CHAPITRE II

Effets lumineux produits par le clivage et la cristallisation.

§ t . Clivage.

Lorsqu’on clive dans l’obscurité une lame de mica, on aperçoit une faible lueur; mais comme chaque lame séparée manifeste chacune des deux électricités, on peut supposer que l’effet produit aune origine électrique. Cependant, les effets que produisent certaines matières fondues ainsi que ceux que l’on observe lors de la cristallisation de plusieurs substances ne paraissent pas avoir cette origine, et sont des exemples d’actions lumineuses produites lors de changements brusques dans l’état moléculaire des corps. Ainsi on a observé que l’acide borique fondu dans un creuset de platine se fendille au moment du refroidissement en répandant quelquefois une lueur qui suit la direction des fentes.

Quand on broie dans un mortier certaines variétés de feldspath, ou bien lorsqu’on frappe à coups redoublés la variété adulaire qui.se clive avec facilité, il se produit de la lumière dans le sens des fissures; d’autres matières, comme le sucre, donnent lieu à des effets du même genre. L’une de celles qui produit les effets peut-être les plus marqués est le nitrate d’urane cristallisé, quand les cristaux sont suffisamment secs; en cassant chaque cristal dans l’obscurité, on voit une lueur qui l’illumine en entier; Il suffit même d’agiter dans l’obscurité le flacon qui contient les cristaux pour voir apparaître des lueurs dans toutes les parties du nitrate, car le choc des cristaux les uns contre les autres suffit pour produire la rupture d’un grand nombre d’entre eux.

ACTIONS MOLÉCULAIRES

Le chlorure de calcium produit des effets qui sont également remarquables et qui ont été découverts parHomberg', en 1693, comme on l’a vu dans le livre Ier. Lorsque ce sel est fondu dans son eau de cristallisation (1), si l’on transporte le creuset dans une chambre noire et qu’on le laisse refroidir graduellement, non-seulement la lumière phosphorescente persiste pendant plusieurs minutes, mais on voit distinctement des corruscations accompagnées d’un craquement, dû probablement à la contraction soudaine de la masse ou à la cristallisation. On produit également le phénomène en plongeant une baguette de verre dans la solution, dont une partie se concrète autour de la baguette et qu’on peut ensuite enlever. Quand le creuset est refroidi et la phosphorescence disparue, on obtient de très-belles étincelles en rayant simplement le chlorure avec un instrument aigu, ou en le frappant avec un marteau. On obtient encore des lueurs phosphoriques

en broyant la substance darfs un mortier.

couleur des étincelles paraît varier avec le degré d’ébranlement communiqué à la masse ; si l’on raye doucement, on a de faibles étincelles qui deviennent jaunes en rayant plus fortement ; un petit coup frappé avec un marteau donne une étincelle de couleur orangée.

Il faut que le chlorure soit nouvellement fondu pour présenter cet •effet; mais tous les chlorures ne le produisent point. Il est possible que des conditions non encore spécifiées et analogues à celles que H. Rose a indiquées pour les sulfates, et dont il va être question plus loin, soient nécessaires et que peut-être la présence du fer, comme l’indiquerait quelques expériences de Th. Saussure (2) donne au chlorure cette propriété; c’est ce que des recherches nouvelles pourraient indiquer.

§ 2. Cristallisation.

La cristallisation d’un certain nombre de sels donne lieu, au sein même du dissolvant, à une émission de lumière qui est d’autant plus curieuse qu’elle se produit au moment même de la formation de chaque cristal ; ce sont comme de petites étincelles qui marquent la place où se dépose chacun d’entre eux et à certains moments ; quand cette formation est rapide, on voit le vase entièrement illuminé. Berzélius a cité

(1) Becquerel, Traité de physique ,t.2, p. 136. — ld.. Traité d'électricité, t. 6, p. 281.

(2) Becquerel, Traité d'électricité , t. 6, p. 269.

SOURCES DE LUMIÈRE

des effets de ce genre dans la cristallisation du fluorure de sodium, ainsi que dans celle des sulfates de soude et de potasse.

Henri Rose a donné des exemples fort curieux d’effets de cette nature dans des circonstances telles qu’on peut les reproduire à volonté : il a montré que lors delà cristallisation de l’acide arsénieux, dans certaines conditions, il y avait une vive émission de lumière (1). Si l’on prend 2 parties d’acide arsénieux vitreux, 45 d’acide chlorhydrique ordinaire et 15 d’eau, que l’on porte le tout à l’ébullition dans un ballon pendant dix à quinze minutes et qu’on laisse refroidir la dissolution aussi lentement que possible en diminuant graduellement la flamme du gaz qui sert à l’échauffer, si le ballon est placé dans l’obscurité, la cristallisation est accompagnée d’une vive lumière et la formation de chaque petit cristal est marquée par une étincelle. Si l’on agite le vase, un grand nombre de petits cristaux se forment tout à coup, et en même temps il se produit beaucoup d’étincelles. Ce phénomène dure pendant tout le temps qu’il y a des cristaux à déposer, et quelquefois la dissolution refroidie est lumineuse le second jour après l’expérience.

Quand les cristaux ont été déposés, si on les retire, qu’on les sèche sur du papier, en les pressant ou en les frottant, ils deviennent phosphorescents. C’est un exemple d’effets de phosphorescences par actions mécaniques que l’on doit ajouter à ceux qui ont été cités plus haut, à moins que dans ce cas il ne se produise un effet lumineux par clivage comme avec le nitrate d’urane.

D’autres acides que l’acide chlorhydrique peuvent produire également le même phénomène, mais en proportion de la quantité de matière dissoute; les acides acétique et nitrique ainsi que l’acide sulfurique, qui ne dissolvent qu’une très-petite quantité d’acide arsénieux, ne donnent que de très-faibles apparences lumineuses; l’acide chlorhydrique, au contraire, dissolvant une assez forteproportion de ce corps se trouve dans les conditions les plus convenables pour présenter ces effets. En traitant une certaine masse d’acide arsénieux transparent avec de l’eau régale ne renfermant pas un excès d’acide chlorhydrique et en quantité suffisante pour ne pas le dissoudre complètement et le transformer en acide arsénique, on observe encore une forte émission de lumière.

En examinant les cristaux déposés, H. Rose a reconnu] qu’ils constituaient de l’acide arsénieux opaque, au lieu d’être à l’état vitreux comme

(1) Ann. de chimie et de physique, 2e série, t. 61, p. 288 (1836).

ACTIONS MOLÉCULAIRES

celui qui avait été dissous. On sait en effet que l’acide arsénieux affecte deux états physiques différents: originairementpar la fusion, il est transparent, puis il devient peu à peu opaque. Aces deux états correspondent des densités différentes et des solubilités diverses dans l’eau. Ce serait donc à un changement d’état moléculaire produit lors de la cristallisation que serait dû la production de lumière. Pour vérifier d’une autre manière cette explication , H. Rose a répété la même expérience avec l’acide arsénieux opaque, et il n’a obtenu aucun effet, si ce n’est dans des circonstances où celui-ci contenait encore de l’acide à l’état vitreux.

On a dit plus haut que des effets analogues avaient été observés par Berzélius lors de la cristallisation du sulfate de potasse; mais ces effets avaient été remarqués accidentellement sans qu’on ait pu les reproduire avec certitude; H. Rose a indiqué les conditions nécessaires pour les observer à volonté (1). En opérant avec le sulfate de potasse pur, récemment fondu ou cristallisé, et en le dissolvant dans l’eau, on n’obtient aucun effet de lumière par cristallisation. Mais si l’on fond dans un creuset de platine un mélange composé d’un équivalent de sulfate de potasse et d’un équivalent de sulfate de soude, on a une masse vitreuse qui en se refroidissant n’offre aucune trace de cristallisation. Cette masse étant dissoute dans l’eau bouillante, et la liqueur filtrée aussi rapidement que possible, la dissolution abandonnée à un refroidissement lent donne dans l’obscurité les mêmes apparences que la dissolution d’acide arsénieux vitreux : la formation de chaque petit cristal est accompagnée d’une étincelle.

Les cristaux que l’on obtient ainsi étant dissous de nouveau ne présentent plus aucun effet lumineux. Ces cristaux, qui se sont formés avec production de lumière, étant retirés de la dissolution, deviennent encore phosphorescents quand on les frotte ou même quand on les presse un peu fortement. Au bout de quelques heures , ils ne présentent plus de phosphorescence à la friction. Les cristaux d’acide arsénieux qui se sont déposés d’une solution chaude d’acide arsénieux vitreux conservent plus longtemps la propriété d’être lumineux par friction que les cristaux de sulfate.

Pour observer ces effets il faut que la masse vienne d’être récemment fondue; sans cela, il n’y a aucun effet lumineux. Du reste dans les expériences où l’on n’aperçoit pas de lumière, le sel déposé présente un

(1) Ann. de chimie et de physique , 3e série, t. 3, p. 251 (1841).

autre aspect que lorsqu’il y apliosphorescence pendant la cristallisation ; dans ce dernier cas, on n’observe pas de sulfate de soude hydraté mélangé au sulfate de potasse.

H. Rose a reconnu que les cristaux qui sont déposés avec phosphorescence ne sont pas formés de sulfate de potasse pur, et qu’ils renferment une notable proportion de sulfate de soude à l’état anhydre : c’est donc un véritable sel double. Quand il ne se dépose que du sulfate de potasse pur, on n’obtient aucun effet lumineux. Ainsi le phénomène de phosphorescence paraît tenir dans ce cas à ce qu’un sulfate double de potasse et de soude, et non pas de sulfate de potasse pur, à l’état vitreux après la fusion, se dissout en conservant le même état et passe à l’état cristallisé au moment seul où il se sépare de la liqueur. H. Rose pense que le sulfate de soude dans ce cas passerait à une modification isomère dans laquelle il serait isomorphe avec le sulfate de potasse, ce qui n’a point lieu ordinairement quand il est anhydre. La phosphorescence proviendrait donc, comme pour l’acide arsénieux, d’un changement dans l’état physique, c’est-à-dire du passage d’un état à un autre état isomérique.

H. Rose a constaté que le sulfate double de potasse et de soude pouvait se produire dans d’autres circonstances; ainsi en fondant ensemble du sulfate de potasse et du chlorure de sodium, on a une masse qui donne plus régulièrement une lumière phosphorescente par cristallisalion. On atteint le même but en fondant ensemble du sulfate de potasse et du carbonate de soude, ou bien des équivalents égaux de chromate neutre de potasse et de sulfate de soude anhydre.

Les sels dans lesquels l’acide sulfurique est remplacé par les acides isomorphes , l’acide chromique et l’acide sélénique, conduisent à des résultats du même genre : ainsi on obtient encore une émission lumineuse très-vive au moment de la cristallisation après avoir dissous dans l’eau bouillante jusqu’à saturation du bichromate de potasse et du carbonate de soude, ou du séléniate de potasse et du sulfate de soude, à équivalents égaux.