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 j est surtout géométrique et schématique. Gardonsnous 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 dont 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 consé- -quent, 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 détermination 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 parla méthode des densités de vapeur. D'autres méthodes sont aujourd'hui couramment employées; parmi elles, on doit surtout citer celles deRaoult,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 A 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 longues années, la chimie organiques'est contentée de représenter par une formule plane la constitution des corps. Il n'était sans doute dan» la pensée de personne que cela représentait la formede Tédifice isolé, mais c'était une première approximation montrant le nombre des atomes de carbone existant dans une chaîne, avec la façon dont ils étaient reliés les uns aux autres, et la manière dont les diverses fonctions se rattachaient aux atomes do 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 stéréochimie s'est développée. Celle-ci a pour point de départ les travaux cristallographiques de Pasteur^ et a eu pour créateurs M. Lebel et M. vao 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 solution, c'est à la dissymétrie de la molécule qu'il le doit.ATépoquo où Pasteur fit ses travaux, on ne savait pas établir les formules de constitution des corps, c'est-à-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 corpa contint un carbone asymétrique pour qu'il pût pos-

séder le pouvoir rotatoire, un carbone asymétrique correspondant dans la formule de constitution à un atome de carbone uni à quatre restes 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 Bel et van V Hoff précisent en montrant qu'il suffit qu'une molécule possède un atome de carbone asy-» métrique. 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 elle a tout récemment été appliquées avec succès aux dérivés dissymétriques de Tétain et du soufre quadrivalents ; la forme de l'édifice moléculaire dans l'espace a même fait découvrir une nouvelle isométrie stéréochimique indépendante du pouvoir rotatoire et qui a été mise en lumière par les travaux de M. vonBseyer. 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 de stéréochimie : c'est ce qui semble arriver q.uand, par suite de diverses circonstances, comme l'éléva-

tion 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 Purée, 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, et, 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 synthétiquementla 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 tentative»

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 de» 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 Tindustrie et des théories subtiles spéculant sur Farchitecture des molécules.

A côté des vues et des idées théoriques qui guident le chercheur, les nouveaux réactifs contribuent grandement au progrès des sciences expérimentales. Ce ne serait point ici 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 de» 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 Bûchner 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 Talcool 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 ferments 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 rappro* chements 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*hi/drazines ; le point de départ de cette série est un hydrure d'azote, Thydrazine, Az^H*, dont la synthèse a été faite par des voies organiques avant de Tètre par des procédés minéraux. M. Curtius a, de même, déduit des composés diazoïques, Tazimide, Az^H, 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 difficulté qu'où 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 cottiplexes 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, et M. Colson en a fait une étude approfondie. Citons encore, à ce sujet, l'étain capable d'éprouver une modification profonde qui le rend absolument méconnaissable, modification se produisant lentement au-dessous de vingt degrés et conduisant à ce que l'on appelle Vétain 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 toujours une grande valeur, classe les corps d'après leur valence maxima, par rapprt à Toxygène. 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 chlorhydrates de chlorure et les sels tétracuivriques de M. Sabatier ; tel est encore le tétrachlorure de plomb dû la notion de la tétravalence du plomb, établie par la chimie organique. On sait aussi quelle importance a. eue la classification de M. Mendeleef 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, Vargon^ due à la collaboration de lord Rayleigh et de M. Ramsay, a eu un grand retentissement.

En ce qui concerne lôs nouTeaux 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 détente, le problème général de la liquéfaction des gaz a été résolu dans toute son étendue.

La distillation fractionnée 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 Vhélium, ce gaz dont l'analyse spectrale avait d'abord révélé l'existence dans le Soleil et que M. Ramsay avait découvert dans un minerai rare, la cléveïte.

Les gaz rares ont été retrouvés par M. Mourew dans toutes les sources thermales; celles-ci contiennent de rhélium, du néon, de l'argon, du krypton, du xénon et des émanations radioactives, dont elles amènent sans cesse au jour des quantités fort différentes. Il est vraiment curieux de constater que l'hélium est resté longtemps pour nous un corps hypothétique connu seulement par ses raies dans le Soleil, alors que telle source minérale, comme la source Carnot à Santenay , débite par an 17.845 litres d'hélium. C'est un fait important, résultant des recherches de M. Moureu, que dans toutes les sources les valeurs du rapport kryptan-argon sont voisines de celle du même rapport dans l'air, tandis que rhélium varie beaucoup par rapport aux gaz rares du type de l'argon. C'est sans doute que l'hélium provient de la transformation des matières radio-actives, tandis que les autres gaz complète-

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ment inertes n'ont pas varié depuis les premiers %es de la Tenre. Il paraît d'autre part vraisemblable que la teneur de Tair en hélium augmente avec l'altitude, et même que Fhélium doit quitter la Terre pour se répandre dans les espaces célestes. Peu1>ètre qu'à l'altitude de 100 ou 150 kilomètres ne reste-t-il plus dans l'atmosphère que de Thydrogène ^t de rhélium.

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'accroissement indéfini de la conductibilité électrique des métaux, à mesure que la température décroît. 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 Tabsorption de la chaleur.

Des travaux récents de Nernst sont venus apporter des compléments très importants à la mécanique chimique. Le chimiste allemand a été conduit

à la loi suivante : Au zéro absolu, Tentropie de tout corps chimiquement homogène, solide ou liquide, possède une valeur déterminée. Comme il reste une constante arbitraire, on peut supposer que cette valeur est zéro. Il est donc possible, pour les corps indiqués, de parler de la valeur absolue de l'entropie. Entre autres conséquences du théorème de Nernst, signalons la conclusionjque la capacité thermique de tout corps chimiquement homogène, solide ou liquide^ s'approche indéfiniment de zéro, quand la température se rapproche du zéro absolu. Ce résultat surprenant a été confirmé par les mesures que Ton a pu jusqu'à présent effectuer.

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 chimiste a pu faire avec lui la sythèse 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 Télectrolyse dans des conditions plus précises a été aussi un puissant moyen d'action. Il suffit de rappeler ici que, dans un appareil convenable et sufOsamment 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 Teau. Enfin l'emploi des métaux divisés ayant une très grande surface a été le point de départ de travaux importants. Des 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 4e 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 constam-

ment ; entre bien d'autres synthèses il a ainsi réalisé la synthèse des pétroles. Rien n'est plus enrieux 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.

La question de la transformation des corps simples les uns dans les autres est en Angleterre à l'ordre du jour, depuis la découverte incontestée faîte par Ramsay de l'émanation du radium en hélium. Il faut toutefois apporter une grande prudence dans l'interprétation des expériences; ainsi la transformation annoncée du cuivre en lithium sous l'influence du radium n'a pas été confirmée. Peut-être cependant arrivera-t-on quelque jour à constater une sorte d'émiettement des poids atomiques les plus lourds, une dégradation des corps simples par échelons, les atomes les plus légers se formant par la destruction des atomes les plus lourds. En tout cas, de telles idées pjus qu'hérétiques il y a vingt ans, ne paraissent plus absurdes et on admet aujourd'hui que les transformations successives du radium conduisent au plomb.

En attendant on mesure avec une précision de plus en plus considérable les poids atomiques des corps simples. Les nombres simples de jadis font place à des nombres plus complexes. Le poids atomique de l'oxygène étant 5me, celui de l'hydrogène est actuellement 1,008; après lui, c'est l'hélium qui a l-e plus petit poids atomique égal à quatre, La

revision des poids atomiques amène aussi à la découverte de nouveaux éléments. Jadis le didyme fut décomposé en néodyme et en praséodyme; récemment, M. Urbain a montré que Tytterbium s'était formé de deux éléments nouveaux, le néoytterbium et le lutecium. Le chapitre des terres rares s'est considérablement accru, grâce aux recherches de cet éminent chimiste, et on connaît aujourd'hui avec précision les constantes atomiques d'éléments rares comme le dysprosium et Veuropium, Il est vraiment curieux de comparer une table moderne des poids atomiques avec celle que Ton trouvait il y a vingt ans dans les traités. On n'y voit guère de nombres entiers ; ainsi en face du cuivre on trouve le nombre 63,57 et en face du cobalt 58,97.