CHAPITRE IV

Théorie éleclro-chiniique.

Dés l'origine de la chimie moderne, l'influence chimique de Téleclricilé s'est manilesiée d'une manière non équivoque, dans plusieurs phénomènes imporlants, et surtout dans l'expérience capilale de la recomposition de l'eau par la combinaison directe de l'oxygène avec l'hydrogène, elTecluée à l'aide de l'étincelle électrique. Mais l'attention spéciale des chimistes n'a été fortement attirée vers cet agent que quand Voila, par son immortelle découverte, en eut dévoilé la principale énergie, en rendant l'action électrique à la fois plus complète, plus profonde et plus continue. Depuis cette époque, de nombreuses séries de phénomènes généraux nous ont appris que l'électricité est un agent chimique plus universel et plus irrésistible que la chaleur elle-même, soit pour la décomposilion, soit pour la combinaison. Maintenant, il y a lieu de craindre qu'on ne s'exagère l'influence de cet agent sur le système général de la science chimique. Quoique la chimie soit ainsi liée plus intimement à la physique que.par aucune autre classe de phénomènes, il importe cependant de rappeler que ces deux sciences sont distinctes, et qu'il ne faut pas confondre les propriétés chimiques avec les propriétés électriques. Afin de ujontrer avec précision les rapports de la chimie et de l'éleclrologie, nous allons examiner sommairenienl la filiation des notions qui ont graduellement conduit à la théorie électro-chimique actuelle, telle que Berzélius l'a systématisée.

Le premier efl'et chimique imporlani obtenu par l'influence voltaïque, consiste dans la décomposition de l'eau, efl'ectuée par Nicholson en i 801. Cette découverte devait résulter nécessairement de l'examen de l'action de la pile, sans ancuneintention chimique. Elle a confirmé une vérité déjà bien connue ; mais sa valeur capitale consiste en ce qu'elle a révélé l'énergie chimique de l'instrument inventé par Yolla, et qu'elle a ainsi constitué le vrai point de départ des recher-

THtORIE ÉLECTRO-CHIMIQUE. 381

ches électro-chimiques. On doit même rattacher à cette origine les premières tentatives pour fonder une théorie générale des phénomènes électro-chimiques ; car la conception proposée par Grothuss, afin d'expliquer l'observation de Nicholson par la polarité électrique des molécules, contient le germe de toutes les idées essentielles qui, convenablement étendues à mesure que les phénomènes l'ont exigé, forment maintenant la théorie électro-chimique.

La puissance analytique propre à la pile de Volta une fois découverte, il était naturel que les chimistes appliquassent ce nouvel agent à la décomposition des substances qui avaient résisté jusqu'alors à tous les moyens connus. Celte première suite d'essais produisit, après peu d'années, la brillante découverte, par l'illustre Davy, de l'analyse des alcalis proprement dits et des terres.

La théorie de Lavoisier, en établissant que toute base salifiable doit nécessairement provenir de la combinaison de l'oxygène avec un métal quelconque, avait conduit à prévoir un tel résultat. On y croyait encore, malgré la découverte de Berthollet sur la vraie composition de l'ammoniaque, et quand Davy l'eut réalisé, il se trouvait déjà tout préparé. Un peu plus tard, M. Gay-Lussac parvint, par un procédé purement chimique, à confirmer l'analyse électrique de la potasse, ce qui était une opération plus difficile, quoique moins éclatante.

L'observation de Nicholson avait ébauché rélectro-chimie ; celle de Davy lui donna une grande impulsion. Il ne restait plus qu'à étudier l'influence chimique de l'électricité, sous un point de vue purement scientifique, et cette influence a été déterminée indirectement, mais avec succès, par le grand travail de Davy, qui réalisa tout d'un coup les analyses les plus importantes, jusqu'alors inaccessibles. La science n'a fait depuis, sous ce rapport, aucune acquisition essentielle, L'action électro-chimique a été l'objet d'une étude directe et régulière, et elle a constitué irrévocablement une partie de la science chimique, quand Berzélius accomplit sa série de recherches sur la décomposition voltaïque de tous les sels, et ensuite des principaux oxydes et acides. Par suite de ces recherches, la considération habituelle des propriétés électriques a pris une importance croissante dans l'élude chimique de toutes

les substances, qui sont maintenant scientifiquement divisées en électro-négatives et électro-positives. Aussi est-ce à Berzélius que revient l'honneur d'avoir le premier conçu la théorie électro-chimique sous une forme entièrement systématique. Une condition restait à remplir pour donner à celte nouvelle branche de la chimie le caractère scientifique dont elle est susceptible. L'action vollaïque n'avait jusqu'alors été envisagée qu'analytiquement, il fallait aussi la considérer syn- Ihétiquement. Cette lacune a été comblée par les travaux de Becquerel, qui établit pleinement l'influence synthétique de l'électricité convenablement appliquée, et qui l'employa pour effectuer de nouvelles et précieuses combinaisons impossibles avant lui. Cette seconde face de l'électro-chimie a exigé une modification dans le mode d'expérimentation. L'appareil, qui était suffisamment énergiquepour décomposer, l'était beaucoup trop pour combiner, parce qu'il aurait probablement décomposé les principes immédiats que l'on voulait unir, ce qui imposait la nécessité de recourir à l'action prolongée depuissancesélec- Iriquestrès faibles, dont l'efficacité fût augmentée par la disposition avantageuse donnée aux substances sur lesquelles on devait agir. M. Becquerel a très heureusement satisfaite l'ensemble de ces conditions, en opérant avec un seul élément voltaïque, et en saisissant chaque corps dans l'état appelé naissant, le plus favorable à la combinaison. Ce changement de procédé constitue le principal honneur de M. Becquerel. B a non seulement déterminé des combinaisons directes qu'on n'avait pas encore obtenues, mais il a montré en d'autres auxqueljes on était déjà parvenu, la propriété remarquable de manifester clairement leur structure géométrique par la lenteur et la régularité de leur formation graduelle. Ce caractère est surtout frappant envers certains sulfures métalliques, quelques oxydes et plusieurs sels. B ne convient pas d'indiquer ici les principaux résultats de cette méthode relativemement à l'histoire naturelle du globe, pour expliquer, quand le temps sera venu d'aborder ces questions concrètes, un grand nombre d'origines minérales. B vaut mieux, d'après la nature de cet ouvrage, remarquer l'importance de ces travaux, comme ayant mis, jusqu'à un certain point, la synthèse chimique en harmonie avec les progrès de l'analyse, bien

THÉORIE ELECTRO-CHIMIQUE. 383

qu'il soit plus facile de détruire que de reconstituer. Enfin, les recherches de M. Becquerel ont complété la constitution générale de l'électro-chimie, qui, étant désormais à la fois synthétique et analytique, ne peut plus, quels qu'en puissent être les perfectionnements futurs, s'étendre que dans ces deux directions.

Telle a été la filiation des découvertes électro-chimiques depuis le commencement de notre siècle. Un peu d'attention au grand phénomène qui a été le sujet primitif de la théorie électro-chimique, montrera comment cette étude a graduellement conduit à une nouvelle conception fondamentale de l'ensemble des effets chimiques.

A toutes les périodes du développement de la chimie, on a remarqué que l'élude de la combustion constitue le point central de cette science. On pensait ainsi dans l'état théologique de la science. On continua à penser de même quand elle eut atteint sa période métaphysique, caractérisée par la transformation de la combustibilité, sous le nom de phlogistique, en une entité matérialisée, quoique insaisissable; et l'avènement de sa période positive a été marqué par une nouvelle théorie de la combustion due à Lavoisier. Aujourd'hui, c'est la nécessité reconnue de modifier cette théorie qui a surtout conduit à la conception électrique des phénomènes chimiques.

La théorie pneumatique de Lavoisier sur la combustion avait en vue deux objets très différents, trop souvent confondus, et qu'on doit séparer avec soin : premièrement, l'analyse du phénomène général de la combustion; et deuxièmement, l'explication des effets de chaleur et de lumière, qui, pour le vulgaire, est le plus important des deux. L'un et l'autre furent traités de la manière la plus admirable, d'après l'état des connaissances acquises, et la théorie de Lavoisier n'a jamais depuis été surpassée en positivité et en rationalité. Toute combustion, brusque ou graduelle, fut regardée comme consistant nécessairement dans la combinaison du corps combustible avec l'oxygène, d'où, quand le corps était simple, devait résulter un oxyde, le plus souvent susceptible de devenir la base d'un sel, et, si l'oxygène était prépondérant, un véritable acide, principe d'un certain genre de sels. Quant au dégagement de chaleur et de lumière, il fut attribué, en général,

LA PHILOSOPHIE POSITIVF.

à la condensation de Foxygène, et accessoirement, à celle du combustible, dans cette combinaison.

La première partie de la théorie anliphlogistique a un caractère beaucoup plus philosophique que la seconde. Il était éminemment rationnel d'analyser le phénomène de la combustion, afin de saisir ce qu'il offrait de commun à tous les cas. Les conclusions auxquelles a conduit cette analyse pouvaient être trop générales, ainsi qu'on Ta constaté depuis, mais elles constituaient un ensemble de vérités ineffaçables, qui formera toujours une partie essentielle de la science chimique, quelles qu*en puissent être les révolutions futures. Il en était autrement pour l'explication de la chaleur et de la lumière dégagées. Cette question n'appartient pointcommc la première, à la chimie, mais à la physique; en sorte que, quelle qu'en doive être la solution finale, elle n'affectera en rien les conceptions chimiques. Il aurait été plus sage de s'abstenir de présenter une explication générale des effets de chaleur et de lumière, d'après la supposition d'une condensation qui n'a pas lieu nécessairement et qui fait même très fréquemment défaut. Lavoisier espérait rattacher l'effet thermologique à la grande loi découverte par Black sur le dégagement de chaleur propre à tout passage d'un corps quelconque d'un état à un autre plus dense; mais une telle liaison ne saurait être fondée que sur des phénomènes bien constatés. Toutelois, il serait déraisonnable d'exiger une réserve scientifique aussi difficile, chez ceux qui les premiers ont tenté de ramener à des théories positives une science dominée par des fantaisies métaphysiques. C'est à leurs successeurs que nous sommes en droit de la demander, el nous ne saurions justifier les chimistes qui, après avoir reconnu rinsulfisance des explications primitives, s'efforcent d'en construire d'analogues, en substituant la théorie électro-chimique à la théorie antiphlogistique. Pour motiver ce jugement, nous allons examiner les preuves de l'imperfection de la théorie de Lavoisier, en la considérant sous les deux aspects ci-dessus distingués.

Berlhollet reconnut bientôt la nécessité de modifier la manière dont Lavoisier avait analyst' la combustion. Une des principales conséquences de cette analyse consistait en ce que tout acide et toute base salifiable devaient résulter de la com-

bustion, c'est-à-dire de la combinaison d'un élément quelconque avec l'oxygène. Or, Berthollet découvrit que l'un des alcalis les mieux caractérisés, l'ammoniaque, est formé d'hydrogène et d'azote, sans oxygène; et ensuite il établit que le î^jaz hydrogène sulfuré, où l'oxygène n'existe pas davantage, présente néanmoins toutes les propriétés essentielles d'un acide réel. Ces faits ont été depuis confirmés par toutes les voies possibles, spécialement par la méthode électrique, et les exceptions, soit à l'égard des alcalis, soit surtout envers les acides, se sont tellement multipliées, que leur investigation et leur comparaison ont donné à l'étude des alcalis et des acides ce haut caractère de généralité qui la distingue aujourd'hui.

De plus, la théorie primitive de la combustion a été graduellement modifiée par la découverte qu'un rapide dégagement de chaleur et de lumière n'est pas toujours l'indice d'une combinaison avec l'oxygène. Le chlore, le soufre, et plusieurs autres corps, même non élémentaires, ont été reconnus susceptibles d'opérer de vraies combustions. Enfin, le phénomène du feu n'est plus désormais attribué exclusivement à une combinaison spéciale, mais, en général, à toute action chimique à la fois très intense et très vive.

Quoiqu'elles aient perdu un peu de leur généralité, les découvertes de Lavoisier conservent toute leur valeur directe, et Taltération qu'elles ont éprouvée porte |>rincipalement sur les phénomènes artificiels; mais les faits naturels demeurent fermement établis. Ainsi, quoiqu'il existe des acides et des alcalis sans oxygène, il est incontestable que la plupart d'entre eux, et surtout les pluspuissants, sont oxygénés; de même, quoique l'oxygène ne soit pas indispensable à la combustion, il en demeure le principal agent, surtout à l'égard des combustions naturelles. En histoire naturelle, la théorie de Lavoisier est applicable presque sans réserve; mais son imperfection doit être prise en haute considération dans la science abstraite. Si la souveraineté universelle de l'oxygène a été abolie, il sera toujours, cependant, le principal élément de tout le système chimique.

Quant au second aspect, c'est-à-dire quant à l'explication du feu, elle a été détruite par le premier examen direct. Son

renversement n'a pas exigé la considération de faits nouveaux, mais seulement une appréciation plus scientifique des phénomènes connus. Elle n'a jamais servi aux naturalistes pour le besoin de leurs études concrètes, n'ayant jamais réellement expliqué les effets les plus vulgaires. La condensation que celte explication rend nécessaire n'a été constatée qu'accidentellement, el elle faisait défaut dans les cas les plus importants. Aussi, sans la confusion d'une telle explication avec l'analyse de la combustion qui devait être si justement admirée, on ne comprendrait pas comment elle a pu se maintenir jusqu'à une époque très-récenle, bien que l'attention des chimistes dut être alors absorbée par d'autres spéculations théoriques. A mon sens, la production chimique du feu ne comporte aucune explication rationnelle. Toutefois, je ne crois pas pouvoir me dispenser d'examiner la conception électro-chimique à laquelle, d'ailleurs, nous nous trouvons préparés par ce court exposé de ses antécédents.

Suivant cette théorie, le feu produit dans la plupart des fortes réactions chimiques devrait être attribué à une véritable décharge électrique qui s'opérerait au moment de la combinaison, par la neutralisation mutuelle, plus ou moins complète, des deux états électriques opposés, propres aux deux substances considérées, dont l'une serait toujours électro-positive et l'autre électro-négative. Mais il y a tout lieu de craindre que lorsque cette nouvelle explication aura été examinée d'une manière aussi approfondie que l'ancienne, elle ne soit pas trouvée plus rationnelle. Quoique la plupart des chimistes el des physiciens s'accordent à reconnaître des effets électriques dans tous les phénomènes chimiques, cette électricité est plus souvent supposée que réellement constatée. D'ailleurs, les symptômes électriques sont précisément plus impossibles à découvrir dans les phénomènes chimiques sur lesquels on a le plus insisté pour renverser l'ancienne théorie. Dans les cas où l'électrisation est évidente, son influence chimique est si équivoque que les uns la regardent comme la cause, les autres comme l'eff'et de la combinaison. L'explication n'est encore positivement établie pour aucun phénomène convenablement analysé ; el sa nature vague donne lieu de craindre qu'elle ne soit pas aussi radicalement et surtout aussi promptement

détruite que l'ancienne. On pouvait aisément voir si la condensation alors indispensable existait ou non, tandis que la nouvelle conception offre toujours la ressource de regarder l'état électrique comme trop peu prononcé ou trop fugitif pour être perceptible à nos moyens d'exploration positive, qualité qui est loin d'être un motif de recommandation pour une théorie destinée à expliquer des effets très intenses et très caractérisés. Je ne veux pas dire que le dégagement de chaleur et de lumière ne puisse jamais avoir une origine électrique, je ne désire pas non plus exclure universellement l'explication fondée sur la condensation, mais je pense qu'une observation impartiale déciderait que, dans la plupart des cas de combustion, il n'y a ni condensation ni électrisation. Mon opinion est que ces vaines tentatives pour expliquer la production chimique du feu résultent de la tendance métaphysique à pénétrer la nature et le mode de génération des phénomènes, et que l'action chimique est une des diverses sources primordiales de la chaleur et de la lumière, qui ne sauraient de leur nature comporter habituellement aucune explication positive, c'est-àdire être rattachées sous ce rapport à aucune autre influence fondamentale.

Si la science chimique était plus avancée, nous n'aurions pas besoin d'indiquer que la considération du feu, qui, malgré son importance, n'est qu'un accessoire physique des phénomènes chimiques, ne peut pas former la base rationnelle d'un changement radical dans nos conceptions de l'action chimique. Lorsque nos prédécesseurs regardaient la chaleur comme le principal agent physique des phénomènes de composition et de décomposition, ils ne dénaturaient pas cette considération au point d'assimiler les effets chimiques aux eflFets thermologiques. Nous sommes moins réservés aujourd'hui : nous confondons l'auxiliaire du phénomène, ou son agent physique général, avec le phénomène lui-même ; et nous dénaturons la chimie en la confondant avec l'électrolocie, par l'assimilation irrationnelle des propriétés chimiques à des propriétés électriques, comme on le voit surtout dans la théorie de Berzélius. Comment peut-il y avoir une comparaison scientifique entre la tendance de deux corps à rester mécaniquement adhérents l'un à l'autre après un certain

Il I

mode d'électrisalion, et la disposition à unir intimement toutes leurs molécules intérieures ou extérieures par une véritable action chimique? Berzélius a franchement déclaré que la cohésion proprement dite ne comporte pas d'explication électrique. On n a pas fait un pas vers l'explication de cette liaison moléculaire, irrésistible à toutes les forces mécaniques, en contraste avec l'adhérence magnétique si aisément détruite, en parlant d'élémenls voltaïques ayant chacun son pôle positif et son pôle négatif, et attachés les uns aux autres par l'antagonisme électrique des pôles opposés. De telles fictions ne sauraient donner la moindre idée de la cohésion moléculaire. L'affinité, ou la tendance à la combinaison, n'est pas non plus mieux expliquée par la théorie électro-chimique. Les phénomènes électriques, en physique, sont éminemment généraux, ne présentant, d'un corps à un autre, que de simples différences d'intensité, tandis que les phénomènes chimiques sont essentiellement spéciaux ou électifs; d'où, par conséquent, toute tentative pour faire rentrer l'ensemble de la chimie dans une branche quelconque de la physique est tout à fait anti-scientifique. Cela devrait suffire, mais nous voyons, en outre, que les plus petits changements dans le mode d'éleclrisation renversent l'antagonisme électrique et détruisent l'ordre électrique proposé des corps élémentaires. Nous nous trouvons incapables de déduire les nouvelles propriétés électriques que la théorie électro-chimique oblige à supposer dans les composés des différents ordres. Nous ne savons pas suivant quelles lois leur caractère négatif ou positif dérive de l'état électrique de chacun des deux éléments ; il nous est impossible aussi de nous rapprocher du véritable but de la science chimique, c'est-à-dire de prévoir les qualités des composés par celles des composants. De plus, quelque solution qu'on imagine à la question, l'ensemble des phénomènes chimiques lui opposera des difficultés inextricables. Ainsi, par exemple, on doit regarder l'oxygène comme l'élément négatif, et, cependant, certains oxydes, où la quantité d'oxygène est très considérable, sont positifs envers certains acides où il entre en quantité beaucoup moins abondante, quoique les radicaux des premiers soient souvent tout aussi néf;alifs que ceux des derniers. Suivant la franche déclaration

de Berzélius, les composés organiques opposent des obstacles insurmontables à l'arrangement des relations électriques, et il allègue, pour expliquer cette anomalie, le défaut de permanence de cette classe de combinaisons. Mais la science chimique serait impossible si les composés n'étaient pas considérés comme stables jusqu'à ce que surviennent des causes de décomposition. Or, quand les composés organiques sont à l'abri de ces causes, ils demeurent stables aussi bien que les substances inorganiques. D'ailleurs, l'obstacle fondamental, consistant dans l'identité des éléments opposée à la variété électrique, ne peut être surmonté par aucun moyen quelconque.

Même en faisant abstraction de ces difficultés, nous n'apprendrions rien touchant les phénomènes chimiques par leur assimilation à l'action électrique, car nous n'établissons ainsi aucune harmonie entre les prétendues causes et les effets réels. Chaque tentative semble prouver simplement l'influence auxiliaire «le l'électricité dans les effets chimiques, où elle agit à la manière de la chaleur, sauf la différence d'intensité. En efl"et, il n'y a presque point de combinaisons électro-chimiques qui ne puissent être opérées par les procédés chimiques ordinaires, sans aucun symptôme électrique; et l'on doit s'attendre à ce que les exceptions, en petit nombre, qui existent encore, rentrent, par analogie, dans la règle. Si on s'obstinait à investir l'influence électrique de tous les attributs spécifiques et moléculaires qui caractérisent la chimie, on restaurerait simplement l'ancienne entité de l'affinité, en la décorant de quelques qualités matérielles purement hypothétiques, qui ne sauraient la rendre plus positive. Ce procédé serait aussi nuisible à la physique qu'à la chimie, par le vague qu'il répandrait sur les notions électriques, déjà fort loin d'être suffisamment circonscrites. Alors il s'ensuivrait vraisemb lablement qu'on fondrait dans l'éleclrologie non seulement la chimie tout entière, mais aussi la théorie de la chaleur, celle de la pesanteur, et probablement, par suite, celle de la mécanique céleste. Puis encore, en ajoutant à cet assemblage hétérogène la confusion du prétendu fluide nerveux avec le prétendu fluide électrique, on arriverait à une apparence de système universel dénué de toute efficacité scientifique, qui se

ii f

ïi

décomposerait aussitôt qu'il serait mis à l'épreuve d'une étude réelle, se partagerait en catégories de doctrines indépendantes, et embarrasserait la philosophie naturelle de questions insolubles qu'il faudrait préalablement écarter.

Ainsi, en résumé, la grande influence chimique de Félectricité, de même que celle de la pesanteur, et surtout celle de la chaleur, est incontestable; aussi me suis-je efforcé de faire ressortir la haute importance de Télectro-cliimie pour le perlectionnement de la science chimique, dont elle constitue un des éléments essentiels. Mais je dois, une fois pour toutes, rejeter la conception au moyen de laquelle on a essayé de transformer tous les phénomènes chimiques en phénomènes électriques. Du point de vue philosophique, la théorie de Lavoisier me semble, malgré ses imperfections capitales, très supérieure à celle qu'on lui a substituée. La première se rapportait directement au but de la science chimique : l'établissement des lois générales de la composition et de h décomposition ; tandis que la nouvelle théorie détourne l'attention sur une vaine enquête de la nature des phénomènes chimiques. Aussi, la conception antiphlogistiquea-t-elle suggéré de nombreuses et importantes découvertes chimiques, tandis qu'il est fort douteux que l'on en puisse jamais dire autant de la théorie électrique, quoique sous un point de vue indirect elle puisse exercer une influence heureuse sur la science chimique, en ce que son antagonisme binaire suggère l'extension du dualisme aux composés qui sont encore supposés plus que binaires. Berzéîius paraît avoir senti cette liaison, et il aurait probablement érigé le dualisme en principe fondamental, s'il n'avait été aussi attaché à la division primitive de la chimie en organique et inorganique. D'autres chimistes, dégagés de cette entrave, peuvent se trouver préparés au dualisme général par la théorie électro-chimique, quoique, en principe, il ne soit pas désirable d'avoir recours à de mauvais moyens pour obtenir indirectement de bons résultats. Sous un autre aspect, celle théorie serait utile en fixant l'attention des chimistes sur l'influence exercée par le temps dans la production des effets chimiques, influence hautement manifestée par plusieurs phénomènes, et qui néanmoins n'a pas encore été directement analysée. Non seulement le temps augmente naturellement la

masse des produits de la réaction chimique, mais il détermine aussi des formations qui autrement n'auraient pas eu lieu. La théorie chimique du temps manque à présent dans la science : or, les phénomènes électro-chimiques paraissent propres à nous éclairer sur ce sujet, si important el par ses rapports avec la géologie chimique, et comme constituant un élément indispensable des conceptions de la chimie abstraite.

Pour compléter notre examen de la philosophie de la chimie, nous allons revenir sur quelques considérations qui appartiennent à ce qu'on appelle communément la chimie organique.

iR

', JJ»*.' ''■■ •'.T':'^'»'*'! WL