CH

On obtient alors i

C Hy

Dans €-2 H,, ces mêmes masses atomiques seront plus éloignées encore de leur état de saturation, car la combinaison ne renferme que 2 atomes d'Hydrogène. Aussi chaque Carbone s'enchaîne à son semblable par trois unités d'action. Il existe entre eux, dit-on, une triple soudure :

Et comme, d'autre j)art, récliangc d'une unité suffit à les river l'un à l'autre, le composé reste susceptible de s'unir encore quatre éh-monts monovalents. - La nouvelle conception, dit Frankland, consiste à admettre que, dans tout élément polyatomiriue, deux des atomicités disponibles peuvent se saturer l'une l'autre ; elles deviennent ainsi latentes « (1).

Cette explication mécanique des synthèses chimiques nous conduit donc à la théorie des soudures et des atomicités latentes. A notre avis elle va même plus loin, elle vient se heurter à la notion de l'aflinité. En etfct, d'aprùs cette hypothèse, l'énergie chimique du carbone, après s'être dépensée en partie sur l'Hydrogène, se reporterait sur le carbone voisin ; mais alors cette énergie se ramène à une simple force de cohésion unissant des atomes homogènes. N'est-ce pas contredire la définition qu'on en donne ordinairement : l'aptitude des contraires à la combinaison ?

Les partisans les plus décidés de l'atomisme souscrivent l'acilemcnt à cette conséquence. Qu'il nous suffise de citer l'un des savants les plus distingués en cette matière, M.Wurtz (2). -On admettait autrefois, écrit-il, que la force chimique no peut s'exercer qu'entre des particules ou des atomes hétérogènes, fjcs chimistes sont revenus de cette idée. Aujourd'hui on est en droit de supposer que les

(1) Cité pai' Rorthelot. Synthèso chimiriuo, \>. 101.

(2) Dictioniiaiie do cliimio, vol. I, p. •151.

aflSnités qui résident dans un atome donné peuvent être satisfaites en totalité ou en partie par les affinités qui résident dans un second atome de la même espèce. •'

Cette assertion ne doit pas étonner. Le mécanisme a sa logique, et si le principe directif des agents matériels consiste dans le mouvement local, l'identité de nature ne saurait faire obstacle à cet échange d'activité. Cependant, malgré cette déclaration, les atomistes ne prétendent nullement bannir du monde matériel toute affinité élective; ce serait se mettre en opposition ouverte avec les faits eux-mêmes. Seulement, pour certaine catégorie de composés, principalement en chimie organique, ils sacrifient l'affinité en vue de sauvegarder l'atomicité. Nous aimons aussi à reconnaître qu'une loi générale peut rencontrer certaines exceptions. Mais pour soustraire un fait à l'application d'une loi, il faut, nous semble-t-il, qu'on y soit forcé par les caractères objectifs et intrinsèques du fait, et que l'explication qu'on en donne ne vienne pas renverser cette loi dûment constatée. Or, à ces deux points de vue la théorie mécanique de l'atomicité paraît en défaut.

Si, dans les cas mentionnés ou dans les cas analogues, la destinée de l'atome est de chercher toujours son état de saturation soit dans une union avec des hétérogènes, soit, en l'absence de ceux-ci, dans une union avec des homogènes, il est bien difficile de concevoir qu'un atome de ce genre reste néan-

moins indiflercnt à le{,'ard de certains corps; et l'on rechercherait en vain dans les autres substances inorf^'aniques la cause qui limiterait cette aptitude.

Mais la théorie des soudures et des atomicités latentes rcpose-t-elle bien sur les laits? Est-elle requise pour justifier l'atomicité^ (1)

Le Phosphore, susceptible de combinaison avec cinq atomes de Chlore, forme néanmoins un véritable composé cliimique alors qu'il s'unit seulement à trois atomes de ce dernier élément : P,, CI3. Dans cette molécule, le Phosphore se trouve représenté par un seul atome; partant il ne pourra dépenser son énergie chimique sur son homogène, et tout le mouvement dont il est animé viendra forcément s'équilibrer avec le mouvement des atomes hétérogùnes du Chlore : d'après rh yj)otlR'se en effet, toute combinaison exige l'équilibre moléculaire ou l'accommodation des mouvements. Nous sommes donc en présence d'une réaction proprement dite, où l'échange d'activités s'établit entièrement entre un élément pentavalcnt et trois atomes hétérogènes, sans laisser de place à une soudure supplémentaire ou ù l'atomicité latente : il faudrait, pour la rendre jiossible, qu'il restât, dans la synthèse formée, un mouvement disponible ou non accommodé, ce qui détruirait précisément la combinaison. Et puisque dans ce cas l'interprétation mécanique de l'atomicité se trouve réellement exclue, pourquoi l'ap-

(1) Ndiis examinons ici cette tliôorio au seul point ilo vue de l'atomicito. Nous verrons plus tai'd si les arguments tiiés îles phénomènes thermiques sont plus concluants.

pliquer encore à C, H^? Pourquoi les atomes homogènes du Carbone , au lieu de se saturer mutuellement par une triple soudure, n'échangeraient-ils pas avec les hétérogènes voisins toute l'activité développée dans cette réaction ? Nous l'avouons franchement, la raison du contraire nous échappe et il nous semble que cette théorie pourrait difficilement éviter le reproche d'être fondée sur une interprétation arbitraire des faits.

Jusqu'ici nous avons examiné surtout des composés doués de pouvoir additionnel : C2 Ha et PhCl3(l); nous ajouterons un cas de combinaison réalisée par des molécules saturées. Soit donc le carbonate calcique Ca C O3. Ce corps, d'après le système atomique, comprend deux parties ; l'une, Ca 0, formée d'un atome de calcium et d'oxygène; l'autre, C O2, renfermant pour un atome de carbone deux atomes d'oxygène. Les deux molécules, dit-on, sont parfaitement saturées : 0=C=0 + Ca= 0 ; le Calcium et l'Oxygène sont en effet bivalents, le Carbone est tétra valent. Comment va se faire l'union de ces deux parties ? A leur rencontre, il s'établit une lutte, au terme de laquelle se réalise l'arrangement suivant :

Ca-0 L'oxygène uni au carbone, attiré vers le calcium,

(1) Une molécule est douée de pouvoir additionnel lorsqu'elle possède des atomicités disponibles en vertu desquelles elle peut sassocier encore un ou plusieurs atomes.

c'clianfîc avec lui une de ses atomicitc*s; l'oxygène «le Ca O n'étant fjlus uni au nuital fjue par une seule atomicité, se lie par l'autre au carltone, qui en a perdu une de son côté. La combinaison se ramène ainsi, non à un échange d'éléments, mais à un échange d'atomicités (1). Tel est le rôle que le mécanisme assigne à cette propriété dans la formation du composé.

On ne saurait en disconvenir, ce rôle est certainement fort ingénieux, mais il n'est personne, croyons-nous, qui ne s'étonnerait de le voir attribuer à des atomes en mouvement. L'enchainement de toutes les masses atomiques dans le nouvel édifice moléculaire s'opère, dit-on, par un échange d'atomicités. A moins de se payer de mots, la chose réellement échangée doit bien être le mouvement; car il s'agit ici d'établir une liaison entre les éléments constitutifs. Voilà donc deux molécules poussées l'une vers l'autre par le mouvement local. Elles se rencontrent et donnent lieu à des chocs moléculaires intenses. Pour déterminer l'union, quatre atomes divisent leurs mouvements, et chacun d'eux en distribue régulièrement une partie sur l'atome voisin qu'il a mission d'enchaîner. Un cinquième, dont le concours, d'après la formule, n'est pas requis pour

(1) Dictionnaire de chimie, p. 453. — .actuellement, pnur oxpliriuer la formation «le ce composé, on admet plutôt que la combinaison de Ca 0 et de C Ot se i>a.sse en présence de l'eau et qu'il se produit une double décomposition entre la ba.-ie Ca (OH)t et l'acide H» C O3 : on obtient ainsi pour résultat final, le carbonate oalci(|ue ot de l'eau. Toutefois, si l'on applique au carbonate l'interprétation mécanique de l'atomicité, on se heurtera nécessairement aux mêmes difficultés.

l'enchaînement des nouveaux associés, conserve impex'tui'bablement le sien! Mille fois la rencontre aura lieu, et, infailliblement, chaque masse atomique jouera le même rôle !

Cette lutte harmonieuse des atomes paraît donc, à bon droit, bien étrange. Il serait plus exact de l'appeler une fantaisie ingénieuse que d'y voir l'explication réelle d'un fait!

Aussi entendons-nous sans étonnement les aveux significatifs des partisans les plus autorisés de la théorie atomique. Après avoir appliqué à certains composés cette théorie de l'atomicité -je sais, professe M. Wurtz, que nous sommes là sur un terrain semé d'hypothèses. J'accorde que des formules de ce genre sont faciles à construire, et que la notion de l'atomicité ainsi étendue aux combinaisons moléculaires est très élastique. On pourrait exiger davantage ^^ (1).

Quoique plus générale, la critique de M. Berthelot n'est pas moins énergique. - Le principal reproche, dit-il, que l'on puisse adresser à la théorie atomique, comme à toutes les conceptions analogues, c'est qu'elles conduisent à opérer sur les rapports numériques des éléments, et non sur les corps eux-mêmes, en rapportant toutes les relations à une unité type nécessairement imaginaire. Elles enlèvent aux phénomènes tout caractère réel, et substituent à leur exposition véritable une suite de considérations symboliques auxquelles l'esprit se

(1) La tliéorie atomique, p. 184.

complaît parce qu'il s'y exerce avec plus de facilité que sur les réalités proprement dites ^ (1).

A nous en raj)porter aux aveux des partisans mêmes de la théorie que nous combattons, nos critiques n'ont donc rien d'exagéré ; et si l'on peut, à bon droit, s'étonner d'une chose, c'est de voir une hypothèse obtenir un assentiment si universel, quand, pour le réclamer, elle se présente d'une manière aussi hésitante, et se couvre aussi mystérieusement des voiles d'un - type imaijinaire auquel on semble espérer peu de substituer une entité réelle.

La Combinaison. Si on triture intimement de la fleur de Soufre avec de la limaille de fer excessivement ténue, on obtient une poudre jaunâtre qui paraît homogène, mais, à l'aide d'une loupe, on distingue l'un et l'autre de ces deux éléments; on arrive même à les séparer au moyen d'un aimant, qui s'empare de la limaille de fer et laisse le Soufre intact. Les propriétés des corps ne sont nullement altérées, il y a simplement mélange. Si, au contraire, on chauffe ce mélange jusqu'au point de fusion, on obtient une combinaison dans laquelle le microscope ne nous fera jamais découvrir qu'une seule matière. Celle-ci ne subit plus l'action de l'aimant; elle n'a aucun des caractères de ses constituants, mais elle présente un ensemble de propriétés durables, qui

(1) La synthôso chimique, j). 167.

lui appartiennent et la caractérisent comme une nouvelle individualité. Il s'est passé un phénomène chimique (1).

L'apparition, dans le composé, de propriétés nouvelles, tel est le premier trait caractéristique de la combinaison. Les chimistes en mentionnent plusieurs autres. Ce sont, par exemple, les lois de poids qui réiiisscnt les réactions , lois constantes qui ne se vérifient aucunement dans les actions physiques. Nous devons citer ici les trois lois suivantes : 1° Les corps se combinent en proportions fixes et invariables ; 2° Quand deux corps se combinent en plusieurs proportions, la quantité de l'un d'eux étant supposée constante, il faut doubler, tripler, etc., celle de l'auti^e, pour passer du composé qui en renferme le moins à ceux qui en renferment davantage ; 3° " Les chiffres qui expriment les rapports suivant lesquels un certain nombre de corps s'associent avec une quantité constante d'un même élément, expriment aussi comme tels, ou multipliés par un coefficient très simple, les rapports suivant lesquels ces mêmes corps s'associent entre eux. ->

Enfin, un troisième indice, c'est la grande quantité de chaleur développée pendant toute la durée de l'action chimique. Avant d'examiner si la conception mécanique fournit une explication vraiment suffisante de ce fait et de ses circonstances, il importe de bien se rappeler que pour tout mécaniste le composé consiste uniquement en un groupement

(1) Grimaux. Chimie iuorgauii|ue, p. 3.

d'atomes équilibrés. Kn d'autres termes, pour s'associer et f'urmcr une synthèse, les éléments enchevêtrent leurs mouvements respectifs et les coordonnent sans subir aucune altération. D'aprùs le physicien Dayuin, l'alisencc de toute niuditication dans les masses atomiques serait même un fait hors de doute : - la constance dans les propriétés des produits, quels que soient les moyens employés pour les obtenir, les lois mêmes qui régissent les combinaisons, l'identité de propriétés des substances que l'on sépare des corps composés formés, quand on en fait l'analyse, montrent, dit-il, que dans ces migrations les parties premières des corps n'ont pas subi d'altérations. Autrement les résultats ditïéreraicnt... et les substances sorties de ces réactions variées ne présenteraient plus les mêmes propriétés ^ (1).

Voyons maintenant ce qu'il en est.

Les lois de poids.

Pour la plupart des chimistes, le véritable fondement de ces lois serait l'indivisibilité physique des atomes. - Si les corps sont indéfiniment divisibles, dit un éminent chimiste, on ne conçoit pas comment il peut se faire qu'ils ne se combinent pas suivant toutes proportions de poids, ou toute proportion de volume - (2). Tous les défenseurs de l'atomisme partagent cet avis et regardent cette raison comme seule explicative de ces lois.

Ce n'est pas le moment de faire la critique de

(1) Traité de physique, p. A~.

(2) Henry. Précis de chimie générale. .

cette opinion. Mais, quelle qu'en soit la valeur, il sied mal au mécanisme d'invoquer un fait inconciliable avec ses principes. Qu'une matière partout homogène , livrée aux caprices du mouvement , forme des masses atomiques les plus diverses, qui toutes, néanmoins, jouissent d'une égale indivisibilité, c'est, ce nous semble, quelque chose d'inintelligible. Le P. Secchi (1) se contente d'affirmer que jusqu'ici l'on n'a pas fourni la raison de la diversité des poids atomiques. Vraiment, y a-t-il lieu d'espérer qu'on la découvrira un jour à la lumière de la théorie mécanique?

D'ailleurs, la constance des atomes fût-elle justifiée, l'existence même des lois resterait encore une énigme. Sans doute il est toujours facile d'affirmer que dans la constitution de la molécule d'eau le mouvement local ne réunira jamais qu'un seul atome d'Ox^'gène et deux d'Hydrogène. Affirmer le fait n'est cependant pas l'expliquer. Et l'on serait heureux de connaître pourquoi l'équilibre interatomique ne peut s'établir, malgré les variations incessantes du mouvement, qu'entre telles ou telles portions déterminées de matière.

Les phénomènes thermiques .

Les défenseurs du mécanisme ont également tenté un essai d'explication des phénomènes thermiques qui accompagnent les réactions. Plusieurs rappoi"tent le dégagement de chaleur au simple frottement des

(1) Unité des forces physiques, p. 133.

molécules réagissantes. Cette explication ne plaît pas au P. Sccchi. -Le frottement, dit-il, étant simplomont une partie du travail moteur qui, dans nos machines, devient travail résistant, nécessite constamment l'intervention d'une cause prcmiôre; dans le cas particulier des actions chimiques, le frottement ne peut être regardé comme principe initial do mouvement, puisque son existence suppose l'action préala])le d'une force. Une semblable hypothùse nous enfermerait dans un cercle vicieux. - Selon lui, la cause réelle se trouve dans l'intensité des chocs subis par les masses, et dans les changements qui se produisent, au moment de la combinaison, dans les atmosphères des atomes élémentaires (1). Kli l)ien! appliquons cette h^-pothèse à un phénomène tliermiquc détorminf'. La formation de 18 grammes d'eau à l'état gazeux, donne naissance à un dégagement de chaleur de 57 calories. Or la tliormodynamique nous apprend qu'une calorie répond à une force capable d'élever 425 kilogrammes à un mètre de hauteur, en une seconde. Le caloriqu(^ (l('gagé dans cette réaction aurait ainsi pour équivalent 24,125 kilogrammètrcs. Si l'on attribue à ce phénomène une origine purement mécanique, cette énorme force tiendrait donc uniquement à la variation de position de IS grammes de matière et des atmosplières (|ui les environnent (2)!

(1) Unité (les forces pliysiciues. chap. XIV. — Voir Berthelot. Mocaiiiqiio cbimiciue, p. XXVII.

(2) Cfi'. Stallo, concepts of modéra physics.

Il serait peut-être téméraire d'affirmer qu'il y ait une impossibilité absolue à ce qu'un effet aussi prodigieux relève de la cause assignée. Néanmoins, pour peu que l'on examine la quantité de chaleur qui se développe au choc de masses sensibles très considérables, on comprend aisément combien il y a peu d'analogie entre ces phénomènes d'origine mécanique et le phénomène décrit. La vitesse des atomes et l'intensité de leur mouvement devrait dépasser tout ce que les imaginations les plus puissantes peuvent se représenter, et certes, l'expérience est loin de confirmer une telle fiction.

La combinaison et Je mélange.

Enfin, quoi qu'en disent les atomistes, si les synthèses chimiques se réduisent à un simple assemblage d'atomes, la combinaison ne saurait différer essentiellement d'un mélange. Sans doute l'action chimique se passe entre atomes ou molécules, tandis que le mélange se fait entre des masses de toutes grandeurs ; mais il n'y a là qu'une différence quantitative ou de degré. Les combinaisons, dit-on, sont réglées par des lois de poids qui ne sont pas applicables aux actions phj^siques. C'est un fait incontestable, mais elles révèlent les conditions spéciales de la réaction, sans montrer aucunement ce qui différencie essentiellement les corps combinés des corps simplement mélangés. Veut-on recourir aux propriétés nouvelles du composé? on pourra peut-être y trouver une variation dans l'intensité ou la direction des mouvements. Cependant si les atomes

passent inaltért's dans les synthèses, s'ils chanj^ent siniplonicnt de position, comment les différencier autrement des atomes mélangés, que par la quantité de mouvement qui les unit? On le voit, toutes ces considérations ne légitiment qu'une simple distinction aocidcntcllo.

Mais les partisans de cette théorie sont amenés à des affirmations plus étranges encore : les atomes, dit-on, ne subissent aucune altération dans les composés où ils se trouvent engagés. Or voilà ce qui nous semble réellement insoutenable, et en contradiction avec les faits eux-mêmes. Qu'y a-t-il, en effet, de plus nianifcsto que le changement de propriétés produit par la combinaison chimique? Faut-il d'autre exemple que celui du Chlore et du Sodium? Le premier corps est naturellement gazeux, d'une odeur suffocante, et d'une couleur verdâtre ; le Sodium, au contraire, est un métal de la blancheur de l'argent et sans odeur. Combinez ces deux corps et vous obtiendrez un sel blanc, le sel de cuisine, dont les caractères diffèrent si profondément de ceux de ses composants. Or, ces propriétés nouvelles où sont-elles, sinon dans les masses combinées? C'est bien le composé qui s'en trouve réellement affecté. Comment donc les masses atomiques pourraient-elles conserver leurs propriétés individuelles, puisque, en définitive, toute la réalité du composé, consistant dans les atomes, et uniquement en eux, doit être le sujet des changements intervenus?

Pour éluder la difficulté, les mécanistes invoquent souvent ce qu'ils appellent la neutralisation des propriétés : les éléments garderaient dans |la synthèse leurs caractères propres, seulement, à raison du voisinage de leurs associés, ils ne pourraient se manifester de la même manièi^e qu'à l'état libre. Vaine échappatoire, nous semble-t-il, car les caractères individuels, persistant réellement, doivent se révéler nécessairement, surtout dans la théorie mécanique, où tout est znouvement, à moins d'admettre que nous soyons dupes d'une illusion, lorsque nous attribuons des propriétés nouvelles au composé. D'ailleurs, cette dernière hypothèse ne se soutient pas en présence des faits de la thermochimie. En effet, d'après un principe indiscutable, " toute perte de chaleur est une perte d'énergie. - Pour le mécanisme, l'énergie c'est le mouvement. Dès lors, cette dépense énorme de calorique et même d'électricité, qui se répartit entre les corps ambiants, accuse une perte proportionnelle de mouvement subie par les masses réagissantes. Les propriétés des atomes élémentaires, fussent- elles même interprétées mécaniquement, éprouveront infailliblement des modifications profondes.

Loin donc de fournir, comme il le prétend, une explication simple et scientifique des synthèses naturelles, le mécanisme se trouve impuissant à en déterminer les conditions et à en expliquer les phénomènes concomitants, autant qu'il est incapable de rendre compte de leur nature nouvelle.

- ôl

La récurrence des combinaisons. Le monde inor- <,'aniquc prësente un dernier fait dont on aime naturellement à rechercher les causes : c'est la récurrence des mêmes corps chimiques. Dans la nature se réalisent sans cesse des combinaisons nombreuses, que le chimiste renouvelle pour la plupart à son jrré dans son laboratoire. Ces édifices moléculaires à leur tour se désaj^règcnt constamment, soit pour rendre leurs éléments à l'état de liberté, soit pour se livrer à des évolutions nouvelles. Néanmoins, malgré le travail incessant dont l'univers matériel est l'objet, toujours se manifestent à nos regards les mêmes espèces chimiques, élémentaires ou composées. Si étrange qu'il paraisse à prcniiôi-e vue, oc l'ail n'en est pas moins indéniable. Sans nous occuper actuellement de la nature intime (les substances inorganiques, voyons à quelles condi- (ions poui-rait s'expliquer cette récurrence invariable.

Supposez d'alwrd les différents corps de la nature dépourvus de ces aptitudes spéciales que les chimistes appellent les affinités électives : les associations les plus bizarres et les plus désordonnées se réaliseront à chaque instant ; les prévisions du savant perdront aussitôt cette assurance et cette certitude qui lui permettent de se diriger si facilement à travers le dédale de ses réactions.

Supprimez les lois de poids, si fixes et si inva-

riables : que de milliers d'espèces les plus variées ne se produiront-elles pas au hasard, dans les circonstances si diverses où les corps exercent leur activité !

Lois de poids et affinité, ce sont bien deux conditions indispensables au maintien de l'ordre actuel.

Il en est encore une troisième. Comme toute synthèse présente des propriétés nouvelles, le retour des éléments à l'état de liberté et le recouvrement immanquable, dans cet état, de leurs caractères distinctifs primitifs, ne se comprendraient pas, semble-t-il, s'il n'existait dans le composé une cause capal)le de déterminer différemment l'action des agents extérieurs. Cela posé, si ces conditions sont reconnues nécessaires et suffisantes — et tout atomiste, croj'ons-nous, partagera facilement cet avis, — justifier le fait de la récurrence des corps revient à justifier les conditions mentionnées.

Or ici, de nouveau, le mécanisme révèle son impuissance. Nous ne reviendrons plus sur les lois de poids ni sur l'affinité ; la critique que nous avons faite de l'interprétation mécanique de ces faits nous a montré suffisamment la faiblesse de la théorie. Mais la troisième condition mérite une attention spéciale. De prime abord, on serait tenté de croire que le retour des éléments ne soulève aucune difficulté. Puisqu'ils conservent leur être individuel dans l'édifice moléculaire du composé, la simple séparation des atomes associés suffira, semble-t-il, pour rendre à chacun son état primitif. L'explication de ce fait, apparemment si facile, se complique ce-

— ,lù —

pendant dès qu'on veut la mettre en liarmonic avec l'cnscrable du système.

Kn effet, deux liypothèses s'offrent ici : ou bien les atomes demeurent inaltérés dans la synthèse, ou bien ils y revêtent des propriétés nouvelles. Si le mécanisme choisit la première, il expliquera peutêtre le retour des éléments à leurs propriétés primitives, mais il rendra inintelligible la combinaison elle-même et l'existence des caractères nouveaux qui en sont le résultat. S'il accepte la seconde, il se met, comme nous l'avons montré plus haut, dans rinipossibilit(; de léjzitimcr le fait en question. D'une part les atomes combinés se trouvent dépouillés de leurs propriétés natives; de l'autre, à raison même de leur identité essentielle, ils n'ont aucune aptitude spéciale à recevoir telles ou telles propriétés déterminées. Il paraît très légitime d'en conclure que, même à l'état libre, les atomes pourront manifester des caractères très divers et profondément différents de ceux qui les distinguent actuellement. Pourquoi faudrait-il rpie l'agent extrinsèque qui vient enlever à une molécule un ou plusieurs de ses constituants pour les entraîner dans |son orbite, communique toujours aux autres leur mouvement primordial? - On se demande , ilit avec beaucoup d'à propos M. Domct de Vorges, comment il se fait que certains tourbillons qui déterminent la nature des corps simples, soient tellement permanents qu'ils se retrouvent toujours les mêmes, après s'être mêlés et enchevêtrés les uns dans les autres. La fixité des

essences matérielles semble bien peu compatible avec cette variabilité et cette communicabilité qui est le caractère propre du mouvement local - (1).

Art. II. Le Mécanisme en Physique.

§ 1. Les faits de l'ordre physique.

La forme cristallme. Les corps, d'après les divers degrés de température ou de pression auxquels ils sont soumis, peuvent se trouver dans trois états différents : à l'état solide, à l'état liquide, à l'état gazeux. Lorsqu'ils passent lentement, et à l'abri de toute cause perturbatrice , d'un état inférieur à l'état solide, la plupart d'entre eux prennent des formes polyédriques en conservant dans leurs parties une symétrie parfaite ; leurs particules se disposent régulièrement les unes vis-à-vis des autres et constituent des séries rectilignes. C'est le phénomène de la cristallisation.

Les cristaux sont donc des polyèdres, c'est-à-dire des masses terminées par des faces aux contours géométriques, résultant de l'accumulation régulière de lames planes très minces, superposées et juxtaposées.

Un même corps peut revêtir des formes cristallines très variées, mais quelque nombreuses que soient ces formes extérieures, toutes se font remarquer par une symétrie fondamentale, et dérivent

(1) La mctaphysi(|ue en présence des science.";, p. 119.

d'une forme unique qu'on appelle forme primitive. C'est elle qui caractérise les espèces cristallines. Klle se détermine par le nombre de ses faces et la valeur des angles dièdres sous lesquels ces faces se coupent.

L'ensemble de ces formes primitives se répartit en six groupes ou systèmes cristallins. Ce sont autant de cla.ssifications génériques comprenant chacune un certain nombre d'espèces minérales.

Mais ce qui intéresse le plus dans la cristallographie, c'est la loi de l'abbé Ilauy : - A l'identité de composition chimique correspond l'identité de forme primitive, et la différence de composition chimique entraine la diflerencc de forme primitive. ^ Toutefois, pour bien comprendre le sens précis de cette loi, il importe de déterminer soigneusement la formation même du cristal.

La structure cristalline comporte nécessairement deux choses : l'orientation commune des particules et leur équidistance dans une même direction. Pour expliquer ces faits, les minéralogistes en général croient devoir attribuer à la molécule elle-même la forme spécifique du cristal entier. Selon M. de Lapparent - les travaux de Bravais auraient même démontré que l'état cristallin n'admet d'autre raison physique '^ (1).

En réalité cette hypothèse rend parfiiitcment compte du phénomène. Etant admis que toutes les

(1) Cour.'! (le mini^ialngie, p. S.

molécules ont la même structure cristalline, la même densité , on comprend aisément qu'elles ne seront bientôt plus soumises qu'aux attractions mutuelles qui sollicitent leurs centres de gravité; à une distance déterminée de ces centres, la sollicitation deviendra nulle et l'équilibre s'établira. Toutes les molécules se trouveront ainsi orientées de la même manière, et seront à égale distance l'une de l'autre.

En résumé, la cristallographie nous apprend que, dans la nature, la molécule de chaque corps appelée communément ^ l'individu chimique ^ possède sa forme cristalline spécifique (1).

A première vue, cette loi générale paraît être contredite par les cas de polymorphisme et d'isomorphisme.

Comme le nom l'indique, le polymorphisme est la possibilité pour une combinaison chimique de se présenter soit, dans différents systèmes, sous plusieurs formes cristallines incompatibles, soit, dans un même système, sous des formes qu'on ne peut faire dériver l'une de l'autre par des lois simples.

De l'avis de M. de Lappai'ent, le polymorphisme s'expliquerait ou par la différence intrinsèque des polyèdres moléculaires, ou par la variabilité des groupements qui donnent naissance au cristal. Mais le fait, dit -il, que cette dernière cause doit intervenir dans le plus grand nombre de cas, se laisse

(1) Pour les coi'ps simples, largumeut conserverait toute sa force alors même qu'où attribuerait la forme spécifique à l'atome, car tous les atomes il'uu élément sont homogôuos.

soupçonner si l'on s'attache ù cette consiilération que la forme la plus symétrique est presque toujours une forme limite de celle qui l'est le moins (1). Dans cette h^-pothèse la molécule conserverait donc sa structure propre, et la diversité de formes provienrlrait du groupement diH'ércnt de ces mêmes molécules. La première interprétation, d'après laquelle il existerait une différence dans le polyèdre moléculaire, n'est peut-être pas inconcilial)le avec la loi |,'énéralc. En effet, il y a lieu de se demander si la molécule reste bien identique à elle-même dans ses formes diverses. De fait, on constate que les formes d'une substance polynKjrphe se distiny:uent entre elles par leurs propriétés physiques et chimiques. L'isomorphisnie est la propriété qu'ont certains corps de composition différente de cristalliser dans les mêmes formes, ou du moins dans des formes très rapprochées. Xotis devons distinguer ici deux cas. Les corps isomorphes dont la forme est identique cristallisent dans le s.ystème cubique. Dans ce cas, l'isomorphisme ne prouve ni pour ni contre la loi. Dans la ditt'érenciation des formes cristallines, le cristallographe n'a d'autre critérium que les axes et les angles dièdres. Or ceux-ci sont nécessairement égaux dans ce système. Partant, il se trouve impuissant à se prononcer sur l'identité ou la diversité do ces formes. S'il s'agit de corps isomorphes qui cristallisent dans les cinq autres systèmes, il semble

(1) Ouv. cité, p. 279. — Voir Mallaid. Phénomènes opti<|ues anormaux.

permis d'affirmer que l'isomorphisme ne comporte qu'une similitude de formes et non une véritable identité.

D'ailleurs cette similitude a sa raison d'être dans l'analogie de ces corps. Les sulfates, par exemple, du groupe Magnésien, qui cristallisent sous des formes rapprochées, ont tous la même formule moléculaire, et ne se différencient entre eux que par des éléments appartenant à une même famille naturelle.

La densité. Les corps occupent tous dans l'espace un certain volume, mais, pris à volume égal, tous n'ont pas le même poids. Les phj'siciens dans l'évaluation des poids des corps ont pris l'eau comme unité <le mesure, et ils appellent densité, ou poids spécifique, le poids du volume d'un corps liquide ou solide rapporté au poids d'un même volume d'eau, à une température et sous une pression communes. Or l'expérience démontre que chaque corps a une densité vraiment spécifique (1).

L'état naturel. La plupart des substances inorganiques changent d'état selon les conditions physiques. Plusieurs corps solides deviennent succes-

(1) Voir le tableau des poids spécifiques des solides et des liquides. Daguia. Traité élémentaire de physique, p. 197.

sivcmcnt, par une augmentation de chaleur, liquides ou gazeux, et reviennent ensuite, par le refroidissement, à leur état primitif. L'hydrogène lui-même, réputé longtemps comme un gaz permanent, a pu se liquéfier à une température très basse. Néanmoins, dans les circon.stanccs ordinaires de pression et de température, les corps ont chacun leur état naturel et constant; celui-ci dépend de la cohésion qui s'exerce entre leurs dernières particules. Ainsi tel corps est liquide, tel autre est gazeux, tel autre est solide.

Propriétés acoustiques. Quand les molécules d'un corps élastique ont été dérangées très peu de leur position d'é(|uilihre, elles y reviennent dès qu'elles sont abandonnées à clles-niémcs , dépassent cette position, en vertu de la vitesse acquise, pour y revenir de nouveau et s'y arrêter après avoir accompli un certain nombre d'oscillations d'amplitude décroissante. Ces oscillations, quand elles sont très rapides, se nomment vibrations, et donnent naissance au son (1). Les propriétés acoustiques des corps varient donc avec leurs propriétés élastiques et leur structure moléculaire, car il est clair que la nature de ces mouvements alternatifs ou vibrations doit varier avec l'élasticité et la structure moléculaire du corps qui oscille.

(1) Ouv. cité, p. 511.

Propriétés calorifiques. Le coefficient de dilatation d'un corps solide, liquide ou gazeux est, en général, l'accroissement que prend l'unité de volume de ce corps, lorsque sa température s'élève de 0° à 1°. Ce coefficient diifère d'une substance à l'autre, mais il reste constamment le même pour une substance déterminée.

On a longtemps admis que tous les gaz se dilatent de la même manière pour une même variation de température, mais la loi de Gay-Lussac, qui énonce ce rapport, n'est qu'une loi limite. Il en est ainsi de la loi de Mariotte, d'après laquelle, la température restant la même, le volume d'un gaz quelconque serait en raison inverse de la pression. Les expériences de M. Pvégnault ont en effet démontré que les coefficients des masses gazeuses difi'èrent réellement les uns des autres, quoique de quantités extrêmement petites, qui s'accentuent de moins en moins, à mesure que les gaz s'approchent de leur état gazeux parfait (1). Il est donc permis d'affirmer que tous les corps indistinctement ont leur coefficient spécifique de dilatation.

La chaleur spécifique. Si l'on prend pour unité de chaleur la calorie, c'est-à-dire la quantité nécessaire pour élever d'un degré la température d'un kilogramme d'eau, on reconnaît qu'il faut commu-

(1) Daguiu. Traité élémentaire de physique, vol. 11, p. 1(ÎS et 223. Auuales de chimie et de physique, 3= série, t. V, p. 08.

iiiqucr aux masses ép^alcs de divers corps, un nombre (lillerent de calories pour que leur température varie d'un degré. En un mot, les corps se diversifient par leur capacité calorifique ou leur chaleur spécifique.

Température de fusion ou de vaporisation. \ pression constante, tout corps entre en fusion à une température déterminée, invariable, qui lui est propre. Mais l'action de la chaleur sur la matière peut au.ssi la liiirc passer de l'état liquide à l'état aériformc, produire le phénomène de vaporisation ou d'ébuUition. Or, pour une pression donnée, la vaporisation ne commence qu'à une température fixe et spéciale pour chaque substance.

Chaleur latente de fusion et de vaporisation. Pendant toute la durée de ces pliénomènes, quel que soit le calorique communiqué au corps , la chaleur sensible de celui-ci reste constamment la même. Le nombre de calories absorbées par un kiloliramme de ce corps, pour passer sans élévation de température de l'état solide à l'état liquide, ou do celui-ci à l'état gazeux, mesure sa chaleur latente de fusion ou de vaporisation. Ce nombre varie d'une substance à l'autre.

La coiiductibilitc. La vitesse avec laquelle la chaleur se transmet à travers un corps, dépend aussi de sa nature, ou, comme s'expriment les physiciens, la conductibilité des corps est spi-cifique.

Le pouvoir absorbant et émissif. Ces ileux propriétés présentent également des caractères distinctif's. pAposez en effet, de la même manière, et à une

même source de chaleur, des substances différentes, chacune d'elles en absorbera des quantités diverses. De même, à température et à surface égale, chacune en émettra une quantité spéciale. Il v a donc lieu de leur attribuer un pouvoir absorbant et émissif spécifique.

Phénomènes optiques. Les raj^ons lumineux qui tombent sur un corps poli se partagent en deux parties ; les uns pénètrent dans la masse, les autres se relèvent comme repoussés par la surface. On dit alors qu'ils sont réfléchis. Les uns le sont d'une manière régulière, les autres le sont dans toutes les directions autour du point d'incidence.

Réflexion. Pour un même corps, l'intensité de la lumièi^e réfléchie régulièrement, augmente avec le degré de poli et avec l'angle d'incidence que forment les ra3'ons avec la surface réfléchissante. Mais pour des corps de nature différente, polis d'ailleurs avec le même soin et ayant le môme angle d'incidence, l'intensité varie selon la substance (1).

On constate aussi des différences pour le phénomène de diffusion en tous sens.

La réfraction. Lorsque les rayons lumineux passent obliquement d'un milieu dans un autre, ils éprouvent une déviation, à laquelle on a donné le nom de réfraction. Or cette déviation change néces-

(1) Jaraiu. Cours de physique, vol. Ht, p. 24 et suiv.

saircmcnt avec la substance qui fait fonction do milieu. C'est ce qu'exprime clairement la loi de la réfraction sim[)le énoncée par les physiciens : - Quelle que soit l'oljlifjuité du rayon, le sinus de l'angle d'incidence et le sinus de l'angle de réfraction sont dans un rapport constant pour deux mêmes milieux, mais variable si les milieux changent " (1).

La co«/eî<r des corps est produite par l'extinction de certaines parties de la lumière blanche, et par la réflexion des autres parties non éteintes. Ceux qui les réfléchissent toutes dans les proportions voulues sont blancs, ceux qui n'en réfléchissent aucune sont noirs. Entre ces deux limites extrêmes se présentent une infinité de nuances, suivant que les corps réfléchissent plus ou moins certaines parties et éteignent les autres.

En réalité aucun corps ne peut être coloré indépendamment de la lumière; la couleur d'un objet peut même varier soit avec la source de lumière, soit avec le milieu, et paraître successivement rouge, orangé, jaune, etc. Mais il n'en est pas moins vrai que les corps ont la propriété naturelle il'absorber ou d'éteindre telle ou telle partie d'un faisceau lumineux, et de renvoyer à l'œil de l'observateur telle ou telle autre non absorbée. De la sorte, dans les circonstances ordinaires, chaque corps a sa couleur naturelle.

Le spectre d'émission et d'absorption. - Si l'on

(I) .lamiu. Cours de physique, vol. III. p. 62.

reçoit dans une chambre obscure un faisceau de lumière solaire, à travers une petite ouverture prati- (juée dans le volet, ce faisceau tend à former une image ronde et incolore du soleil; mais si Ton interpose sur son passage un prisme disposé horizontalement, le faisceau, à l'entrée et à la sortie du l>risme, se réfracte, et, au lieu d'une image ronde et incolore, on reçoit, sur un écran éloigné, une image oblongue et colorée des teintes de l'arc-encicl. Newton a donné à cette image le nom de spectre solaire " (1).

En examinant le spectre solaire ainsi obtenu, on remarque qu'il est coupé par des raies sombres qui forment comme autant d'intervalles dans la bande brillante, et qui occupent dans le spectre une position bien définie. Ces raies tiennent à ce que certains gaz ou vapeurs placées sur le trajet de la lumière solaire absorbent une partie des radiations lumineuses. Ce sont des raies d'absorption.

L'expérience a établi que les raies brillantes produites par un gaz incandescent et les raies obscures tracées dans le spectre d'une lumière qui traverse ce même gaz, occupent dans le spectre des places absolument identiques. Le spectre d'émission n'est donc que le spectre d'absorption renversé.

La lumière nous fait ainsi connaître la nature d'un corps de deux façons; parles rayons lumineux (ju'il émet directement, et par l'absorption de cer-

(1) Ganot. Traité élémentaire de physique, p. 495.

taines ondes du faisceau lumineux, que ce même corps détermine.

Les {*az do différente nature et les vapeurs des corps qui sont habituellement à l'état solide ou liquide, donnent lieu à des systèmes de raies soit obscures soit lumineuses, qui sont propres à chacun de ces corps, et qui diffèrent de l'un à l'autre (Il

Les propriétés électriques. Lorsqu'on approche de certains corps légers un cylindre de verre que l'on a énergiquement frotté avec une étoffe de laine, on remarque que ces corps sont fiicilemcnt attirés par le cylindre, s'y attachent et finissent bientôt par se séparer de lui par l'effet d'une répulsion qui, après le contact, succède immécHatcmcnt à l'attraction. On

(1) Quand on veut obtenir le spectre d'un mâlal engagé dans une combinaison, il est essentiel d'opérer à une température suffisamment élevée pour que le métal soit mis eu liberté. S'il n'en était pas ainsi, le spectre serait celui de la combinaison, car celle-ci possède un spectre propre. C'est ce que M. Mit-sclierlich a d'al)ord montré sur divers chlorures métalliques volatilisés dans une flamme d'ncido chlorydriquo (Annales de chimie et de physique, 3° série, t. LXIX, p. 169). M. Diacon a opéré également sur de nombreux composés; tous ont déterminé un spectre spécial. Les chlorures ont donné un spectre dift'érent de celui de leur métal, mais on pouvait distinguer cependant certaines raies spéciales ù. ce métal (Revue citée, l" série, t. VI, p. 5). M. Dilbits, de sou cùté, a trouvé que les gaz composés fournissaient aussi un spectre caractéristique, tout comme les gaz simples. • On voit, écrit Daguin (Traité de physique, t. IV, p. 253), que les spectres des métaux publiés par divers physiciens ne sont caractéristiques de ces métaux que dans les conditions où lus expériences ont été faites, et particulioroment il la température qu'ils ont employée... L'influence de la température et celle de l'état de combinaison sont surtout àconsidérerdans les recherches sur les raies caractéristiques des métalloïdes. Il faut toujours opérer A de hautes températures pour détruire les combinaisons étudiées. -

(lit alors que ces corps ont été éleclrisés et on désigne sous le nom d'électricité la cause de ce phénomène.

L'électricité s'appelle statique ou dynamique selon qu'elle se manifeste sous forme de courants ou à l'état de tension.

Au point de vue des propriétés électriques, les corps se partagent encore en bons ou mauvais conducteurs, d'après l'aptitude qu'ils possèdent de transmettre aux corps voisins l'électricité développée en eux, ou de la retenir dans leur masse. De fait, il n'y a point de substance qui ne puisse être élcctrisée, mais il y a des corps isolants ou conducteurs, c'està-dire des corps qui gardent leur vertu électrique et d'autres qui la perdent. - La faculté de conduire l'électricité, dit M. Jamin (1), n'est point une propriété dont les corps sont absolument doués ou absolument dépourvus; on peut dire qu'ils la possèdent tous mais à des degrés extrêmement divers, et on peut les ranger dans une série à peu près continue, par ordre de conductibilité décroissante, depuis ceux où elle est la plus grande et qui sont les meilleurs conducteurs, jusqu'à d'autres où elle n'est plus sensible et qui sont les substances isolantes : on verra que généralement la faculté conductrice est une propriété inhérente à la nature même des corps, mais cela n'est pas absolu et l'état moléculaire a ici une influence considérable. "

Propriétés magnétiques .

On donne le nom général A' aimant à tout corps

(1) Cour.s de iihysique, vol. I, p. 361.

qui a 1.1 propriété dattircr la limaille de fer. Certains corps possèdent naturellement cette propriété et s'appellent des aimants naturels. D'autres, tels que l'acier ou les échantillons de fer plus ou moins pur, peuvent la recevoir à l'aide de certains procédés et devenir ainsi des aimants artificiels.

On entend par ma<,'nétisme l'ensemble des phénomènes auxquels donnent lieu les aimants.

D'une manière cénéralc, il est permis d'affirmer que toutes les substances de la nature sont sensibles à l'action magnétique, et que les corps présentent à ce point île vue des aptitudes très différentes. MM. Plucker (1) et Faraday (2) ont en effet opéré sur un très grand nombre de substances solides et liquides, et malgré la diversité des méthodes employées , tous deux sont parvenus à établir que chaque corps examiné possédait réellement son magnétisme spécifique. D'autres travaux touchant le pouvoir magnétique des corps gazeux tendent également à confirmer de plus en plus ce même fait.

Le magnétisme a des analogies frappantes avec l'électricité statique, et bon nombre de physiciens modernes sont portés à croire qu'il n'est qu'une manifestation particulière de la force électrique. D'après la théorie, les particules des aimants sont entourées de petits courants circulaires perpendiculaires H l'axe de l'aimant, et tous dirigés dans le

(H Annales do ehiinie et «le pliy.si(iue, 3" iéne, t. III. p. 138.

{2) Biljl. de Genève, t. XXIII, p. 105, et Rech. exp6r., t. III, p. 497

même sens; ces courants, désignés sous le nom de courants d'Ampère existent dans les substances simplement magnétiques, mais leurs plans n'ont aucune direction, de manière que les actions qu'ils tendent à produire s'entre-détruisent. L'aimantation aurait donc pour effet de leur donner les directions qu'ils possèdent dans les aimants (1).

Certains physiciens cependant ne partagent pas cet avis. « Ces phénomènes, écrivent MM. Mascart et JoufFret, ont une ressemblance évidente avec ceux de l'électridté statique. Toutefois l'analogie n'est pas complète et l'observation révèle des différences essentielles r> (2).

§ 2. Le mécanisme explique-t-il les faits de Tordre physique.

La conclusion qui se dégage de l'étude des phénomènes physiques, c'est que les corps de la nature se révèlent à nous avec tout un ensemble de propriétés qui les caractérisent, et leur donnent une place déterminée dans la série des êtres. Forme cristalline, état naturel, densité, propriétés acoustiques, calorifiques et optiques, électriques et magnétiques, voilà autant de critériums de diversification au service du physicien et du minéralogiste.

Si le mécanisme est vrai, ce serait donc à une simple difï'ércnce de masse et de mouvement qu'il

(1) Daguin. Cours de physique, vol. III, p. 657.

(2) Leçons sur rélectricitô et le magnétisme, vol. I. p. .320.

lUudrait l'attacher la spécilicité de tous ces phénomènes. Est-ce bien admissible?

Prenons d'abord la forme cristalline. l'our expliquer ce lait, avons-nous vu, les savants attribuent à la molécule même la forme spécifique du cristal entier. I.e point délicat dans le phénomène de cristallisation n'est pas de savoir comment, en vertu des lois générales de l'attraction, ces embryons cristallins, déjà forni(-s, peuvent constituer le cristal sensible. Cette formation ne présente aucune difliculté; mais ce qu'il importe d'expliquer, c'est la genèse de l'embryon lui-même. La nu)lécule de tout corps, diton, consiste en un simi)lc agrégat d'atomes équilibrés. D'où vient que les masses atomiques les plus diverses, mues par le mouvement local, donnent lieu aux formes géométriques régulières de la molécule? Supposc-t-on les atomes en possession d'une forme cristalline parfaitement compatible avec la forme du compose- qu'ils engendrent!' Mais combien u'existet-il pas de corps coml)inés dont la forme se trouve irréductible à colles de leurs constituants! La simple réunion ou juxtaposition des générateurs de la molécule ne suffit donc pas à déterminer la forme moléculaire.

Les atomes, dira-t-on peut-être, ne revêtent la forme cri.stalline que dans la synthèse, et le polyèdre moléculaire résulte de l'équilibre interatomique. De nouveau, l'explication n'est pas plus heureuse. Pour justifier en cff'ct cette opinion, il faudrait tout d'abord établir qu'il existe une relation nécessaire entre cet

équilibre et la forme déterminée de la molécule. Or dans maints cas ;la combinaison a lieu sans que le phénomène de cristallisation se produise. De plus, quel atomiste oserait affirmer qu'un composé donné ne comporte qu'un seul arrangement d'atomes? Dès lors la variation des positions relatives des atomes devrait avoir pour résultat un changement de forme cristalline et la structure spécifique n'aurait plus rien de constant.

D'ailleurs, si les atomes avant leur union dans la synthèse ne sont pas cristallisés, on se demande en vertu de quel principe directif chacun d'eux va modifier ses contours, s'allonger, se rétrécir selon les exigences de la forme cristalline commune.

Veut-on considérer les autres phénomènes physiques? La réduction de toutes ces propriétés à la masse et au mouvement n'est guère plus compréhensible. L'opposition même de caractères entre les diversités qualitatives de ces phénomènes et la simple différence quantitative de masse et de mouvement paraît tellement grande , que leur identification semble vraiment insoutenable. Sans doute, personne ne le nie, tout phénomène physique présente un aspect mécanique ; mais avant de décider, au mépris d'apparences favorables à notre thèse, qu'en cela seul consiste toute sa réalité, il faudrait des preuves plus complètes que celles que l'on fournit. Jusqu'ici, nous espérons le montrer plus tard, les arguments en faveur de la thèse mécaniste sont loin de l'établir.

Au reste, on pourrait demander aussi à l'atomiste