CHAPITRE I

La théorie atomique ou le Mécanisme.

Lhypothèsc des atomes, défendue autrefois par Lcucippe, Démocrite, Kpicurc, et dans les temps plus récents par Gassendi, fut appliqucîe définitivement à la chimie au commencement de ce siècle par Dalton. Pour interpréter les lois qui président aux combinaisons chimiques, il admit que les masses matérielles qui tombent sous nos sens sont formées de corpuscules très ténus, d'une étendue réelle et d'un poids constant ; que les corps simples renferment dirtérents atomes tous de même espèce et que les corps composés comprennent des atomes d'espèce diverse.

Avogadro apporta bientôt aux idées de Dalton un secours inattendu. En s'appuyantsur les découvertes de Gay Lussac il admit qu'il existe un rapportsimple entre les volumes des gaz et le nombre des molécules qu'ils renferment. D'après lui la seule hypothèse que l'on puisse faire à cet égard c'est d'admettre que tous les gaz renferment, à volume égal, et dans des conditions physiques identiques, le même nombre

de molécules intégrantes (1). Il était facile dès lors de déterminer quel est le poids relatif de la molécule pour chaque corps réduit à l'état gazeux. En cflfet, si le nombre des masses moléculaires est identique dans les volumes égaux de différents gaz, le rapport des densités de ces gaz doit être le même que celui de leurs particules prises isolément. On donna le nom de molécule à la plus petite quantité de matière qui existe à l'état libre.

Mais les poids moléculaires, n'étant, comme tous les poids d'ailleurs, que des mesures relatives, doivent être déterminés d'après une même unité. On a choisi comme terme de comparaison la molécule du corps le plus léger, l'Hydrogène, dont on est convenu de représenter le poids par 2.

Ces poids moléculaires sont-ils, pour les corps simples, l'exacte représentation des poids atomiques? En d'autres mots, peut-on considérer chacun d'eux comme égal au poids d'un atome simple du corps correspondant ? Pour le savoir on examine une série de molécules de composition connue renfermant tel élément. La quantité minimum qui s'y trouve représente le poids de l'atome cherché. La molécule des corps simples en général contient deux atomes. Celle du Mercure cependant n'en a qu'un seul, l'Arsenic et le Phosphore en ont 4, le SoufreG (à 500°) (2).

(1) Journal de physique, t. XXVIII, p. 5S.

(2) Pour les autres corp.-; uon susceptibles d'être réduits à létat gazeux nn a recours à leurs propriétés physiques ou chimiques. Dulong et Petit ont établi par l'expérience que la chaleur spécifique, c'est à-dire la chaleur qu'il faut communiquer à l'unité de poids de ces corps pour élever

Kri employant cette méthode d'investigation, les fliimistcs sont parvenus à découvrir le poids atomique spécifi(|ue de chaque substance élémentaire, et à désif^ncr la nKjléculc du composé par une formule qui indique l'espèce et le nombre d'atomes (|u'elle renferme.

Jusqu'ici nous avons fait connaître dans sa <,'énéralité la théorie atomique, que l'expérience et les découvertes des savants semblent plus ou moins justifier. Nous l'avons confinée sans doute dans des limites étroites, mais notre but était de lui conserver ainsi son caractère d'hypothèse exclusivement scientifique, et de limiter le terrain sur lequel peut régner une entente parfaite entre les philosophes et les hommes de science.

Si, comme le .soutiennent les chimistes, l'hypothèse sur laquelle s'appuie la théorie atomique jouit d'une probabilité vraiment sérieuse, si les lois générales qui régissent les combinaisons des corps sont réellement fondées, nous souscrivons volontiers à la théorie que nous venons d'exposer. Ainsi conçue, elle laisse intact le problème de la nature intime des éléments et de leurs propriétés. Elle affirme uniquement que les masses élémentaires, objet des perceptions sensibles, sont des agrégats de molé-

Icur tomixSrature il'iiii degriS, est en raison inverse des poids atomiques. I,c produit moyen îles clialenrs .«spi/citifiues par les poids atomif(ues rigoureusement déterminés étant éyal A 0,4, ce nombre peut servir A calculer le poids atomique des corps dont la densité de vapeur est encore inconnue. Knfin, une autre ressource est celle que pi-éseuto le fait de Tisomorpliisme, car les corps isomorphes ont en général le niOnie volume moléculaire.

cules invisibles formées elles-mêmes de corpuscules plus ténus. On peut donner à ceux-ci le nom d'atomes en tant que dernières individualités chimiques capables de représenter le corps simple. Il semble aussi très légitime d'employer des formules pour désigner l'espèce et le nombre d'éléments générateurs des synthèses chimiques. Cet emploi n'implique aucune opinion sur l'être du composé ou la manière dont les unités élémentaires persistent en lui. Mais, admises par tous pour figurer les facteurs de la combinaison, ces formules sont-elles aussi l'expression vraie de sa nature intime? Sans renoncer à ces symboles, chacun peut émettre à ce sujet les idées les plus divergentes.

Nous éloignons donc du débat cette première théorie, car nous la croyons à l'abri de toute critique philosophique.

C'est aux savants qu'il appartient déjuger si elle repose sur des bases suffisamment solides.

Mais, de fait, l'atomisme, tel qu'on l'entend communément de nos jours, se prend dans une acception plus large, et dépasse de loin la portée des hypothèses mentionnées. C'est une conception mécanique qui embrasse le domaine de la chimie, de la physique et des sciences en général.

Elle se ramène aux propositions suivantes :

Les atomes do toutes les substances élémentaires sont des masses homogènes ou de nature identique ; leurs propriétés se réduisent uniquement à du mouvement local. Ils ne se distinguent entre eux que par

la (Jiversitd quantitative de leurs masses et des raouvonicnts qui les animent.

Latomo matériel ne possède donc de lui-même aucune activité, mais celle-ci lui vient tout entière du mouvement communiqué. Ainsi l'affinité chimique, les forces de cohésion et de répulsion, les énergies physiques des corps résultent de l'association ou des modifications de ces mouvements atomiques. Les atomes de même masse, quoique toujours séparés par des intervalles plus ou moins grands, s'associent entre eux pour constituer la molécule du corps simple.

Le composé, à .son tour, n'est qu'un agrégat d'atomes appartenant à des éléments différents. II se forme soit par une juxtaposition de molécules libres, soit par un échange partiel ou total des atomes contenus dans les molécules réagissantes. - Loi"sque deux atomes hétérogènes, écrit M.N\'urtz, arrivent dans leur sphère d'action réciproque, ils ne peuvent s'unir sans que leurs mouvements se coordonnent ; il faut qu'il y ait accommodation et cette accommodation est réciproque, elle détermine la forme de la combinaison - (1). En passant à l'état de composé les éléments conservent donc leur être sub.stantiel propre. Seulement, ils prennent des positions relatives diiï'érentes, coordonnent leurs mouvements et déterminent un état d'équilibre nouveau. C'est dans ce changement de position qu'il faut pla-

(1) La théorie atoinifiue, p. 175.

cer la raison dernière des propriétés nouvelles de la synthèse chimique.

^ Il n'y a de changements possibles dans la nature, écrit Helmholtz, que la distribution et l'arrangement divers des éléments dans l'espace, ce qui revient à un mouvement " (1).

En résumé, il n'y a lieu de reconnaître dans l'univers matériel que deux réalités distinctes : la masse homogène et le mouvement local communiqué. La masse reste toujours la même ; le mouvement, au contraire, varie constamment ; il se transmet d'un corps à l'autre et subit des transformations diverses. Ainsi le mouvement que possède un corps à tel moment peut augmenter ou diminuer d'intensité, devenir un mouvement de translation, de vibration ou de rotation, se changer en électricité, magnétisme, chaleur, etc. Mais si l'on considère la quantité globale de mouvement renfermée dans l'univers, cette quantité reste invariable.

Sur les propositions que nous avons énoncées on ne rencontre parmi les atomistes aucune divergence de vues. Cependant l'entente n'est plus aussi complète sur la question de savoir si les atomes chimiques doivent être regardés comme les dernières unités élémentaires, ou comme des produits de condensation d'atomes plus petits. La plupart des partisans de la théorie penchent vers cette dernière hypothèse.

(1) Revue scientififiue, 1870, n° 6.

La thc'oric atomique que nous venons d'exposer clicrchc à s'appuyer sur plusieurs arguments empruntés aux sciences naturelles.

Le premier et le principal se base sur une prétendue doiuiée de la tlicrmodynamiquc. Qu'y a-t-il, dit-on. de mieux établi que la nature de la chaleur^ Elle n'est qu'un sim])lc mouvement (1). Lorsqu'un corps en mouvement vient à rencontrer un autre corps, il se produit de la chaleur. Les expansions et les dilatations sont des mouvements mécaniques qui ont le calorique pour cause déterminante. En un mot, le mouvement se convertit en chaleur, comme celleci se convertit en mouvement, suivant une loi d'équivalence que la science a parfaitement déterminée. .\ son tour, le mouvement vibratoire qui constitue le calorique se transforme en électricité, magnétisme et lumière. Toutes les forces de la nature sont donc réciproquement convertibles, et se réduisent à des modes de mouvement susceptibles de transformation et de transmission d'un corps à l'autre. Far conséquent, la matière des substances diverses du monde inorganique n'est qu'un substrat réceptif de mouvements différents.

A l'effet d'établir soit l'identité de la matière, soit la formation des atomes actuels par la condensation d'une substance primitive, soit la persistance des unités élémentaires dans les composés,

(1) Tyudall. La chaleur comme mode de mouvement, p. 25. — Œuvres de sir H. Davy, vol. Il, p. 11, — Tait. TlitSorio dynamique de la chaleur. — I'. Secchi. I.'unitô des forces physi(|ues, p. 24 ot suiv.

les atomistes recourent aussi à plusieurs faits ou principes de chimie. Nous nous contentons de les indiquer ici ; il sera préférable que nous joignions l'exposé détaillé de ces arguments à l'examen critique que nous en ferons plus tard. Si l'on considère, dit-on, les poids atomiques des corps simples, on remarque aisément qu'un grand nombre d'entre eux répondent à des multiples exacts d'une unité déterminée; une même matière diversement condensée a donc pu donner naissance aux atomes spécifiques. De même si l'on place ces éléments dans un même cadre d'après leur valeur croissante, on constate que leurs propriétés chimiques et physiques se modifient graduellement avec l'accroissement du poids atomique. Ce fait, semble-t-il, conduit à la même conclusion ; car , ici encore , les propriétés des corps dépendraient uniquement de la quantité de matière condensée. De plus, il ressort des expériences de Kopp et de Woestyn sur les chaleurs moléculaires, que les atomes des corps simples associés dans une synthèse chimique y conservent rigoureusement leur chaleur spéciale. N'estil pas légitime d'en inférer qu'ils ne subissent aucune altération dans cette intégration nouvelle ?

Enfin, il existe un fait dont les atomistes font grand état; c'est le cas de métaméric et de polymérie. Les corps polymères sont formés des mêmes éléments, mais en quantité absolue différente. Les métamères renferment non seulement les mêmes éléments mais un même nombre d'atomes de cha-

ouii d'eux. Cependant ces rorps présentent des propriétés caractéristiques. iJe l'avis des atomistes la diversité des polymères relèverait uniquement de la «iraiideur des masses mises en présence; les caractères des métamèrcs tiendraient aux différentes positions relatives des atomes dans l'édifice moléculaire.

On le voit, cette conception des phénomènes naturels est purement mécanique. Tout, dit-on, s'explique scientifiquement par le mouvement local et les lois qui le réjiis.scnt. Néanmoins, .c'est la théorie préférée de nos jours par le grand nombre des savants. Aussi, un célèbre physicien a osé dire sans crainte d'être démenti : « si sur le domaine de la science, le suffrage universel avait une valeur effective, il n'y aurait plus lieu de discuter la question ^ (1).

1 1) Hirn. Notion de la force dans la science moderne, p. 36. — Analyse l'icuientaire de l'univers, p. 57.