CRISTALLISATION DES CORPS

lution saturée de celte substance à la température ordinaire, et on l’abandonne à l’évaporation spontanée. Il se forme peu à peu de petits cristaux. On en choisit un qui soit régulier et on le place dans un vase à fond plat renfermant une dissolution saturée d’alun bien pur qu’on abandonne à l’évaporation spontanée. 11 se dépose avec une grande lenteur des molécules solides qui recouvrent le cristal primitif, et, si l’on prend soin de retourner celui-ci à intervalles égaux, de manière qu’il repose pendant le même temps sur chacune de ses faces, le développement se fait très-régulièrement, aucune face ne se trouvant atrophiée.

Souvent aussi on préfère suspendre le cristal au milieu de la dissolution saturée au moyen d’un fil que l’on choisit assez fin pour que sa trace se distingue à peine (fig. 2).

13. Tontes les formes «Ses cristaux se rapportent à six systèmes cristallins.

— Lorsqu’on examine d’une manière superficielle les cristaux si nombreux et si variés dans leur forme, que nous offre la nature ou que nous rencontrons dans les laboratoires, ils présentent entre eux des différences si pig. 2-— Cristallisation multiples, qu’il semble impossible de leur des corPstrouver des caractères communs et d’essayer d’en faire la classification. Mais une étude plus sérieuse fait saisir des caractères de ressemblance, et, comme l’a dit Laurent, des formes en apparence bien différentes et opposées ne sont pour ainsi dire que des déguisements sous lesquels se cache le même, individu.

On a trouvé que tous les cristaux pouvaient être considérés comme dérivant, suivant des lois simples et déterminées, de six formes principales que l’on a appelées formes types : on a alors réparti tous les cristaux en six systèmes cristallins, chaque système comprenant la forme type et ses dérivées.

Haüy admettait les six systèmes suivants :

t° Le système du cube ;

2° Le système du prisme droit h base carrée;

3° Le système du prisme droit à base rectangle;

4° Le système du prisme hexagonal régulier ou système rhomboédrique;

5° Le système du prisme oblique à base carrée;

6° Le système du prisme oblique à base de parallélogramme.

14. Importance de la forme cristalline. — L’étude des cristaux présente le plus haut intérêt ; car la manière dont cristallise un corps constitue une propriété spécifique de la plus grande importance.

Les matières minérales, à l’état amorphe, ne présentent pas en effet, comme les animaux et les végétaux, une forme propre qui permette de les distinguer. Cette forme caractéristique leur est donnée par la cristallisation. Il est vrai que, tandis que la forme de l’animal est invariable dans l’espèce, la même substance minérale peut souvent se présenter sous des formes différentes; mais en appliquant les principes connus depuis les découvertes d’Haüy, on ramène bientôt ces formes différentes à une seule forme type dont elles dérivent.

15. ilimorphisme. — Il est cependant des cas assez rares où un même corps peut affecter deux formes cristallines n’appartenant pas au même système. C’est en cela que consiste le dimorphisme.

Le soufre et le carbonate de chaux nous offrent des exemples de dimorphisme. Le soufre fondu cristallise en prismes obliques à base carrée. Lorsqu’on le dissout dans le sulfure de carbone et qu’on laisse évaporer sa dissolution, on l’obtient en octaèdres dérivant du prisme droit à base rectangle. Le carbonate de chaux se trouve dans la nature, tantôt à l’état de cristaux rhomboédriques, c’est le spath d’Islande, tantôt à l’état de prismes droits à base rectangle, c’est Y arragonite.

16. 6*o i j morphisme. — Il y a des substances qui sont même capables de cristalliser sous plus de deux formes incompatibles, c’est-à-dire appartenant à des systèmes différents; on les appelle polymorphes : tel est l’oxyde de titane qui cristallise sous trois formes incompatibles.

17. Esomoi'phîsme. — Si un corps peut affecter deux ou plusieurs formes cristallines incompatibles, inversement des corps différents peuvent donner des cristaux idenliques.

Quand deux corps présentent la même forme cristalline et que leurs dissolutions peuvent cristalliser ensemble on les dit isomorphes.

Lorsqu’on fait cristalliser un mélange de deux dissolutions

DE L’AFFINITE

d'alun ordinaire et d’alun de chrome, elles cristallisent ensemble, c’est-à-dire que chacun des cristaux obtenus, quelque petit qu’il soit, renferme à la fois de l'alun ordinaire et de l’alun de chrôme. Ces deux corps sont dits isomorphes, et comme l’alun ordinaire ne diffère de l’alun de chrôme que parce que l’alumine du premier est remplacée dans le second par du sesquioxyde de chrôme, on conclut à l’isomorphisme de l’alumine et du sesquioxyde de chrôme.

Nous ferons remarquer que, pour que deux corps soient isomorphes, il ne suffit pas qu’ils aient la môme forme cristalline. 11 est absolument nécessaire que leurs dissolutions mélangées puissent cristalliser ensemble : ainsi, par exemple, si l’on mélange des dissolutions de sel marin et d’alun, qui tous deux cristallisent dans le système cubique, on obtiendra des cristaux de môme forme, mais ils seront exclusivement formés les uns de sel marin, les autres d’alun; l’alun et le sel marin ne sont pas des corps isomorphes.

L’isomorphisme de deux substances indique en général une très-grande analogie dans leur composition chimique.

La découverte de l’isomorphisme est due à Mitscherlicli h

18. Corps simples, corps composés. • — 11 est des corps dont on n’a pu retirer jusqu’ici qu’une seule espèce de matière, tels sont le phosphore, le soufre, le fer, le mercure, etc...; ces corps, qui sont maintenant au nombre de 64, sont dits simples.

Les corps simples peuvent en se combinant entre eux, deux à deux, trois à trois, etc., donner lieu à des corps que l’on désigne sous le nom de corps composés.

L’expérience suivante va nous prouver l’existence des corps composés. Introduisons dans la cornue B (fig. 3) une poussière roüge désignée sous le nom de bioxyde de mercure, et chauffons la cornue à l’aide d’un fourneau F ou d’une forte lampe. Nous verrons bientôt la poudre rouge brunir, puis se décomposer en deux corps distincts, l’un, le mercure, qui vient se déposer en gouttelettes brillantes sur la panse et le col h de la cornue et leur donne l’aspect d’un miroir, l’autre, l’oxygène, corps gazeux, qui sortant par le tube G se rend sous forme de bulles dans une cloche en verre E. Cette cloche appelée éprou-

1 Mitscheilicb, chimiste allemand, né en 1794, mort à lierlin eu 1865.

veite est remplie d’eau et renversée sur une cuvette T contenant également de 1 eau ; elle repose sur une capsule retournée D, ou tet à gaz, qu’on voit en a, b , c, et qui présente (fig. 4) deux ouvertures, l’une allongée par laquelle le tube entre sous le tôt,

Fig. 3. — Décomposition du bioxyde de mercure, par la chaleur.

1 autre circulaire par laquelle il pénètre dans l'éprouvette. A mesure que le gas se dégage, il se rend dans l'éprouvette dont il chasse 1 eau ; lorsqu'elle est remplie, soulevons-la et plongeons-y une allumette ne présentant plus que quelques points

en ignition, nous la verrons se rallumer et brûler avec un vif g cla 1 •

Cette expérience nousprouve bien l’existence de corps composés puisque nous avons retiré du bioxyde demercure deux substances distinctes, le mercure et 1 oxygène.

- La <*imie », pour déterminer la constitution des corps composés, deux méthodes différentes l’a. nalyse et la synthèse. ’

Analyser un corps, c'est le décomposer en ses éléments; en faire la syvthese, c est prendre les éléments que l'on suppose entrer dans sa constitution et les combiner pour reconstituer le corps Dans 1 experience précédente nous avons fait l'analyse du bioxyde de mercure, car nous l'avons décomposé en ses^eux éléments, le mercure et l'oxygène. Si, au contraire, chauffant le -mercure au contact de l'oxygène, nous combinons ces deux corps pour reconstituer le bioxyde de mercure, nous ferons la synthèse de celui-ci.

/.'analyse est qualitative quand elle ne détermine que la nature nronorlT" ;ie 6 ^ qmntUative> ^ond elle détermine leurs

proportions relatives.

DE L’AFFINITÉ

20. Nous avons vu (4) que les différentes molécules d’un corps solide étaient unies ensemble par une force appelée cohésion ; il est évident, dans le cas d’un corps composé, que chaque molécule étant semblable au corps dont elle fait partie est composée et formée des mômes éléments que lui. Pour expliquer 1 union de corps simples différents dans une môme molécule composée, il faut admettre l’existence d’une seconde force, qui les a d’abord portés l’un vers l’autre et quia maintenu cette union lorsqu’elle a été effectuée. Celte force est appelée affinité. Nous allons examiner ses caractères et les principales causes qui la modifient.

d° Pour que l’affinité puisse s’exercer entre deux corps, it faut qu’il y ait contact. C’est là un caractère de cette force. Un exemple bien simple nous le fera comprendre. Approchons de la surface d’une dissolution aqueuse de baryte une baguette de verre dont l’extrémité aura été trempée dans l’acide sulfurique. L’acide sulfurique et la baryte ont une grande tendance à se combiner pour former un corps blanc, connu sous le nom de sulfate de baryte, et cependant on peut approcher la baguette aussi près que l’on veut de la surface du liquide, la combinaison ne s’effectue pas avant qu’elle ait touché la dissolution de baryte. Mais, dès qu’il y a contact, le sulfate de baryte se produit et apparaît dans le verre sous forme d’une poussière blanche insoluble.

2° Les corps, en se combinant, donnent lieu, en général, à un dégagement de chaleur, de lumière et cl électricité.

Qu’on verse de l’acide sulfurique dans une dissolution de soude, ces deux corps se combinent en vertu de leur affinité réciproque et forment par leur union un corps appelé sulfate de soude; la combinaison est accompagnée d’un dégagement de chaleur tel qu’on ne peut tenir à la main le verre dans lequel se fait l’expérience: Nous avons vu (3) la combinaison du soufre et du cuivre s’effectuer avec production de lumière. La combustion de l’huile, du gaz de l’éclairage, donne lieu ausfci à un dégagement de lumière, cl nous verrons plus lard que cette combustion est un phénomène de combinaison.

Quant au dégagement de l’électricité, il est mis en évidence par le jeu même des piles électriques qui ne doivent l'éleclridté " Pr0<luis“t «“■«“ -tiens chimiques dont elfe s„™ le

JÏÏJTZr.r k déga«eme"‘ chaleur, de lumière ou d électricité, est d’autant plus considérable que l'affinité des corps qui se combinent est plus énergique

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exemple suffira à établir cette distinction P ‘

Quand nous mettons dans un ballon de ta limaille de cuivre et

DE L’AFFINITE

du soufre en poudre fine, dit soufre en fleurs, nous pouvons, en les mélangeant intimement, obtenir une poudre de couleur en apparence homogène ; mais il nous sera toujours possible de distinguer les grains de soufre des grains de cuivre, sinon avec le seul secours de nos yeux, du moins avec celui d’une loupe, et nous pourrons opérer la séparalion des deux éléments en jetant le mélange dans l’eau : le soufre restera en suspension, tandis que le cuivre se déposera au fond du vase. Nous avons là les caractères d’un mélange. Les deux éléments sont encore distincts et ont conservé leurs propriétés respectives.

Mais si nous venons à chauffer le vase, la combinaison s’effectue avec incandescence et nous obtenons un corps homogène de couleur noire, dans lequel les propriétés du cuivre et du soufre ont disparu; l’union des deux corps est tellement intime qu’on ne peut plus les séparer par des moyens physiques et que le microscope le plus puissant ne pourrait les faire distinguer l’un de l’autre; il n’y a plus en quelque sorte ni soufre, ni cuivre, il n’y a qu’un composé de ces deux corps, le sulfure de cuivre.

Nous ajouterons, pour compléter la distinction que nous voulons établir entre le mélange et la combinaison, que celle-ci ne s’effectue jamais qu’entre des quantités déterminées de matière, tandis que dans le mélange les proportions peuvent être quelconques.

Reprenons encore l’exemple de la combinaison du soufre et du cuivre : si nous introduisons dans le ballon 16 parties de soufre et 32 parties de cuivre, la combinaison s’effectuera dans toute la masse, et lorsqu’elle sera faite, il ne restera ni soufre, ni cuivre en liberté ; tout aura été transformé en sulfure de cuivre. Mais, si, la proportion de soufre restant la même, nous introduisons 40 parties de cuivre, 32 seulement se combineront aux 16 parties de soufre et 8 resteront libres.

22. Causes qui modifient les effets de l’affinité. — Un grand nombre de causes peuvent influer sur l’affinité.

1° La cohésion. Nous devons citer en première ligne la cohésion des corps qui sont en présence. Un morceau de soufre et un morceau de plomb, mis au contact l’un de l’autre à l’état solide, ne se combinent pas, tandis que si l’on vient à faire agir la chaleur sur eux, si on les fond, la combinaison s’effectue immédiatement. Avant la fusion, l’affinité qui tendait à réunir les mo-

lécules de soufre et de plomb étant moins forte que la cohésion qui maintenait réunies les molécules de chacun des corps solides, la combinaison n a pas eu lieu; elle s’est produite au contraire dés que la cohésion des corps, diminuée par la fusion, est devenue plus faible que l’affinité.

On emploie souvent la force dissolvante pour diminuer la cohésion des corps et par suite pour faciliter les affinités. Nous pouvons mettre au contact, sans qu’ils réagissent l’un sur l’autre, un morceau de bich.r0m.ate de potasse, corps solide rouge, composé d acide chrômique et de potasse, et un morceau d’azotate et d’oxyde de plomb, corps solide blanc, composé d’acide azotique et d’oxyde de plomb; mais, si nous diminuons la cohésion de ces deux corps, en dissolvant chacun dans l’eau, et que nous mélangions leurs dissolutions, ils réagiront l’un sur l’autre, et il se précipitera un corps solide jaune, qui sera du chrômate de plomb.

2° Chaleur. La chaleur n’agit pas seulement sur l’affinité par le changement qu elle amène dans l’état du corps; elle a aussi sur elle une action directe, tantôt pour l’augmenter et favoriser les combinaisons chimiques, tantôt pour la diminuer et opérer fa séparation des éléments combinés. Le mercure chauffé à 300° au contact de 1 air, se combina avec l’oxygène que celui-ci renferme et se transforme en un composé rouge, appelé bioxyde de ^mercure. Cet oxyde porté à une température de 360° à 400° se détruit et, comme nous l’avons vu (18), la chaleur le décompose en ses éléments, mercure et oxygène.

3° Électricité. Comme la chaleur, l’électricité agit sur l’affinité dans les deux sens, tantôt pour l’augmenter, tantôt pour la diminuer. Nous verrons plus tard que lorsqu’on fait passer une etincelle électrique à travers un mélange de deux gaz appelés hydrogène et oxygène, les deux gaz se combinent et forment de leau, tandis qu’au contraire une série d’étincelles éleclriques passant à travers le gaz ammoniac, qui est un composé d’azote et d hydrogène, opère la séparation des éléments.

Le courant électrique est un agent très-puissant de décomposition ; la galvanoplastie, la dorure et l’argenture sont des apnlications de ce principe. 1 1

4° Lumière. La lumière agit de la même façon. Le chlore et îydrogène mélangés à volumes égaux se combinent avec dé-

DE L AFFINITÉ

tonatiou lorsqu’on dirige les rayons solaires sur le vase qui les renferme. Certains sels d’argent se décomposent sons l’influence de la lumière, et la photographie, que nous étudierons plus loin, est une application de cette propriété.

5° État naissant. On a constaté que certains corps, qui mis en présence l’un de l’autre dans les circonstances ordinaires ne se combinent pas, sont susceptibles de le faire lorsqu’ils se rencontrent au moment où ils sortent chacun d’une combinaison où ils étaient engagés. On dit alors qu’ils sont h Y état naissant. Préparons séparément, par des moyens que nous apprendrons plus tard, les gaz azote et hydrogène, faisons-les rendre dans un vase où ils se mélangent, leur combinaison ne s’effectue pas. Mais si nous attaquons un morceau d’étain par l’acide azotique, la réaction donne lieu à de l’hydrogène venant de l’eau que renferme l’acide, à de l’azote venant de l’acide lui-méme. Cet azote et cet hydrogène se rencontrant, au moment où chacun d’eux quitte la combinaison où il était engagé, se combinent e.t produisent du gaz ammoniac.

6° Influence de la pression. Lorsqu’on chauffe de la craie ou carbonate de chaux (combinaison d’acide carbonique et de chaux) à l’air libre, elle se décompose en acide carbonique et en chaux. Mais si l’on chauffe dans un espace vide à une température constante (860° par exemple), il y a décomposition partielle de la matière en chaux et en acide carbonique, et la décomposition s’arrête lorsque l’acide carbonique a atteint dans l’appareil une pression de 85“ m environ : c’est la pression de l’acide carbonique qui empêche la décomposition d’aller plus loin; dans l’air libre, au contraire, l’acide carbonique se dispersant à mesure qu’il se dégage n’atteint pas cette pression de 85mm, et la décomposition continue. Cela explique une expérience célèbre due à Halls ( I ). Il avait empli de craie un canon de fusil, qu’il avait ensuite fermé avec des bouchons à vis : il le porta à une température élevée et retrouva la craie transformée en marbre, c’est-à-dire en carbonate de chaux qui avait subi la fusion. Voici ce qui s’était passé. Le carbonate de chaux avait commencé à se décomposer, et, au bout d’un certain temps, l’acide carbonique, produit par cette décomposition,

1 TTalls, né en 16S7 dans le comté de Kent, mort en 1761.

s’accumulant dans un espace clos, empêcha le reste de la matière de se décomposer : celle-ci, toujours chauffée, se fondit et se transforma en marbre.

7° Action de masse. Faisons bouillir de l’eau dans une cornue

l'ig. 5. — Décomposition de la vapeur d’eau par le fer.

C (fig. ri) communiquant avec un tube 00 contenant des fils de 1er chauffés au rouge dans le fourneau F; la vapeur d'eau qui

F'g. G. Décomposition de l’oxyde de fer par l’hydrogène,

est formée d hydrogène et d’oxygène se décomposera en passant sur le ter, son oxygène formera avec lui de l’oxyde de fer, et son

BE L’AFFINITÉ

hydrogène, se dégageant par le tube T, pourra être recueilli dans l’éprouvette.

Faisons au contraire passer de l’hydrogène préparé dans le vase II (fig. 6) et desséché dans l’éprouvetle à pied G, sur de l’oxyde de fer contenu dans le tube T et chauffé à 1 aide d une lampe à esprit-de-vin; l’hydrogène décomposera l’oxyde de fer, s’emparera de l’oxygène et formera avec lui de la vapeur d’eau que l’on verra se dégager à l’extrémité de l’appareil.

Ces deux expériences peuvent, au premier abord, paraître contradictoires. Dans la première 1 oxygéné, quittant 1 hydiogène auquel il est combiné pour s’unir au fer, semble avoir pour ce dernier une plus grande affinité ; dans la seconde, 1 oxygène de l’oxyde de fer quittant le fer pour se combiner avec l’hydrogène, semble avoir pour celui-ci une affinité plus grande que pour le fer.

Berthollet 1 * explique ces deux expériences opposées en admettant, que dans la première la masse de la vapeur d eau, étant plus considérable que la petite quantité d hydrogène mise en liberté, a empêché l’action de ce gaz sur l’oxyde de fer formé, et que dans la seconde l’hydrogène, étant en majorité par rappoit à la vapeur d’eau produite, a annulé l’action de celle-ci sur le fer mis en liberté.

M. Debray a fait sur ce sujet, il y a quelques années, des expériences pleines d’intérêt.

Plus récemment M. Sainte-Claire Deville a fait voir qu’il n’était pas besoin pour l’explication des phénomènes de ce genre de recourir à la conception vague des masses, qu’ils s’expliquaient par des considérations de tension semblables à celles que nous avons expo- Flij- 7- — Action de i éponge

sées (page 19) : nous n insisterons pas d’hydrogène et d’oxygène, sur cette explication.

8° Action' de présence. Force catalytique. Certains corps peuvent,

1 Berthollet (Claude Louis), célèbre chimiste, né en 1748 à Talloires en Savoie,

d’une famille française, mourut à Arcueil en 1822.

LEÇONS DE CHIMIE, par leur seule présence, produire des phénomènes chimiques qui sans eux n’auraient pas lieu. Telle est l’éponge ou mousse de platine. Fixons à 1 extrémité d’un fil métallique un morceau de mousse de platine (fig. 7), puis faisons descendre sur elle une éprouvette renfermant un mélange de deux volumes d’hydrogène et d’un volume d’oxygène; la mousse de platine deviendra incandescente et la combinaison des deux gaz s’effectuera avec une vive détonation. Si l’éprouvette choisie est large et épaisse, on peut sans danger la tenir par la partie supérieure.

Voici ce qui s’est passé : les deux gaz se sont condensés dans la mousse de platine, leur combinaison s’y est d’abord effectuée a élevé la températuie de la mousse au point de la rendre incandescente et s est ensuite propagée au dehors.

Berzelius 1 a désigné cette action sous le nom d’action de présence, de force catalytique.