CHIMIE ORGANIQUE ET CHIMIE MINÉRALE

Nous venons d’insister sur cette partie de la chimie, qui a de nombreux points de contact avec la physique, et où les théories prennent les mêmes formes que dans cette dernière science. Dans d'autres parties de la chimie, le caractère explicatif est différent; le point de vue mécanique n’y joue actuellement aucun rôle ou à peu près, et l'explication y est surtout géométrique et schématique. Gardons-nons bien de faire peu de cas de ces constructions, au premier abord moins satisfaisantes : elles ont rendu et rendent, tous les jours, d'immenses services, dont la chimie organique peut donner tant d'exemples. On sait l'importance, en chimie organique, de la théorie atomique; elle découle de la théorie des types de Gerhardt et Laurent appuyée sur la notion de valence des éléments et, en particulier, sur la quadrivalence du carbone. Disséquant, pour ainsi dire, la molécule, elle a permis, tout d’abord, de la représenter par une image dans le plan, image qui figure la façon dônt sont

reliés les uns aux autres les atomes de carbone, et de déterminer, en outre, auxquels de ces atomes de carbone sont attachées les fonctions que le corps soumis à l’analyse peut posséder. Pour arriver à une telle représentation, il faut, en dehors de la connaissance des analyses et des diverses réactions que le corps possède, avoir une idée exacte du nombre d’atomes contenus dans sa molécule, et par conséquent il faut connaître son poids moléculaire. Il n’y a pas bien longtemps encore, on ne possédait qu’une seule méthode pour déterminer les poids moléculaires : elle découlait de la loi d’Avogadro et d'Ampère, et elle était basée sur la déter- mination des densités de vapeur. Elle n’était donc applicable qu'aux corps capables de se volatiliser sans altération et était forcément d’un emploi restreint. Un autre procédé fut indiqué par M. Berthelot, basé sur la transformation du .corps étudié en carbure saturé correspondant, carbure dont on pouvait déterminer ensuite le poids moléculaire par la méthode des densités de vapeur. D’autres méthodes sont aujourd’hui couramment employées; parmi elles, on doit surtout citer celles de Raoult, se déduisant de ses recherches sur la cryoscopie et la tonométrie, et basées, l’une sur le retard de la congélation d’un liquide tenant en dissolution un poids connu d’un corps solide ou liquide, l’autre sur la détermination de la diminution de la tension de

vapeur d'un liquide tenant également en dissolution

un poids connu du corps dont on veut connaître le poids moléculaire. À côté de ces méthodes générales, il y a certaines méthodes employées dans des Cas Spéciaux, comme celles qui résultent des études de la vitesse du son dans les gaz ou vapeurs considérés, et de la variation du pouvoir osmotique, |

Pendant de longuës années, la chimie organique s’est contentée de représenter par une formule plane la constitution des corps. Il n’était sans doute dans la pensée de personne que cela représentait la forme de l'édifice isolé, mais c’était une première approximation montrant le nombre des atomes de carbone existant dans une chaine, avec la façon dont ils étaient reliés les uns aux autres, et la manière dont Ics diverses fonctions se rattachaient aux atomes de carbone. Dans ces"quinze dernières années, les chimistes organiques ont eu une prétention plus haute : ils ont voulu représenter le corps, dont ils avaient établi la constitution, par une formule qui montrât la situation des divers atomes dans l’espace, et la sféréochimie s'est développée. Celle-ci a pour point de départ les travaux cristallographiques de Pasteur, et a eu pour créateurs M. Le Bel et M. van T. Hoff.

Pasteur, en étudiant les acides tartriques, avait trouvé que tout corps actif sur la lumière polarisée possède une structure dissymétrique, et il avait conclu que, si le Corps-est actif en selutioh, c’est à

là dissymétrie de la molécule qu’il le doit. A l'époque où Pasteur fit ses travaux, on ne savait ‘pas établir les formules de constitution des corps, c’està-dire la façon dont les différents atomes sont unis dans la molécule, et on ne pouvait avoir qu’un résultat en quelque sorte global. MM. Le Bel et van T. Hoff, presque simultanément et sous des formes. différentes, énoncèrent ce fait qu'il suffisait qu’un corps contint un carbone asymétrique pour qu’il püt posséder le pouvoir rotatoire, un carbone asymétrique correspondant dans la formule de constitution à un atome de carbone uni à quatre restés différents. Les deux chimistes passèrent en revue tous les corps répondant à cette donnée, et ils trouvèrent que tous, au moyen de procédés spéciaux, pouvaient acquérir une action sur la lumière polarisée. Ainsi Pasteur annonce qu’une molécule qui agit sur la lumière polarisée est un édifice dissymétrique; MM. Le Belet van T. Hoff précisent en montrant qu'il suffit qu'une molécule possède un atome de carbone asymétrique. Il résulte de là que. les corps ne peuvent être représentés que par une figure dans l’espace, et de là est née la stéréochimie. Utilisée d’abord par les inventeurs pour l’étude des: corps ayant comme support de la dissymétrie le carbone, la méthode stéréochimique a été étendue par M. Le Bel à l’azote pentavalent, et ellé a tout récemment été appliquée avec succès aux dérivés dissymétriques de l’étain et du soufre quadrivalents..

La forme de l'édifice moléculaire dans l’espace a. même fait découvrir une nouvelle isomérie stéréochimique indépendante du pouvoir rotatoire et qui a été mise en lumière par les travaux de M. von Bæyer. Sans doute, les théories stéréochimiques ne laissent pas de prêter à quelques critiques, et la partie mécanique en est plus que rudimentaire. M. Le Bel insiste d’ailleurs avec raison sur l'hypothèse de la fixité relative des divers éléments de la molécule. Sans elle, il n’y a plus de stéréochimie : c’est ce qui semble arriver quand, par suite de diverses circonstances, comme l'élévation de température, la molécule vient à manquer de stabilité.

Les travaux de synthèse chimique sont d’une importance capitale, tant pour la théorie que pour la pratique. La synthèse de l’urée, faite par Wôhler à partir du cyanate d'ammoniaque, avait été suivie des célèbres procédés de synthèse à partir des éléments imaginés par M. Berthelot. Ils avaient créé une méthode nouvelle consistant à partir du simple pour aller au composé; c’est dans cette voie, à la suite de M. Berthelot, que le monde chimique s’est engagé aujourd’hui. Mais il est indispensable, pour y marcher, d’avoir des guides: ces guides sont représentés par les théories, êt, à ce point de vue, la stéréochimie s’est montrée très féconde. Les importants travaux de M. E. Fischer, qui n’ont pu être faits que grâce aux conceptions stéréochimiques, en donnent un remarquable exemple. Déjà l'on savait

que l’aldéhyde méthylique se. condensait sous l’influence des substances alcalines pour donner naissance à des corps répondant à la formule du glucose, mais on n’avait pu isoler du mélange des espèces chimiques pures. M. Fischer, qui venait de découvrir la phénylhydrazine, l’appliqua à extraire du mélange des corps définis et il réussit à obtenir des corps cristallisés, des osazones. Il put ensuite, au moyen de ceux-ci, revenir par des chemins différents au sucre qui leur avait donné naissance et préparer ainsi synthétiquement la lévulose. Se basant sur les vues théoriques données par la stéréochimie, il a agrandi considérablement le cadre des sucres avec six atomes de carbone, et cette magnifique étude est, en chimie, l’une des plus remarquables de ces derniers temps.

Nous devons encore mentionner les tentatives heureuses faites pour reproduire un certain nombre de corps que nous offre la nature, parce qu'elles se rattachent aux vues théoriques de la situation des atomes dans l’espace. Les travaux sur le groupe des uréides ont conduit à la préparation artificielle de la caféine et de la théobromine, alcaloïdes du café et du cacao. Dans ce même groupe des alcaloïdes, on a établi la constitution de l’atropine et de la cocaïne, et on a réalisé une synthèse partielle de cette dernière ; on a fait aussi la synthèse du principe odorant de l'essence de violettes, qu'on a désigné sous le nom d’ionone, et celle du principe odorant de l’iris.

On peut dire que toutes les synthèses chimiques sont abordables aujourd’hui. Elles seront d’autant plus vite réalisées que les chimistes travaillant dans cette voie auront à leur disposition les capitaux et les moyens dont dispose l’industrie; nous avons là un remarquable exemple d’une alliance entre l’industrie et des théories subtiles spéculant sur l’architecture des molécules.

À côté des vues et des idées théoriques qui guident le chercheur, les nouveaux réactifs contribuent grandement au progrès des sciences expérimentales. Ce ne serait pointici le lieu d'entrer dans des détails à cet égard. Cependant, parmi les réactifs nouveaux utilisés en chimie organique, il en est un d’un caractère général, et sur lequel nous aurons à revenir en biologie, je veux parler des ferments solubles retirés des plantes ou des animaux. On avait bien utilisé précédemment les microbes pour la préparation de certains composés chimiques, comme les acides lactique et butyrique; mais on n’entrevoyait pas de quelle façon ils opéraient. Les travaux de Büchner sur la levure de bière ont montré que ces microorganismes sécrètent une matière de nature albuminoïde, une zymase, qui, indépendamment de tout phénomène vital, est capable de dédoubler le sucre en alcool et en acide carbonique. La production de l’alcool est donc due à un phénomène chimique provoqué par une substance spéciale sécrétée par la levure, et c’est là un. résultat d’un

intérêt considérable. Des ferments du même ordre, mais provoquant des oxydations ou des hydratations, ont été découverts, dans le suc de certaines plantes, par M. G. Bertrand et par M. Bourquelot. Il est vraisemblable que c’est aussi à des corps analogues qu'on doit attribuer les phénomènes d’oxydation produits par la bactérie du sorbose si bien étudiés par M. G. Bertrand. La mise en œuvre de ces fer-

ments a déjà permis d'obtenir à l’état de pureté

certains Corps qu’on n’avait pu préparer jusqu ici, et il est vraisemblable que leur emploi se généralisera. | .

. Nous avons déjà assez souvent parlé des rapprochements entre les diverses branches de la science “pour ne pas être étonné de la contribution apportée par la chimie organique à la chimie minérale. Indiquons à ce sujet quelques exemples. M. Fischer avait isolé une classe de dérivés organiques qu'il avait désignés sous le nom d’hydrazines; le point de départ de cette série est un hydrure d’azote l'hydrazine, Az?H#, dont la synthèse a été faite par des voies organiques avant de l’être par des procédés minéraux. M. Curtius a de même déduit des composés diazoïques l’azimide, Al, qui a ensuite été obtenu au moyen d’une réaction minérale très simple. La chimie organique a dû ses progrès si rapides à la prévision des réactions, grâce aux formules de constitution. Leur introduction en chimie minérale, quoique moins aisée à cause de la diffi-

culté qu’on éprouve souvent à connaître la vraie condensation moléculaire, a été un grand avantage et a permis d'obtenir un grand nombre de composés nouveaux. Il n’est pas douteux que divers corps de la chimie minérale présentent des molécules complexes où certains groupements paraissent dissimulés, comme on l’observe dans les dérivés du chrome et du fer ; ces faits sont comparables à ceux qu'on observe en chimie organique. Citons encore à ce sujet l’étain capable d’éprouver une modification profonde qui le rend absolument méconnaisable, modification se produisant lentement au-dessous de vingt degrés et conduisant à ce que l’on appelle l’élain gris de moindre densité que l’étain blanc. La notion de valence a été aussi en chimie minérale un guide fécond, né en grande partie des notions acquises en chimie organique et de l'extension, grâce à Raoult, des méthodes permettant de mesurer les poids moléculaires. La classification périodique de M. Mendeleef qui, malgré ses défauts, garde encore une grande valeur, classe les corps d’après leur valence maxima par rapport à l'oxygène. Ces valences maxima ne sont fréquemment pas utilisées dans leur totalité, et on a pu ainsi fort bien expliquer ces innombrables combinaisons, qu’on nommait autrefois d’addition, telles que les sels doubles. Leur nombre s’est beaucoup accru dans ces dernières années, à mesure qu'on établissait mieux leur constitution. Tels sont, par exemple, les

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chlorhydrates de chlorure et les sels tétracuivriques de M. Sabatier ; tel est encore le trétrachlorure de plomb dû à la notion de la tétravalence du plomb établie var la chimie organique. On sait aussi quelle importance a eue la classification de M. Mendeleeff pour la découverte de nouveaux corps comme le germanium et le scandium.

Parmi les causes directrices des travaux les plus importants faits en chimie, on doit encore compter les perfectionnements des mesures physiques, et les moyens d'action puissants que les progrès de la physique ont mis à la disposition des chimistes. C’est la précision des mesures de densité qui a conduit lord Rayleigh à soupçonner dans l’azote atmosphérique un gaz plus lourd, non contenu dans l'azote de l'azotite d'ammoniaque, et qui, plus inerte que l'azote, a pu être séparé par l’action du magnésium au rouge: la découverte de ce nouveau corps dans l'air, l’argon, due à la collaboration de lord Rayleigh et de M. Ramsay, a eu un grand retentissement.

En ce qui concerne les nouveaux moyens d’investigation, la production des basses températures a devant elle un grand avenir. Grâce à la découverte du point critique et à l’application de la dé- tente, le problème général de la liquéfaction des gaz à été résolu dans toute son étendue, sauf pour l’hélium, comme nous avons déjà eu l’oc-

casion de le dire (page 177). La distillation frac- | 18

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tionnée de l'argon a fourni à M. Ramsay toute une série de gaz satellites, le crypton, le néon, : le métargon, le‘xénon. (Outre ces gaz, l'air atmosphérique renferme encore de l’hélium, ce gaz dont l'analyse spéctralé avait d’abord révélé l'existence dans le soleil êt que M: Ramsay avait découvert dans un minéral rare,‘la cléveïte ; la présence de l'hydrogène à été aussi signalée dans l'air que nous respirons, comme le montrent les récentes recherches de M. A. Gautier. D’après ce que nous en connaissons, la physique et la chimie des basses températures conduiront certainement à des résultats de la plus haute importance. C’est un fait bien curieux que l’aceroissement indéfini de la conductibilité électrique des métaux, à mesure que la température décroit. Peut-être en est-il de même de la chaleur spécifique de certains corps? Aux températures extrêmement basses, les composés exothermiques ne peuvent se décomposer, tandis que les composés endothermiques ne peuvent se former. Comme on l’a dit sous une forme humoristique peu précise: le principe du travail maximum de la thermochimie est entièrement vrai au zéro absolu. Ceci revient à dire que, au-dessous d’une certaine température, variable avec les corps considérés, la réaction se passe dans le sens prévu par . le principe; aussi celui-ci est-il très souvent d’accord avec les faits aux températures ordinaires, tandis qu'il en est autrement aux températures élevées, où,

par exemple, l’acétylène prend naissance malgré l'absorption de chaleur.

La chimie des hautes températures n’est ‘pas moins importante. Le four électrique résultant de l'arc voltaïque employé dans une enceinte close les réalise ; il a été entre les mains de M. Moissan, un

outil incomparablement puissant. L'éminent chi-

miste à pu faire avec lui la synthèse du diamant, préparer un grand nombre de carbures métalliques, et, comme conséquence, obtenir par affinage, à l’état de pureté, des métaux seulement entrevus, comme l'uranium, le chrome, le manganèse, le tungstène et d’autres encore; par l'action de l’eau sur le carbure de calcium s’est développée l’industrie de

l’acétylène. Pour les théoriciens, la chimie des

hautes températures est, nous l'avons vu plus haut, d’une importance capitale : c’est elle qui a amené l'avènement de la mécanique chimique nouvelle, appelant l'attention sur les phénomènes de dissociation:

L'emploi de lélectrolyse dans des conditions plus

précises a été aussi un puissant moyen d'action. Il -suffit de rappeler ici que, dans un appareil convenable et suffisamment refroidi, M. Moissan a obtenu le fluor libre, et, comme conséquence, une foule de dérivés dont un des plus curieux est le fluorure de soufre, gaz inerte, indécomposable par l’eau. Enfin l’emploi des métaux divisés ayant une très grande surface a

‘été le point de départ de travaux importants. Des -

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réactions spéciales, qui ne se manifestent que très faiblement avec des lames, ont lieu facilement quand on remplace les lames par des poudres métalliques dont la surface est considérable : on a là une méthode générale pour la formation directe d’un grand nombre de composés.

Depuis longtemps déjà, on a montré que l’acide sulfurique peut être fabriqué par l'intermédiaire de la mousse de platine, l'acide sulfureux et l’oxygène se combinant ainsi directement, et ce procédé bouleversera sans doute quelque jour la préparation de l'acide le plus important pour l'industrie. On savait aussi que la mousse de platine provoque la réaction directe de l'hydrogène sur divers corps. Partant de là, M. Sabatier a, dans ces dernières années, créé

__ de nouvelles méthodes générales d’hydrogénation

directe par catalyse basées sur l'emploi des métaux divisés; le nickel, récemment réduit de son oxyde, donne des résultats particulièrement satisfaisants. M. Sabatier attribue cette action catalytique du nickel à la formation temporaire d’un hydrure de nickel instable, qui se fait et se défait constamment. Rien n’est plus curieux que ces réactions, et les exemples commencent à être nombreux, en chimie biologique comme en chimie pure, où une petite quantité d’une substance peut jouer un rôle utile pour ainsi dire indéfiniment.