ATTRACTION MOLÉCULAIRE HOMOGÈNE

culaire, 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 Torientation 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 molécu- Élasticité. les peuvent se déplacer d'une 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 atomes, qui est due uniquement aux propriétés mécsmiques des mouvements rotatoires élémentaires. Pour ne pas avoir fait celte distinction, quelques personnes ont, bien à tort, déclaré qa'il y avait absurdité à regarder l'élasticité comme résultant des rotalions moléculaires. Si Ton entend donner une telle origine à l'élasticité qui entre en jeu dans la flexion des ressorts et le choc des billes d'ivoire, la critique peut être fondée. Ce n*est pas, en effet, la rotation visible des particules palpables constituant les corps élastiques, qui directement détermine le redressement d'une 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

*■ Voy. la définition de l'élaslidié donnée dans le II* livre.

élasticité du même principe. Ici nous parlerons spécialement des solides.

Linâtcs L'élasticité de certains corps a une limite qui ne peut être dé-

d'élasticité, pgjgg^g ggjjg qy'ii gp résulte une rupture du corps. Les substances

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 cette propriété constitue la plasticité et la duetilité. Ces différences sont manifestement liées au mouvement de Téther 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 Tintérieur desquels Téther n'a pas partout une égale densité, comme nous le prouvent leurs propriétés optiques. Toutefois, la règle indiquée s'applique à la majorité des substances, et spécialement aux corps de composition plus simple, uôie Cette relation n'est pas difficile à comprendre d'après notre ma-

^^ôM^" nicre d'envisager l'influence de l'éther sur la cohésion. Dans les les propriétés corps dc 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, Tétlier ne peut affluer pour combler le vide formé, rétablir l'équilibre dc 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

' Los substances isolantes [le Terre par exemple), on laissant passer la d6char{re électrique, se désagrègent et leurs molécules sont lancées hors des limites de réiastidté.

ATTRACTION MOLÉCULAIRE HOMOGENE. 55S

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 quef le liquide, en vertu de sa mobilité passant d'une partie à Tautre 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 métalliques signalés dans les diverses parties de cet ouvrage*, on trouvera que la inobilité de Téther, 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.

Celte hypothèse a encore un avantage qui mérite d'être pris 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 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 réther 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 moment 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 Ton appelle ordinairement les expliquer)^ il se borne à considérer comme primitives ces forces qui réellement sont secondaires. Par exemple.

Hobililé de l'élher

dans les métaux.

Atomes primilirs.

Propriétés

de la graviti^

et de

l'élasticité.

* Voy. p. ?47.

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. Il 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 ))ut que s'est proposé 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 n'être que secondaires 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 du 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 AitioLs 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 : ici 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 Tintérieur des tubes capillaires. La condition de capillarité doit dé-

* Voy. Lamé, pa.«$age cité au coipmencement de ce chapitre, p. 547.

capillaires.

pendre 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 exen^le, sur le sel, le liquide le dissout, et il se sature jusqu'à ce que la force diffusive égale en intensité la force d'orientation qui retenait unies ensemble les molécules du cristal.

Les phénomènes capillaires nous amènent, par une transition des plus naturelles, de l'action purement moléculaire à l'afGnité 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 entr^ 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 celles-là ; semblable chose arrive toujours quand le rapprochement a lieu peu à peu et tranquillement. Ainsi de l'eau tenue en suspension dans une huile, se conserve fluide à plusieurs degrés audessous 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'inégalité des atmosphères doit favoriser considérablement leur rupture et leur pénétration réciproque. En effet, puisque deux corps, animés de vitesse inégale quand ils s'entrechoquent, 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'inégalité des atmosphères étant admise, toutes les modalités de l'affinité chimique se trouvent expliquées du même coup. On

Aflinité cliimiquo.

Aflinité relalire.

comprend pourquoi les affinités sont relatives, comment deux corps occupant la même extrémité de l'échelle des affinités, le sodium et le potassium, par exemple, ne réagissent nullement l'un sur Tautre, et, au contraire, se combinent énergiquement avec ceux placés à Tautre bout de l'échelle. Ampère attribuait le dégagement de chaleur, qui accompagne une combinaison, à la recombinaison des deux électricités, et disait que Taffinité 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 changent d*une molécule à l'autre; 2** que la facilité avec laquelle la fusion des atmosphères, c'est-à-dire la rapidité ^vec 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.

Influence Cette théorie rend parfaitement compte de l'influence de la surraffinué!^ cholcur sur les combinaisons chimiques et sur l'affinité. En 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, i cause de leur masse différente ; il peut donc se faire que deux molécules, dont les atmosphères e^ les tourbillons sont à une certaine température notablement différents par leur étendue et par leur densité, arrivent à avoir ces deux éléments 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 les atmosphères sont sensiblement égales, lorsque la température change peuvent devenir diissemblables, alors l'affinité, nulle à la température ordinaire, acquiert une intensité trèsmarquée quand le thermomètre atteint un degré plus élevé, si bien que tel corps peut, comme l'on dit, passer d'un état d*afiinité positif à un état négatif, l'ordre des affinités étant complètement renversé.

Peut-être pourrait-on expliquer parla 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 l'hydrogène en liberté; de son côté, Thydrogène, 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 dif- influence de fércmment comme agent réducteur suivant qu'il est libre ou com- sm-raranu". biné, car la cohésion entre alors en jeu. C'est aussi la cohésion qui, lors du mùlange 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 alfinités, et pourquoi, relativement aux actions thermiques électriques et chimiques, la sériation des corps reste la même. 11 suffit de remarquer que la force vive rendue libre et la quantité d'éther dont l'équilibre est troublé sont d'autant plus grandes que les atmosphères diffèrent dayantage les unes des autres. De cet éther déplacé dé- origine rivent les courants électriques engendres dans les combinaisons chimique. chimiques. Mais, à parler rigoureusement, il n'est pas possible dans tous les cas de mesurer l'affinité 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 Ton a la certitude que toute autre déperdition d'éther n'existe pas^

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 Ciifton, en examinant les effets de la pression sur la solubilité des sels, et les autres actions chimiques.

* Voy. liv.UÏ, ch. V.

Action On savait depuis longtemps que sous de fortes pressions les

mécaniques actîons chîmiques éprouvent des changements notables. Par lurraffimié. g^guipig^ quaud la pression dépasse certaines limites, le zinc cesse de se dissoudre dans Tacide sulfurique, l'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 température, et comme telle doit modifier l'affinité, par une action toute mécani(|ue. Quand les effets de pression et de chaleur interviennent simultanément, par exemple dans les cas de fusion, de solidification des corps comprimés, 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 et les autres forces ; aussi r«au suffisamment comprimée ne se gèle que si elle est refroidie à plusieurs degrés au-dessous de zéro.

inOucncc Le même effet se reproduit dans les combinaisons chimiques, pressions, et, sclou quc le volumc 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 afTaibUt ou renforce l'affinité chimique, selon qu'elle agit contre ou en faveur du changement de volume, comme si l'action 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 l'on dit, la corrélation de l'action

AFFINITÉ CHIHIQUE. 561

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 Ton n'envisageait pas l'action chimique elle-même comme un effet de mouvement mécanique, fiien que l'évidence de cette proposition fût manifeste, cependant il était bon de déterminer directement F influence des forces mécaniques sur les actions molécXilaires et chimiques. Clifton 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. Mais ici nous devons nous borner à montrer comment les principes établis suffisent pour faire comprendre le mécanisme des faits fondamentaux de la science.

Déjà ailleurs nous avons fait remarquer que Faction chimique suppose toujours les molécules à l'état d'atténuation, de dissociation, comme l'on 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 l'on nomme, en acoustique, des bruils. Au contraire, lorsque les substances sont <^ 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'iaduence de forces proportionnées à leur masse. La nécessité d'un état de grande division et d'une liberté aussi complète que

Aclion chimique de la pile Tol talque.

Liberté lies molécules

dans la combinaison .

* Clifton, Proceedings Roy, Soc. London, avril 1863, p. 549.

8BCCH1»— > FUDOCS PHYSIQUES. -- î" ÉDITION.

La force

chimique

n'agit pas

& distance.

Action calorifique définie dans le» combinaisons.

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 dynamistes, ne veulent admettre que le mouvement sans Féther, 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 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. Comme 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 a celui de l'action chimique.

On comprend très-bien la raison d'une telle concordance, puisque la force vive de l'élher 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 doues 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 dilTérences que l'on observe dans plusieurs cas sous le rapport de l'équivalent calorifique entre Faction chimique ordinaire et l'action voltaïque; il suffit, en effet, d'une légère différence dans Tagrégation moléculaire des substances qui prennent naissance dans les deux cas, pour que leur formation absorbe une quantité variable de force et la rende latente, comme le dit Clifton^ Aussi, même dans les expériences 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 par le moyen d'un mouvement éthéré, développé lui-même par la dilatation et la rupture de l'équilibre de l'éther.

La diversité du volume et de la densité des atmosphères, l'éten- Cirtendue variable de leurs rotations, ne sont pas les seules causes inou ^D'ies' déterminantes des combinaisons ; Toscillation rhylhmique des molécules primitives y contribue puissamment. Les oscillations sontelles en dissonance complète, leur union sera plus difficile casteris paribus; se trouvent-elles, 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 très-bien 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 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

< 11 convient de se rappeler ici ce qui a été dit de la puissance mécanique de la cha*^ leur eu égard à la cohésion des corps, liv. I, cfa. xiii.

dans les combinaisons.

Rditions

des lignts

spectrales

sTec

les affinités.

Décroissance]

des arfinités

dans les

molécules

compleies.

564 CONSTITUTION DE IJL MATIÈRB.

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 Téther, 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 affinités. M. Ilinrichs 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 ^ L'expansion de ces raies bien constatée à de hautes températures manifeste une source de modifications dans ces atmosphères qui doit réagir dans les opérations chimiques.

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 même que celle de Ténergie 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, formés de plusieurs autres, se séparent facilement en augmentant l'énergie de ceux qui les composent et dans lesquels la pression ainsi que la vitesse de rotation diminuent quand le diamètre augmente. Voilà pourquoi les substances dont la molécule est très-compliquée, en particulier celles d'origine organique, se décomposent rapidement sous Tinfluence de la chaleur. Ainsi une des conditions premières de

A Silliman, American Journal. July 1866.

la vie est Télaboration incessante de produits très-complexes, laquelle réclame une certaine température. Les êtres organisés ne peuvent supporter les variations caloriflques que dans des limites assez rapprochées hors desquelles ils cessent d'exister.

Aussi la vie végétale se distribue-t-elle en zones climatériques influenee caractérisées chacune par une certaine moyenne du thermomètre, tempéiaturc. et si les divisions de la géographie animale sont moins nettement tranchées, c'est parce que Tanimal 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 presque rigoureusement constante. Les variations sont rendues très-difficiles 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'évaporant une réfrigération considérable.

Telle est la théorie à l'aide de laquelle on peut coordonner les faits 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 à 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 De quelques pressions, ne se combinent pas, et quand on leur imprime un pariicliiiers choc, ou quand on les excite soit par une vibration lumineuse, J'»*"!'»"

. ... . chimique.

soit par une étincelle électrique, immédiatement une réaction se déclare et marche avec une rapidité 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 individuel, 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

56tt CONSTITUTION DE LA MATIÈRE.

vaincre la résistance d'aucune. Par contre, une étincelle électrique ou loute autre des causes indiquées, agissant avec une grande yiolence 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 frappe sur un seul point le fait voler en éclats.

Changements Au momcut OU s'accomplisscnt ces brusques changements d'ctcmpdmure. quilibre, surtout ceux qui succèdent à un état de tension, il se dégage presque toujours une énorme quantité de chaleur ; et Ton 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 l'élévation de température. Il importe toutefois de bien se 'rappeler que lorsque la chaleur donne naissance aux effets les plus violents, la quantité de travail mise en jeu est aussi grande que si la réaction s'était faite lentement ; la différence porte sur le temps du travail et non sur sa quantité absolue.

Actions Les actions mécaniques extérieures peuvent encore décomposer

erotpiosion! ^^^ syslèities 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 sufGt 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, combinaisons extrêmement instables et dont les molécules sont, pour ainsi dire, dans un état forcé.

11 serait absurde d'attribuer le violent ébranlement dont s'accompagnent ces décompositions h la très-faible action mécanique qui en est seulement la cause occasionnelle; il résulte de la mise

en actiyité de la puissance emmagasinée dans les molécules ellesmêmes, 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 Ton se reporte à ce que nous avons dit de la puissance Évaluation mécanique équivalente à l'action calorifique nécessaire pour dis- moiéoii^re socier Teau, et l'on comprendra qu'il n*est pas absurde de supposer emmagasinée dans l'intérieur des corps une immense quantité de force vive, laquelle se convertit en chaleur au moment où ils font explosion. Dans le premier livre, nous avons déjà expliqué quel sens on doit attacher à cette manière de parler; nous reconnaissons maintenant la nécessité 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. Mais quelle est l'intensité de ces forces employées à l'accroissement de vitesse? Ces actions sont énormes et 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 poiijs, 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 deS, 91 0,400 kilogrammètres.(Dupré.)Cnkilogramme d'eau en développe 14,415,000.

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

Action!

indirectes

et inlermé^

diaires.

' De môme la force vive dont est animé un 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 vers la terre.

trop discordantes, peuvent arriyer à la combinaison grâce à Tintermédiaire d'une 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.

Analogie Enfin ccttc théorie fait comprendre comment la ligne de décWiniquc e* niarcation admise entre Taffinité chimique et l'attraction niolécumoiécuUire. Jaire homogèue est infiniment peu tranchée, et comment la distance que Ton croyait autrefois exister entre 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 Tétat solide, il se supprime du milieu de la masse et ainsi Faction 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 chi* miques, à Taide de considérations dynamiques. Pour arriver a un tel résultat il reste encore un chemin difficile à parcourir, et il ne faut pas sf faire cette agréable illusion de croire que tout soit clair et simple. Cependant dans ce cas comme dans les autres pareils une théorie est utile, parce qu'elle fait vofr les choses de haut et d'une façon générale, et peut 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 Test 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 conver-

sion 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 exprimant Rapport les intensités relatives de certaines propriétés moléculaires sont aux volumes. 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 Cantoni 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 : « 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 multiple 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 l'autre, suivant des nombres très-simples. Ainsi Tacide chlorhydrique donne 1, Teau et Tacide carbonique 5, Tacidc sulfureux 4, etc. *.

Lavoisier, par l'introduction de Tusage de la balance en chimie, ce qui fonda cette science sous le rapport des masses. Mais elle est encore en chimie. tout 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 jusque aujourd'hui, que les faits chimiques sont capricieux et bizarres, etc. Parler ainsi, c'est en réalité confesser notre complète ignorance.

» Annalen de chim. et de phyx., vol. I, vr sér

CONSTITUTION DE Ik MATIÈRE.