CHAPITRE III

FACTEURS PHYSIQUES {Suite)

Pression osmotique au point de vue physique. Propriétés des solutions.

1. Solutions non ionisables. Dépression de la tension de vapeur. Concentration moléculaire, solution normale. — 2. Élévation du point d’ébullition : ebullioscopie — 3. Abaissement du point de congélation : cryoscopie. — Pression osmotique et ses causes : osmométrie. Rôle des membranes. — Résumé.

Nous arrivons maintenant à un autre facteur de nature physico-chimique, la pression osmotique. Ce facteur aune telle importance que nous croyons devoir lui consacrer un chapitre spécial. Mais tandis que pour les facteurs mécaniques et physiques précédents aucune explication n’était nécessaire pour faire comprendre leur nature, ici il n’est peut-être pas inutile d’entrer dans quelques développements sur la signification vraie de ce facteur nouveau. Cela nous entraîne à écrire un chapitre de physico-chimie pure, en abandonnant momentanément le sujet principal de l’ouvrage.

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la parthénogénèse. Nous espérons que le lecteur voudra bien excuser cette dérogation aux habitudes ordinaires des ouvrages de biologie et que, finalement, il nous saura gré de n’avoir pas passé sous silence des questions indispensables à une compréhension complète des phénomènes et dont il n’a peut-être pas ailleurs l’exposé sous la main.

Nous croyons que, pour donner de la pression osmotique une idée parfaitement claire, il ne faut pas la considérer séparée des autres phénomènes physiques dépendant de la même cause générale, et cela va nous entraîner à dire quelques mots de la tonométrie, de l’ébullioscopie et de la cryoscopie, avant de passer à l’osmométrie, qui est la science de la pression osmotique.

Pour comprendre le mode d’action de ce facteur si important pour les expériences de parthénogénèse, il faut commencer par parler des propriétés des solutions au sein desquelles il s’exerce

Abstraction faite des propriétés optiques, qui ne nous intéressent pas ici, les propriétés des solutions semblent résulter d’abord d’une attraction entre la substance dissoute et l’eau, puis d’une influence spéciale de l’eau sur le corps dissous.

L’attraction produit quatre effets principaux :

1. Pour ce chapitre, ainsi que pour les autres chapitres de physico-chimie contenus dans ce volume, nous avons fait de larges emprunts à l’article de Yves Delage : La 'parthénogenèse expérimentale et les propriétés des solutions électrolytiques, publié dans la « Rivista di Scienza » (1907), 1’’® année, vol. 11, n° 111.

1° Une dépression de la tension de vapeur de la solution ;

2° Une élévation de son point d’ébullition ;

3° Un abaissement de son point de congélation;

4° L’établissement d’une pression osmotique.

L’action spéciale, qui ne s’exerce que sur certaines catégories de substances, consiste dans VionisaLion qui :

1° Modifie en grandeur tous les effets ci-dessus ;

2° Révèle l’existence de charges électriques inhérentes aux particules ionisées et détermine un phénomène nouveau, la conductivité électrique.

Nous allons passer en revue ces différents phénomènes, en faisant remarquer qu’il ne sera question dans ce chapitre que des substances non ionisables, où les premiers effets seuls se produisent, les deux derniers n’appartenant qu’aux substances ionisables dont il sera question dans le chapitre YI. Les substances non ionisables sont des substances organiques sans fonction acide ou basique bien marquée, telles que les sucres, la dextrine, l’alcool, l’urée, l’asparagine, le glycocolle, etc., etc. Nous prendrons la solution de sucre comme exemple typique.

1° Dépression de la tension de vapeur. Tonométrie. — A toute température, l’eau émet des vapeurs dont on peut mesurer la tension au moyen d’un manomètre approprié. A chaque degré de température correspond une tension donnée, fixe. 11 en est de même pour la solution de sucre, pour une même température ; mais, la tension est tou-

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jours moindre que pour l’eau pure ; il y a donc dépression de la tension de vapeur. Il semble que cette attraction que nous avons supposée entre l’eau et la substance dissoute se traduise par une rétention, comme s’il y avait une résistance supplémentaire à vaincre pour séparer l’eau du sucre, en sorte que, pour effectuer la même séparation, il faille une température plus élevée.

a) Quand on compare, à une même température, les tensions de vapeur de l’eau pure f et de

la solution /', on trouve : — = const., que l’on peut

d’où — - — On voit par là

écrire 1 — J ~

que cp, rapport de la dépression de la tension de vapeur à la tension de vapeur de l’eau à la même température, est indépendant de la température. Si, à la température où f= 10““, pour une cer-

taine solution, /*' = 9““, © vaudra — — = 0,1, et

restera tel à toute température pour cette solution, en sorte qu’à la température où la tension de l’eau sera 20““, on sait d’avance que la tension de la solution sera 18““.

b) Si on fait varier la concentration de la solution, on constate une variation de cp qui est proportionnelle : si pour une solution contenant 100 gr. de sucre, © = 0,03, pour un même volume de solution contenant 200 gr. de sucre, © — 0,00. Si l’on appelle c la concentration, c’est-à-dire le nombre de grammes de la substance par

litre d’eau, on a : (s^ — kc: c’est la Loi de Wülner.

c) Mais si on passe du sucre à une autre substance de la même catégorie, on voit que à des concentrations égales correspondent des valeurs de cp très difïerentes. Ainsi, un litre de solution contenant 100 grammes d’urée a un cp beaucoup plus grand qu’un litre contenant 100 gr. de sucre.

Il semble, au premier abord, n’y avoir aucune relation simple entre les cp des diverses substances.

Raoult en a trouvé une très remarquable : Si Lon prend pour unité de poids de chaque substance son poids moléculaire, les valeurs de cp deviennent égales pour toutes les substances à

concentration égale. Les concentrations ainsi mesurées se nomment concentrations moléculaires.

On sait que les poids moléculaires s’obtiennent en faisant la somme des poids des atomes constituant la molécule. Ainsi, on a :

Pour la saccharose C^2pp22oii — 342

)) le glucose =180

» la mannite = 182

» l’urée CO(Azll2)2== 60.

Ces poids moléculaires sont les poids des molécules exprimés en une unité de poids extrêmement faible et inconnue ; et, quand on les exprime en grammes, on peut dire qu’ils sont un certain multiple très grand et inconnu du poids vrai de la molécule. On peut donc, sous cette réserve, considérer les poids moléculaires exprimés en grammes comme représentant le poids d’une molécule et

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dire que la molécule de sucre pèse 342 gr., celle de glucose 180 gr., celle d’urée 60 gr. Pour introduire cette réserve dans le vocable, on dit alors la molécule-gramme. On voit aussi par quelle extension de ce légitime abus de langage on peut dire qu’une solution d’urée contenant 30 gr. ou 20 gr. de cette substance contient molécule ou ^/g de molécule. Exprimés en unités de poids moléculaire, les poids des diverses substances dénombrent leurs molécules. On est convenu d’appeler solution normale celle qui contient une molécule par litre de solution; les expressions bi-normale, déci-normale, centi-normale se comprennent d’ellesmêmes : on les écrit : 2n, n/^o, n/^oo ^’^n peut exprimer toutes les variations de la concentration

au moyen d un rapport convenable: "g" 5“^ ®tc.

Les solutions contenant par un litre un même nombre de molécules sont dites équimoléculaires.

La loi de Raoult indique que les solutions équimoléculaires produisent, à une même température, une dépression f — f égale, quelle que soit la substance dissoute; et que, quelle que soit la température, le rapport 9 est le même pour toutes. Plus généralement, on peut dire que le rapport 9 est proportionnel à la concentration moléculaire m et écrire, k étant un nombre constant :

0 = km.

Kaoult a déterminé la valeur de la constante k en montrant que, si l’on appelle m le nombre de

molécules-grammes dissoutes et N le nombre de molécules-grammes du solvant, ici l’eau, on a :

r = O = kïïl

d’où

Dans les solutions diluées, l’eau formant la presque totalité de la solution, on peut admettre que son poids est 1000 gr., son poids moléculaire étant 18,

A' et =