C'est voir la complication là où, dans le plan de Tunivers, régne une admirable simplicité. Ces diverses manifestations sont de même ordre, et les physiciens de tous les temps se sont constamment efforcés de rapporter les effets analogues, autant que faire se pouvait, à un même piincipe, comme nous le voyons par l'histoire de Télec- Iricilé; de nos jours, cette tendance s'est encore affirmée davantage ^

Le premier effet que nous devons examiner est la cohésion des masses limitées, laquelle semble ne pouvoir exister que si l'on imagine les particules matérielles attachées les unes aux autres par des liens particuliers. Avec un peu de réflexion, on se convainc aisément du contraire. En effet, même dans ces corps, les molécules pondérables ne sont pas en contact réel, mais sont distantes les unes des autres; elles ne différent des molécules d'une masse gazeuse que par le moindre écarlement qui les sépare.. Leur réunion ne suppose donc que les seules forces qui existent dans tous les autres états de la matière, mais à un rfegfre d'intensité plus ou moins prononcé suivant qu'il s'agit de tel ou tel état physique. Tout corps solide soumis à Taclion du feu se dilate, se ramollit, se liquéfie, et les parties étant ainsi séparées , la cohésion disparait. Ainsi la cohésion est liée à un certain degré de rapprochement des parties; car, dans le solide le plus compacte, entre uno particule et la suivantese trouve toujours un intervallie sans lequel le mouvement thermique serait impossible. lia question à poser est donc celle-ci : le lien qui réunit les molécules solides consiste-t-il en forces abstraites ou bien

* Nous avons déjà exposé les idées de Mossotti. Il convient encore de rappeler ici quelques paroles de Lamé qui méritent d'être citées, T/iéorie de l'élasticité, p. 2. < La gravitation et l'élaslicilc doivent être considérées comme effets d'une môme cause, qui rendent solidaires et dépendantes toutes les parties de l'univers. >

658 COiNSTlTUTION DE LA MATIÈBE.

cst-il le résultat de l'action d'un milieu ? Évidemment il ne s'agit pas ici de forces abstraites; car, pour être excessivement petits, les intervalles moléculaires n'en existent pas moins, et nous serions forcés d'admettre que les forces agissent à distance, ce qui est absurde. Reste donc à examiner le seconde hypothèse.

De même qu'il n'est point nécessaire d'admettre une répulsion réelle, mais un mouvement expansif, ainsi les phénomènes attribués à l'attraction sont dus à cette disposition du milieu que nous avons signalée dans le chapitre précédent. Nous avons reconnu deux effets bien distincts qui contribuent à l'attraction : 1° la simple dilatation et la différence de densité du milieu provenant du double mouvement d'impulsion et de rotation des atomes; 2"* l'enveloppe commune et la rotation de la totalité du tourbillon environnant. La première force paraît être inséparable de la molécule pondéra1)le, elle est la conséquence nécessaire du mouvement dont elle est douée; sa résultante extérieure dépend de la distance; quant à son intensité, elle donne naissance à la force qui règle les mouvements des asires, et constitue la gravitation universelle. La seconde peut exister ou non à la même distance, elle est la cause des attractions moléculaires. Déjà dans le premier livre nous avons vu que, dans les deux classes de phénomènes, le principe initial n'était certainement pas identique en tout; nous allons actuellement éclaircir ce sujet.

Les solides ordinaires, avons-nous dit ailleurs, sont tels en vertu d'une crislalhsation plus ou moins parfaite, et leurs propriétés optiques nous montrent un groupement régulier autour de certaines directions axiales dans les dernières parties qui les constituent. La molécule intégrante du cristal n'est autre chose qu'une réunion de ces ctnlres d'action convenablement orientés. Mais comme les sphères ne peuvent remplir un espace donné lorsqu'elles

AHRACTION MOLÉCULAIRE HOMOGÈNE. i>30

sont distribuées uniformément dans toutes les directions, ces juxtapositions d'atomes donnent, en général, naissance à des solides ayant des axes principaux de dimensions inégales. Les molécules fondamentales doivent donc avoir des moments d'inertie inégaux dans les diverses directions, et leurs rotations respectives ne sont pas les mêmes. D'où la diversité des formes cristallines primitives; desquelles, par les procédés de la cristallographie, se déduisent toutes les autres formes composées. Étant admis que chacun des centres élémentaires de ces figures agisse suivant une loi déterminée, par exemple, qu'elle exerce une action quelconque inversement proportionnelle à une puissance, la structure de l'édifice moléculaire se déduira de cette loi par des raisons de pure géométrie. De plus, la résultante des actions complexes qui se passent dans les solides élémentaires déterminera des attractions spéciales en rapport avec leur forme spéciale. Encore que les orientations primitives soient explicables sans recourir à Tinlervention d*un milieu ; toutefois, elles deviennent par là plus faciles à comprendre.

En étudiant les changements d'état, nous avons vu que par la diminution graduelle de la vitesse propre aux molécules d'une substance gazeuse (ce qui revient à dire par la soustraction incessante du mouvement calorifique), ces molécules se rapprochent à tel point qu'une pénètre dans la sphère d'activité de l'autre, de façon à n'en pouvoir sortir. Alors elles se précipitent l'une contre l'autre avec un mouvement accéléré, et un choc violent a lieu, qui se traduit par un dégagement de chaleur ; si bien que, pendant le passage d'une partie du gaz à l'état liquide, la masse totale s'échauffe et ainsi empêche la liquéfaction de l'autre partie. Les sphères d'activité dont nous avons parlé ne sont autres que les tourbillons avec les sphères de raréfaction dont ils occupent le centre ; et admettre que les sphères d'activité de deux mo-

lécules se fondent en une seule, équivaut à dire que deux tourbillons se réunissent sous une enveloppe commune. Durant le choc des molécules et la réunion de leurs atmosphères, la vitesse de translation se trouve transformée en une oscillation de la masse qui se manifeste comme chaleur, laquelle conserve une partie de la même masse à l'état élastique. Si la force vive continue à être absorbée de nouvelles quantités de gaz passeront successivement à Tétat liquide jusqu à ce que la masse entière soit liquéfiée.

Âcet état, les mouvements de translation indéfinis sont éteints, les molécules restent emprisonnées dans la sphère des circonvoisines et oscillent suivant des courbes fermées, dont l'amplitude est fixée par la pression extérieure et par la force impulsive interne. Nais les axes sont libres dans tous les sens, et les rotations n'ont pas de direction commune définie. Que la soustraction de chaleur soit encore poussée plus loin, les molécules déjà formées continuent à se rapprocher, elles ressentent bientôt Tinfluence des rotations qui tendent à les mettre dans des directions parallèles et à les orienter. Alors, sans que le mouvement oscillatoire ait complètement cessé, le groupe formé conservera une forme déterminée et invariable. An moment où ce second changement d'état s'effectue, une portion de l'éther change de vitesse et de direction, une certaine quantité de force vive se manifeste extérieurement, qui est celle dont étaient animés les axes des tourbillons durant le mouvement rotaloire, car ils cessent d'être axes instantanés ou tout au moins axes de mouvements analogues aux précessions pour devenir des axes permanents. U est clair que, dans ce cas, la force vive, mise en liberté, est beaucoup moindre que dans celui examiné précédemment; de même pour le dégagement de chaleur. Déjà cette conclusion a été signalée dans le livre l*"*, nous la reproduisons ici pour montrer que l'hypo-

ATTRACTION MOLÉCUrAIP.E HOMOGÈNE. fiU

thèse d'un milieu éthéré, loin de porter atteinte aux conclusions posées précédemment, les affirme, au contraire.

Les limites de distance en deçà et au delà desquelles une molécule est enfermée dans la sphère d'une aulre, dépendent de l'intensité de la force impulsive et de la pression de Téther ambiant. Ces deux éléments doivent être parfaitement définis dans chaque cas. A cause de cela, les points du passage d'un état à l'autre correspondent toujours a des températures fixes, la pression artificielle que supporte les substances demeurant constante, ils varient, au contraire, avec celle-ci.

Les groupes cristallins une fois formés par la simple orientation des axes doivent, en vertu des actions élémentaires de leurs atomes, réagir réciproquement entre eux à des distances excessivement petites, mais avec une énerf];ie qui, d'après leur forme, n'est pas la même dans les diverses directions, et de la sorte ils peuvent tenir unis ensemble les éléments des groupes voisins qui ne sont pas parfaitement orientés, comme il arrive dans les agrégations confuses. Cela est facile à entendre, parce que , étant admis le principe d'une action élémentaire, il s'ensuit comme conséquence géométrique une forme spéciale du petit solide forfné, et cette forme ellemême fait que certaines actions sont plus énergiques dans un sens que dans un autre. Ainsi s'expliquent les tendances des cristaux à se déposer sur les angles, les propriétés spéciales des corps filamenteux, etc., etc.

Lors d'un changement d'étal physique, une portion de Téther placé entre les molécules est souvent expulsé, ou au moins prend une autre disposition, parce que son mouvement dans l'intérieur du corps est nécessairement changé. De là les dégagements de chaleur et d'électricité qui les accompagnent, de là les courants électriques que fournissent les métaux au moment de la solidification, et cette

GiS CONSTITUTION DE lA MATIÈRE.

augmentalion ou cette diminution de conductibilité que présentent les métaux» selon qu'ils se contractent ou se dilatent en prenant Tétat solide ^

De tout cela résulte que dans les liquides, et bien plus encore dans les solides, les molécules sont enfermées au sein d une espèce d'atmosphère commune plus dense que le milieu occupant leur intérieur ; autrement dit, en réalité, à l'intérieur des corps Téther est raréfié'. Aux raisons qui en ont été précédemment données nous pouvons ajouter que la grande conductibilité des métaux (classe de corps dont les poids atomiques sont trèsélevés), peut tenir à ce que, à l'intérieur de ces substances, l'éther est proportionnellement moins condensé que dans les autres, et que par suite, lorsqu'ils sont envahis par le torrent électrique, ce dernier y trouve une circulation plus facile. Mais nous présentons cette idée sous toutes réserves.

Depuis longtemps déjà, Fusinieri et Graham ont noté que, plus par des moyens mécaniques ou autres, on porte la matière à un grand état de division, plus on augmente son pouvoir diffusif ; si bien qu'à travers les parois poreuses, la pénétration réciproque des gaz acquiert une intensité extraordinaire. A celle même force diffusive se réduisent les phénomènes d'expansion que présentent les lames liquides très-minces. De tels faits prouvent qu'on ne peut absolument pas négliger l'influence de la masse même dans les actions moléculaires. A mesure que les molécules pesantes sont davantage soustraites à l'inilueiice des molécules voisines qui les enveloppent, à mesure s'ac-

* De la Rive a constaté qu'au moment de la solidification, la cconductibilité se trouvait doublée dans tous les métaux, excepté dans gCux qui, à ce moment, éprouvent une dilatation, tels sont le bismuih

t l'antimoine. Il est aussi remarquable que plusieurs métaux cristallins présentent entre la solidification et la fusion un état pâteux (exl'étain), mais durant fort peu de temps.

* Voy. p . 237 et suiv.

croit leur facilité à céder au mouvement diffusif. Noire tliéorie rend aisément compte de ce résultat. Plus est grande la masse pesante intérieure, plus est grande la dilatation relative du milieu renfermé en elle; et par suite la pression extérieure; précisément, parce que la dilatation augmente quand les centres d'expansion sont très-rapprochés. Sans doule, les rayons de ces sphères, même, dans la partie où elles agissent avec l'intensité maximum, sont d'une petitesse extrême, mais elles ne sont nullement négligeables les unes par rapport aux autres; aussi, quand elles sont réunies, leur action résultante est d'autant plus considérable qu'elles sont plus nombreuses. Mais à cause de cette petitesse, l'influence des masses dans les phénomènes moléculaires devient promptement insaisissable, et à de grandes distances l'effet qui constitue la gravité demeure seul sensible. En définitive, les attractions sont produites indirectement par la force expansive, celle-ci développant un état de pression ambiante, qui est la cause du mouvement des corps les uns vers les autres.

La nature des tourbillons éthérés est ici mise en pleine lumière, et on reconnaît en quoi notre comparaison était insuffisante lorsque nous les assimilions à de petits moulinets ; puisqu'ils sont en outre de véritables centres de raréfaction. 11 importe aussi de distinguer les tourbillons moléculaires de ceux propres aux aimants. L'action de ces derniers s'étend beaucoup plus loin, au moins pour ce qui est de produire la vraie polarité magnétique, car ils sont souvent détruits ou insensibles quand les autres conservent toute leur énergie. Néanmoins on tomberait dans une exagération regrettable en repoussant toute relation entre les deux genres de tourbillons; en effel, si la polarité magnétique disparaît quand une substance perd l'état solide, les dernières molécules des corps conservent toujours une certaine facilité à s'orienter qui les rend aptes

CM CONSTITrTlON DE U MATIERE.

à subir Tinfluence de l'aimant. Le magnétisme favorise manifestement l'adhésion moléculaire, et peut-être il serait possible d'expliquer par là pourquoi une lime déjà usée attaque le fer alors qu'elle ne mord plus sur le laiton. Il y a tout lieu de croire que le magnétisme augmente la cohésion, car les diapasons, après avoir été aimantés, vibrent comme si on les avait raccourcis. On sait, en outre, quelles différences les divers corps présentent, relativement à la cohésion ; le plus tenace de tous, est précisément le fer, dans lequel l'orientation des tourbillons est tellement prononcée qu'elle donne à ce métal une structure sensiblement fibreuse.

Aux différents degrés d'intensité de ces forces est due toute la classe de propriétés que, dans les corps, on nomme flexibilité, viscosité, ductilité et élasticité.

L'élasticité commune résulte de ce que les groupes des molécules peuvent se déplacer dune certaine quantité sans sortir de leurs sphères réciproques; et la cause perturbatrice ayant cessé d'agir, elles reviennent plus ou moins exactement à leur position première sous l'influence des forces qui les y sollicitent ^ Cette élasticité est donc un effet secondaire de forces primitives et ne doit pas être confondue avec celle dite élasticité des atonies, qui est due uniquement aux propriétés mécaniques des mouvements rotaloires élémentaires. Pour ne pas avoir fait cette distinction, quelques personnes ont, bien à tort, déclaré qu'il y avait absurdité à regarder rélaslicilé comme résultant des rotations moléculaires. Si Ton entend donner une telle origine à Télaslicité qui entre en jeu dans la flexion des ressorts et le choc des billes d'ivoire, la critique est fondée. Ce n'est pas, en effet, la rotation visible des particules palpables constituant les corps élastiques qui directement détermine le redressement d'une

* Voy. la définition de l'élasticilé donnée ci-dessus, p. 250.

ATTRACTION MOLËGULAIRE IIOMOGÈN :. 045

lame flexible ou le rebondissement des billes d'ivoire ; leur action n'est que médiate; car c'est la rotation atomique qui donne naissance aux atmosphères des molécules» et l'effet d'élasticité est toujours le résultat d'une modification survenue dans ces atmosphères.

Nous ajouterons que les molécules des gaz, bien qu'elles ne soient pas de vrais atomes élémentaires, tirent probablement leur élasticité du même principe. Ici nous parlerons spécialement des solides.

L'élasticité de certains corps a une limite qui ne peut être dépassée sans qu'il en résulte une rupture du corps. Les sulsstances vitreuses, cristallisées ou non, etc., sont dans ce cas. Avec d'autres substances, au contraire, la limite d'élasticité une fois dépassée, les molécules ne reprennent plus leur position première, et conservent plus ou moins le nouvel arrangement qui leur a été communiqué; parmi ces substances on compte la plupart des métaux dans lesquels celte propriété constitue la plasticité et la ductilité. Ces différences sont manifestement liées au mouvement de l'éther à l'intérieur des corps.

Les substances de la première classe sont isolantes, celles de la seconde conductrices ^ Cette division présente sans doute des exceptions ; mais celles-ci, pour la classe des isolants, appartiennent à des combinaisons assez compliquées d'origine organique, et pour la seconde à quelques minéraux d'aspect métallique, certains cristaux, par exemple, à l'intérieur desquels l'éther n'a pas partout une égale densité, comme nous le prouventleurs propriétés optiques. Toutefois, la règle indiquée s'applique à la majorité des substances, et spécialement aux corps de composition plus simple.

Cette relation n'est pas difficile à comprendre d'après

* Les substances isolantes (le verre par exemple], en laissant passer la décharge électrique, se dégagrégent et leurs molécules sont lancées hors des limites de l'élasticité.

notre manière d'envisager Tinfluence de Télher sur la cohésion. Dans les corps de la première espèce, son mouvement est gêné; aussi, quand la position relative d une molécule est changée, quand elle est presque entraînée hors de la sphère de la molécule voisine, l'éther ne peut affluer pour combler le vide formé, rétablir l'équilibre de pression et empêcher la séparation des parties. Dans les corps conducteurs, au contraire, un tel mouvement se fait aussitôt. Un nouveau régime d'atmosphères intérieures s'établit et remplace celui qui vient d'être détruit, de sorte que les molécules peuvent garder plus ou moins les nouvelles positions que leur ont données les forces extérieures. Les choses se passent ici à peu près comme dans une masse de matière pulvérulente. Par une forte pression, elle s'agglomère, forme un solide compacte, mais qui se sépare et se désagrège facilement; si la masse est mêlée à un liquide parfaitement fluide, de façon à former une pâte, la masse prend une consistance qui en rend la séparation difficile, et lui permet de changer de forme sans se rompre; et cela parce que le liquide, en vertu de sa mobilité passant d'une partie à l'autre par effet capillaire, établit une liaison entre les parties aussitôt après qu'elles ont éprouvé le moindre déplacement.

En rapprochant les points de contraste entre les corps métalliques et les non métaUiques signalés dans les diverses parties de cet ouvrage, on trouvera que la mobihté de l'éther, à l'intérieur des premiers, explique de la manière la plus naturelle une multitude de leurs propriétés, dont autrement il serait difficile de trouver la raison.

Cette hypothèse a encore un avantage qui mérite d'être prise en sérieuse considération ; elle jette un lien entre les propriétés optiques et électriques des corps et leurs propriétés moléculaires; ainsi la ductilité, la malléabilité des

ATTRACTiON MOLÉGILAIHE llOMOGÈiNE. 647

métaux, la facilité avec laquelle quelques-uns d'entre eux, Tor, par exemple, se laissent étendre en feuilles excessivement minces, dépendent de la mobilité de l'élher dans leur masse, et voilà pourquoi ceux doués de la plus parfaite plasticité et ductilité sont en même temps les meilleurs conducteurs de l'électricité, tels sont les métaux nobles.

Toutes ces propriétés appartiennent aux groupes atomiques de second ordre, les atomes primaires n'en sont pas doués. Ils ne sont ni ductiles, ni flexibles, ni élastiques ; ils obéissent uniquement aux lois des corps durs, tant pour le mouvement de translation que pour celui de rotation ; mais lorsqu'ils sont agrégés en vertu de la force de projection qui les anime, et de la pression extérieure qui s'exerce sur les groupes, toutes les propriétés générales des corps apparaissent en même temps.

Comme le physicien praticien se propose seulement d'ordonner les faits et de les ramener à un principe commun (ce que l'on appelle ordinairement les expliquer), il se borne à considérer comme primitives ces forces qui réellement sont secondaires. Par exemple, envisageant l'élasticité comme une force primitive susceptible de ramener les molécules à leur position aussitôt qu'elles en sont écartées, il applique son principe aux divers cas particuliers et aux diverses manières , dont l'équilibre d'un groupe moléculaire peut être troublé, suivant que la rupture d'équilibre' est linéaire, superficielle ou cubique, suivant que la cause perturbatrice agit par traction, torsion, compression ou autrement. 11 se déclare satisfait quand il a fait voir que tout dépend de ce fait primitif que les molécules sont ramenées à leur position naturelle d'après certaines lois qu'il s'efforce de trouver. De même le but que s'est propose l'astronome est la réduction des phénomènes célestes à la mécanique générale par la formule de la gravitation. Mais cela ne suffit pas pour nous convaincre du caractère primordial de ces forces, elles peuvent nôtre que secon*

Gis C0^STlTU110^ hE LA MATIÈRE.

daires et se plier parfaitement à toutes les exigences de Tobservation. Ce sont les recherches du philosophe qui doivent éclairer la question d'origine.

En méditant sur la théorie du mécanisme des attractions donnée ci-dessus, on reconnaît avec quelle justesse Lamé a pu comparer la force d'élasticité à celle de la gravitation ^, et combien il est rationnel de rapporter ces deux forces à une même cause.

Toutes les fois que survient une rupture de l'équilibre des pressions moléculaires dans une certaine direction, aussitôt il s'exerce une attraction dans cette même direction. Tel est précisément le cas des surfaces libres, sur lesquelles s'observent les effets de capillarité et de diffusion ; car, suivant la remarque très-exacte de Fusinieri, les premiers phénomènes ne sont qu'un cas particulier des seconds. Les minces couches liquides, qui se répandent avec une extrême facilité sur les surfaces fluides, s'étalent également bien sur les solides; quand elles sont dans certaines conditions dites d'affinité, et la forme que prend la surface du liquide en mouillant un solide, et en se répandant à sa surface, joue un grand rôle dans le mécanisme de l'ascension de ce liquide à l'intérieur des tubes capillaires. La condition de capillarité doit dépendre de la structure relative des atmosphères moléculaires, qui, mises en contact, se fondent plus ou moins facilement en une seule. Cette force agit encore dans d'autres cas dans la dissolution, par exemple, en déterminant une diffusion. Lorsqu'on opère sur une-substance d'une désagrégation facile, par exemple, sur un sel, le liquide le dissout, et il se sature jusqu'à ce que la force diffusivc égale en intensité la force d'orientation qui, retenant unies ensemble les molécules du cristal, pourrait être nommé en quelque sorte une force polaire.

* Voy. Lamé, passage cité au commencement de ce cLai'itrc.

ATTRÂGTI0I9 MOLÉCULAIRE HÉTÉROGÈNE. 64

Les phénomènes capillaires nous amènent, par une transition des plus naturelles, à Faction purement moléculaire à Taffînitè chimique.

Ces deux forces ne sont pas réellement d'origine différente; et la diversité dans leur manière d*agir est la conséquence de celle qui existe entre les masses mises en contact. Dans les attractions homogènes, les masses centrales et les atmosphères environnantes étant toutes identiques, il faut que toutes ensemble elles perdent une certaine quantité de force vive, pour qu'elles se pénètrent réciproquement et qu*il se forme une seule atmosphère enveloppant plusieurs centres. En outre, l'observation prouve qu'au moment où les atmosphères sont arrivées au degré de rapprochement voulu pour leur réunion, elles ne se pénètrent pas immédiatement et restent souvent en suspension , parce qu'il n'y a pas de cause qui détermine la réunion à se faire plutôt entre celles-ci qu'entre celleslà ; semblable chose arrive toujours quand le rapprochement a heu peu à peu et tranquillement. Ainsi de l'eau tenue en suspension dans une huile se conserve fluide à plusieurs degrés au-dessous de zéro, jusqu'à ce qu'une agitation extérieure vienne rompre l'équilibre instable.

L'action chimique, au contraire, s'exerçant entre masses hétérogènes, l'inègahté des atmosphères doit favoriser considérablement leur rupture et leur pénétration réciproque. En effet, puisque deux corps animés de vitesse inégale quand ils s'entre-choquent tendent toujours à prendre une vitesse commune, rien n'est plus facile que la réunion en un seul groupe des molécules hétérogènes et de leurs atmosphères.

L'inègahté des atmosphères étant admise, toutes les niodalilés de l'affinité chimique se trouvent expliquées du même coup. On comprend pourquoi les affipités sont relatives, comment deux corps occupant la même extrémité

de l'échelle des affinités , le sodium et le potassium, par

tôO CONSTITUTION DE Là MATIËRE.

exemple, ne réagissent nullement l'un sur Taulre, et, au contraire, se combinent énergiquement avec ceux placés à l'autre bout de Téchelle. Ampère attribuait le dégagement de chaleur qui accompagne une combinaison à la rccombinaison des deux électricités, et disait que l'affinité chimique est proportionnelle aux doses relatives des fluides positif et négatif.

Les faits s'interprètent beaucoup mieux dans l'hypothèse d'un éther simple, en supposant 1^ que chaque molécule est constituée à son centre d'une sphère dont le volume et la vitesse change d'une molécule à l'autre ; 2"* que la facilité avec laquelle la fusion des atmosphères, c'est-à-dire la rapidité avec laquelle une molécule se précipite sur une autre, est d'autant plus grande que les atmosphères sont plus différentes, et par leur étendue et par leur vitesse.

Cette théorie rend parfaitement compte de l'influence de la chaleur sur les combinaisons chimiques et sur rariinité. Eu effet, toute nouvelle quantité de force vive ajoutée à une masse pesante durant l'élévation de température fait varier les vitesses de translation et de rotation des molécules d'une manière très-inégale à cause de leur masse différente; il peut donc se faire que deux molécules, dont les atmosphères et les tourbillons sont à une certaine température notablement différentes, par leur étendue et par leur densité, arrivent à avoir ces deux élémenls presque égaux à une autre température, et ainsi l'affinité, ou, en d'autres termes, la facilité de pénétration des molécules diminue. Par contre, deux molécules dont lus atmosphères sont sensiblement égales, lorsque la température change, peuvent devenir dissemblables, alors l'affinité, nulle à la température ordinaire, requiert une intensité très-marquée quand le thermomètre atteint un degré plus élevé, si bien que tel corps peut, comme l'on dit, passer d'un état d'affinité positif à un état négatif, Tordre des affinités étant complètement renversé.

Peut-être pourrait-on expliquer par là comment le même corps qui, à une température donnée, décompose un corps et en sépare un des éléments, est à son tour chassé de ses combinaisons par ce même élément quand la température s'élève davantage, et quelquefois au même degré de chaleur. Ainsi le fer chauffé au rouge décompose l'eau et met Thydrogéne en liberté, de son côté, l'hydrogène, à la chaleur rouge ou à peu près, réduit l'oxyde de fer à l'état métallique. Il est prouvé que dans ces actions un même corps agit tout différemment comme agent réducteur suivant qu'il est libre ou combiné, car la cohésion entre alors en jeu.

C'est aussi la cohésion qui, lors du mélange de deux sels neutres, détermine leur double décomposition en précipitant un nouveau composé d'une solubilité autre que celle des deux composants.

Cette théorie permet encore d'expliquer pourquoi dans une combinaison la chaleur dégagée est d'autant plus considérable que les termes sont plus distants sur l'échelle des affinités, et pourquoi, relativement aux actions thermiques électriques et chimiques, la sériation des corps reste la même. Il suffit de remarquer que la force vive rendue libre S et la quantité d'éther dont l'équilibre est troublé sont d'autant plus grandes que les atmosphères diffèrent davantage les unes des autres. Mais, à parler rigoureusement, il n'est pas possible dans tous les cas de mesurer l'afOnitè chimique par le courant produit, attendu que le plus souvent il est constitué seulement par une partie de l'éther mis en mouvement et on ne devra recourir à ce procédé de mesure que dans les cas où l'on a la certitude que toute autre déperdition d'éther n'existe pas*.

* Voy. liv. I, ch. x.

* Voy. liv. I, ch. xiv;

Les combinaisons chimiques se trouvent donc de la sorte réduites à des actions mécaniques, conclusion à laquelle nous sommes déjà arrivé en terminant l'étude des décompositions produites par la chaleur et la lumière. 11 convient cependant d*ajouter quelques mots touchant l'influence des actions mécaniques sur les phénomènes chimiques. Pour traiter cette question, nous puiserons des données utiles dans les faits observés récemment par Glifton, en examinant les effets de la pression sur la solubilité des sels, et les autres actions chimiques.

On savait depuis longtemps que sous de fortes pressions les actions chimiques éprouvent des changements notables. Par exemple, quand la pression dépasse certaines limites, le zinc cesse de se dissoudre dans l'acide sulfunque, 1 acide carbonique, de se dégager, etc. Les nouvelles recherches poursuivies dans cette voie fournissent de solides arguments à la théorie qui regarde toute réaction chimique comme un travail mécanique. Examinons d'abord la question d'une manière générale. On peut dire que la pression, en rapprochant les molécules, agit à la façon d'un abaissement de températiure, et comme telle doit modifler l'affinité, par une action toute mécanique. Quand les effets de pression et de chaleur interviexment simultanément, par exemple dans les cas de fusion, de solidification des corps comprimés, deux cassent à distinguer suivant qu'il se fait une contraction ou une dilatation : la température du point de passage s'élève quand les substances se contractent et s'abaisse quand elles se dilatent. Dans le premier cas la pression agit dans le sens d'une soustraction de chaleur pour rapprocher les molécules et par suite, la solidification s'obtient à une température plus basse. Dans le second cas, précisément parce que la pression rapproche les molécules, il faut pousser plus loin la soustraction de calorique afin de surmonter à la fois la pression el le^ a.uU:es forces; aussi l'eau suffisamment

comprimée ne se gèle que si elle est refroidie h plusieurs degrés au-dessous de zéro.

Le môme effet se reproduit dans les combinaisons chimiques, et, selon que le volume du composé est plus grand ou plus petit que la somme des volumes de ses composants, la réaction est ralentie ou accélérée par la pression. Voici du reste la conclusion du savant auteur que nous prenons pour guide : « Très-probablement les recherches ultérieures démontreront que la pression affaiblit ou renforce TafOnité chimique, selon qu'elle agit contre ou en faveur du changement de volume, comme si Taction chimique était directement convertie en puissance mécanique, et la force mécanique en action chimique suivant des équivalents définis, et suivant des lois générales, sans même que nécessairement la relation s'établisse par l'intermédiaire de la chaleur ou de l'électricité. »

La connexion, ou, comme Ton dii,\si corrélation de l'action chimique avec la chaleur et l'électricité est manifeste dans les phénomènes de la pile, précédemment analysés par nous, et le mot bien connu de Faraday que le courant est une action chimique en mouvement, ne saurait avoir de sens si l'on n'envisageait pas l'action chimique elle-même comme un effet de mouvement mécanique. Bien que l'évidence de cette proposition fût manifeste, cependant il était bon de déterminer directement l'influence des forces mécaniques sur les actions moléculaires et chimiques. Glifton a mesuré dans un grand nombre de cas les forces mécaniques que sont capables de développer certaines de ces actions. Ainsi l'eau, au moment où elle se congèle, peut soulever 106 fois son propre poids à une hauteur de 1 mètre ; le chlorure de sodium et le sel ammoniac, en se dissolvant, exercent un travail qui, pour le premier, est égal à 157 fois son poids élevé à 1 mètre de haut, et pour l'autre 171 fois. Un minéral appelé witherite en se formant

développe un effort capable d'élever à 1 mètre un poids égal à 55 fois le sien^

Tout porte à croire qu'en comparant avec soin les dilatations, les capacités calorifiques et les tensions des substances à l'état de vapeur, on arrivera à rendre compte de tous ces phénomènes. Hais ici nous devons nous borner à montrer comment les principes établis sufifisent pour faire comprendre le mécanisme des faits fondamentaux de la science.

Déjà ailleurs nous avons fait remarquer que l'action chimique suppose toujours les molécules à l'état d'atténuation, de dissociation comme Ton dit. Nous avons ajouté que les rayons lumineux émis par les corps sont de toutes les longueurs possibles, tant que ces substances sont maintenues par les liens moléculaires, de sorte que ces rayons sont comparables à ce que Ton nomme, en acoustique, des bruits. Au contraire, lorsque les substances sont à l'état de vapeur, elles donnent naissance à des ondes d'une longueur bien définie semblables à celles des sons musicaux; cela ne montre-t-il pas que les molécules vibrent en parfaite liberté sous l'influence de forces proportionnées à leur masse. La nécessité d'un état de grande division et d'une liberté aussi complète que possible dans les molécules qui prennent part à une réaction est facile à comprendre ; car une sphère de molécules peut ainsi agir sur une autre, la pénétrer, et se réunir à elle pour en former une seule qui est la sphère du composé. Les personnes qui, avec quelques dynamistos, ne veulent admettre que le mouvement sans l'éther, ne parviendront jamais à expliquer ces réunions moléculaires, à moins d'imaginer des forces abstraites auxquelles il faudra toujours supposer une nature des plus capricieuses.

La conséquence nécessaire des principes établis est

* Clifton, Proceedings Roy. Soc, London, avTÎl 18C5, p. 549.

ATTBAGTION MOLÉGULAIUË HÉTÉROGÈNE. 055

que la force chimique ne s'exerce jamais à des distances sensibles, et que, pour se manifester, ce que nous nommons le contact est toujours nécessaire. On n*a jusqu'ici découvert aucun fait d'action chimique réalisable autrement qu'au contact, et si une grande masse favorise les combinaisons, c'est indirectement, parce qu'elle rend les points de contact plus nombreux.

Les mêmes principes expliquent l'égalité des équivalents calorifiques, chimiques et électriques. Gomme nous l^avons déjà vu, la quantité de chaleur produite par les actions chimiques est définie pour chaque combinaison, et reste toujours la même, que celle-ci se fasse rapidement ou lentement. Nous avons en outre reconnu que cette quantité demeure constante pour l'électricité toutes les fois que le mouvement éthéré produit par la combinaison peut être recueilli dans un fil conducteur, puis mesuré. Si bien que le développement de l'électricité est subordonné à celui de l'action chimique.

On comprend très-bien la raison d'une telle concordance, puisque la force vive de l'éther représente alors la force mise en mouvement par la combinaison : à peu près comme la quantité d'air injectée par un ventilateur sert de mesure à la puissance de cet appareil. Mais le plus souvent, cette mesure n'est pas complète et elle ne peut l'être , car il faut défalquer la force vive employée aux dilatations sous forme d'élévation de température dans certaines parties du circuit, pertes difficiles à évaluer. On doit, en outre, tenir compte de ce que les produits de la combinaison chimique ordinaire et de l'action de la pile ne sont pas doués d'une égale force de cohésion; enfin il y a une déperdition d'électricité par tous les corps très-difficile à éviter.

Clifton, ayant montré que l'action chimique se résout en puissance mécanique dans les divers solides, donne très-probablement la raison des différences que l'on ob-

650 CONSTITITION DE U UATIÈRE.

serve dans plusieurs cas sous le rapport de Téquivalent calorifique entre Taction chimique ordinaire et l'action voltaïque ; il suffît, en effet, d'une légère différence dans l'agrégation moléculaire des substances qui prennent naissance dans les deui cas, pour que leur formation absorbe une quantité variable de force et la rende latente, comme le dit Glifton^ Aussi, même dans les expénences conduites avec un soin extrême, lorsque la force vive est mesurée sous forme d'électricité, le résultat est inférieur à celui que l'on obtient en mesurant cette même force vive sous forme d'agitation thermique.

En résumé, la quantité plus ou moins grande de la force vive propre à chaque molécule qui devient libre durant les diverses combinaisons, est la source des effets mécaniques produits par les actions chimiques. Cette force vive se manifeste le plus souvent comme dilatation de la matière pondérable dans les opérations ordinaires ; mais dans les combinaisons voltaïques, elle se transmet parle moyen d'un mouvement éthéré , développé lui-même par la dilatation et la rupture de l'équilibre de Téther.

La diversité du volume et de la densité des atmosphères, l'étendue variable de leurs rotations, ne sont pas les seules causes déterminantes des combinaisons; l'oscillation rhythmique des molécules primitives y contribue puissamment. Les oscillations sont-elles en dissonance complète? leur union sera plus difficile cœteris paribus; se trouventelles, au contraire, à l'unisson, ou présentent-elles seulement un rapport de durée tel que la coïncidence s'établisse entre elles à intervalles égaux? elles pourront trèsbien osciller comme un seul corps et agir comme une masse unique, à cause de la différence entre les masses des molécules. Les périodes de vibration sont modifiées

* Il convient de se rappeler ici ce qui a été dit de la puissance mécanique de la chaleur eu égard à la cohésion des corps, liv. î, ch. xir.

quand augmente la force vive calorifique; par suite, la tendance de deux molécules à s'unir ne reste pas la même aux divers degrés de l'échelle thermométrique, cela tient à ce que deux substances dont les oscillations sont synchrones à une certaine température seront probablement discordantes à une autre.

On voit quel vaste horizon la théorie mécanique de la chaleur, combinée avec celle de l'éther, ouvre aux spéculations de ceux qui cherchent une explication rationnelle des faits de la chimie, tous si bizarres en apparence. Probablement les études spectrales fourniront un jour la preuve directe de ces inductions théoriques en signalant des relations entre la longueur des ondes élémentaires lumineuses produites par la combustion d'une substance et son rang dans l'échelle des affmités. M. Hinrichs a déjà avancé de remarquables inductions sous ce rapport. Il trouve que les lignes spectrales sont plus serrées pour le corps ayant le plus grand poids atomique, et que la distance de ces lignes est approximativement inversement proportionnelle à la dimension de Tatome calculée d'après des principes fort ingénieux *.

Donc diversité de volume dans les atmosphères, coïncidence de rhythme dans les vibrations, telles sont les deux causes principales qui provoquent la réunion des corps hétérogènes ; autrement dit, les deux causes de l'affinité chimique. De plus, le caractère essentiel de ces actions, le principe qui les gouverne toutes, c'est la permanence de la masse, de môme que celle de l'énergie ou force vive. L'intensité de l'affinité doit diminuer, on le sait, toutes autres conditions égales d'ailleurs, à mesure que le nombre des molécules constituant une molécule composée devient plus grand. Cela s'explique maintenant, car ces molécules complexes sont comparables à des tourbillons qui.

Silliman, American Journal. July 1866.

formés de plusieurs autres, se séparent facilement en augmentant l'énergie de ceux qui les composent et dans lesr quels la pression ainsi que la vitesse de rotation diminuent quand le diamètre augmente. Voilà pourquoi les substances dont la molécule est très-compliquëie, en particulier celles d'origine organique, se décomposent rapidement sous l'influence de la chaleur. Ainsi une des conditions premières de la vie est l'élaboration incessante de pro* duits très*complexes, laquelle réclame une certaine tem* pérature. Les êtres organisés ne peuvent supporter les variations calorifiques que dans des limites assez rapprochées hors desquelles ils cessent d'exister.

Aussi la vie végétale se distribue-t-elle en zones clima* tériques caractérisées chacune par une certaine moyenne du thermomètre, et si les divisions de la géographie animale sont moins nettement tranchées, c'est parce que ranimai a dans son organisme une source de chaleur qui rend en grande partie sa température indépendante de celle du milieu ambiant. Chacun sait, en effet, que la température d'un animal demeure rigoureusement constante. Les moindres variations sont rendues impossibles grâce à mille précautions toutes providentielles ; le corps est revêtu d'enveloppes isolantes qui s'opposent à la déperdition de la chaleur et, d'autre part, lorsqu'un exercice musculaire énergique développe de la chaleur en excès, la sueur qui se répand aussitôt à la surface des membres, détermine en se formant et en s'évaporanl une réfrigération considérable.

Telle est la théorie à Taide de laquelle on peut coordonner les fîiits principaux de la chimie. Nous ne nous arrêtons pas à examiner en particulier toutes les combinaisons, un tel travail nous entraînerait dans des longueurs sans nombre, et, vu l'état actuel de la science, il nous faudrait à chaque instant entasser hypothèse sur hypothèse; limitons-nous ù écarter certaines difficultés que les faits

les plus ordinaires pourraient fournir contre la thèse développée ci-dessus.

On connaît des corps qui, mis en présence, même sous de fortes pressions ne se combinent pas, et quand on leur imprime un choc, ou quand on les excite soit par une vi« bration lumineuse, soit par une étincelle électrique, im« diatement une réaction se déclare et marche avec une ra* pidité prodigieuse.

C'est qu'en effet pour surmonter l'inertie propre à chacune des atmosphères animées de rotation, c'est-à-dire pour changer la direction de leur mouvement indivi< duel, il faut un effort énergique, une pression énorme; mais une pression générale qui s'exerce sur la masse, même très- forte, par cela seul que, répartie sur la masse entière, elle agit sur toutes les atmosphères à la fois, n'arrive à vaincre la résistance d'aucune. Par contre, une étincelle électrique ou toute autre des causes indiquées, agissant avec une grande violence sur un point très-restreint du corps, y détermine une rupture qui facilite la combinaison, puis l'ébranlement de proche en proche gagne toute la masse. Ainsi nous voyons un édifice qui d^abord résistait à des pressions considérables, s'écrouler tout à coup lorsqu'on vient à enlever une seule pierre ; de même encore un vase de verre supporte sans se briser de fortes pressions, tandis qu'un léger coup frappé sur un seul point le fait voler en éclats.

Au moment où s'accomplissent ces brusques changements d'équilibre, surtout ceux qui succèdent à un état de tension, il se dégage presque toujours une énorme quantité de chaleur ; et l'on ne doit pas s'en étonner, car un nouveau groupement moléculaire ne peut avoir lieu sans une extrême agitation intérieure ; d'où une vibration des atomes qui constitue Télévation de température. 11 importe toutefois de bien se rappeler que lorsque la chaleur donne naissance aux effets les plus violents, la quantité de tra-

vail mise en jeu est aussi grande que si la réaction s était faite lentement , la différence porte sur le temps du travail et non bur sa quantité absolue.

Les actions mécaniques extérieures peuvent encore décomposer les systèmes dans lesquels, à cause du grand diamètre des tourbillons, la vitesse de rotation se trouve notablement diminuée, à tel point que la différence entre cette vitesse et celle du milieu environnant étant assez petite, le moindre effort suffit pour pénétrer l'enveloppe. Un choc, une vibration, une étincelle, détruiront facilement de semblables composés, car une fois le tourbillon rompu, les molécules élémentaires reprennent leur état normal, souvent même avec une grande rapidité. De cette manière s'expliquent un grand nombre d'explosions, en particulier celles des fulminates d'argent et de mercure, deux combinaisons extrêmement instables et dont les molécules sont, pour ainsi dire, dans un état forcé.

Il serait absurde d'attribuer le violent ébranlement dont s'accompagnent ces décompositions à la très-faible action mécanique qui en est seulement la cause occasionnelle ; il résulte de la mise en activité de la puissance emmagasinée dans les molécules elles-mêmes, véritables dépôts de force vive, et quand cette force vive vient à se manifester, ses effets sont bien autrement intenses que ceux qu'il nous est donné de produire par les procédés mécaniques ordinaires*.

Que l'on se reporte à ce que nous avons dit de la puissance mécanique équivalente à l'aclion calorifique nécessaire pour dissocier l'eau, et l'on comprendra qu'il n'est pas absurde de supposer emmagasinée dans l'inlèrieur des corps une immense quantité de travail ou de force vive, la-

* De même la force vive dont est animé im corps dans sa chute ne lui a pas été communiquée par le faible effort nécessaire pour couper la corde à laquelle il était attaché, mais par la gravité qui précipite le corps Ters la terre.

quelle se convertit en chaleur au moment où ils font explosion. Un peu plus haut, à propos des effets de la chaleur solaire, nous avons dit quel sens on doit attacher à cette manière de parler ; nous reconnaissons maintenant la nécécessité d'admettre qu'autour des atomes appartenant aux divers corps les atmosphères doivent avoir une densité différente suivant qu'ils sont isolés ou combinés. La raréfaction des atmosphères exige que l'intensité vibratoire de la molécule et sa force vive augmentent d'une façon très-sensible. Quelle force produit cet accroissement de vitesse? Les faits dont nous allons parler vont nous l'apprendre. La force d une masse d'eau qui gèle dans une seconde de temps est capable, avons-nous dit, d'élever à une hauteur de 1 mètre 106 fois son propre poids, ou bien encore d'élever son propre poids à 106 mètres de hauteur en une seconde. Par suite, elle exerce un travail sensiblement égal à onze fois celui de toute la masse terrestre à sa surface. Dans 1 kilogramme de charbon qui passe à l'état de vapeur, le travail intérieur serait de 3,910,400 kilogrammètres. (Dupré.)

L'action réciproque des atmosphères peut encore donner la raison de l'effet produit par la présence d'un troisième corps, lequel souvent sert de trait d'union à la combinaison de deux autres, sans que lui-même reste combiné, action comparable à celle du métal négatif dans la pile. Peut-être alors deux atmosphères qui ne s'uniraient pas directement parce que leurs vibrations sont trop discordantes, peuvent arriver à la combinaison grâce à l'intermédiaire d'un autre, et il n'y a aucune absurdité à comparer le rôle des molécules de ces corps à celui des organes de transmission dans nos machines.

Ënfm cette théorie fait comprendre comment la ligne de démarcation admise entre l'affinité chimique et l'allraction moléculaire homogène est infiniment peu tranchée, et comment la distance que l'on croyait autrefois exister

eutre ces deux forces va chaque jour diminuant. On voit que l'attraction homogène favorise souvent les combinaisons chimiques, non en vertu d'une action prédisposante, comme on l'avait pensé d'abord, mais parce que, au moment où, par' la combinaison, un corps passe à l'état solide, il se supprime du milieu de la masse et ainsi l'action de la portion restante n'est plus empêchée. En outre, certains mouvements prennent naissance, qui facilitent le mélange des parties, dégagent la chaleur nécessaire pour accélérer et favoriser la combinaison dans les autres points. Une véritable action prédisposante est absurde, car elle serait un effet de l'attraction homogène, précédant l'existence du composé lui-même; en un mot, ce serait l'effet préexistant à la cause.

Malgré toute la fécondité de la théorie ici exposée, nous ne nous illusionnerons pas jusqu'à penser que le moment est venu de pouvoir évaluer en nombres, poids et mesures toutes les réactions chimiques, à l'aide de considérations dynamiques. Pour arriver à un tel résultat il reste encore un chemin difficile à parcourir, et en pareil cas une théorie, parce qu'elle fait voir les choses de haut et d'une façon générale, est utile pour indiquer une voie nouvelle. On commence déjà à étudier les faits chimiques sous ce point de vue, et tout fait espérer que dans un avenir prochain la mécanique moléculaire sera aussi complètement connue que l'est aujourd'hui la mécanique céleste. Mais nous ne devons pas dissimuler que les difficultés dont il reste à triompher sont considérables, et il ne sera pas donné à la génération présente de contempler ce beau triomphe de l'intelligence humaine.

Chercher les relations mécaniques et les coefficients de conversion d'une force en une autre, voilà tout ce que nous pouvons faire. Ce travail difficile est déjà commencé, espérons qu'il sera poursuivi et perfectionné.

Nous avons signalé ci-dessus comment les nombres ex-

primant les intensités relatives de certaines propriétés moléculaires sont proportionnels plutôt aux volumes des corps qu'à leurs masses. Or M. Dupré a étendu au calorique dégagé dans les combinaisons chimiques les considérations que Gantoni avait fait valoir quand il considérait les variations des solides en les rapportant aux volumes et non aux masses, et il est arrivé à formuler la loi suivante: c Lorsque deux corps se combinent et forment 1 litre de composé pris à Tétat gazeux, le travail chimique ou, ce qui est la même chose le calorique produit est un mul« tiple d'un nombre fondamental constant Q supérieur de très-peu à une calorie. » La valeur moyenne de Q est 1,029 pour dix corps de nature différente soumis à Texamen. Donc, à envisager les volumes, les actions chimiques dégageraient des quantités de chaleur multiples Tune de Tautre, suivant des nombres très-simples. Ainsi l'acide chlorhydrique donne 1, Teau et Tacide carbonique 5» l'acide sulfureux 4, etc. ^

Lavoisier, par l'introduction de l'usage de la balance en chimie, fonda cette science sous le rapport des masses. Hais elle est encore toute entière à faire sous le rapport des vitesses, desquelles dépend la force vive ; c'est-à-dire, sous le rapport de la mesure des énergies ou pour envisager la question au point de vue purement expérimental, il reste à déterminer les équivalents calorifiques. Le jour où dans chacun des cas particuliers nous saurons estimer ces valeurs avec exactitude, ce jour-là la constitution des corps sera connue et la mécanique moléculaire sera constituée. Alors on s^étonnera qu'on ait pu professer, comme cela s'est fait jusqu'aujourd'hui, que les faits chimiques sont capricieux et bizarres, etc. Parler ainsi, c'est en réalité confesser notre complète ignorance.

* Annales de chim. et phys,t vol. I, iv* sér.

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