Leçons élémentaires de chimie moderne

Notions générales sur les actions physiques et les actions chimiques. — Corp.i Simples, corps composés. — Combinaison — Diflérence entre la combinaison cl le mélange. — Force chimique ou affinité. — Coliésion. — Circonstances qui favorisent les combinaisons chimiques. — Phénomènes qui les accompagnent. — Décomposition.

Les objets matériels qui nous entourent, nous frappent par leur diversité infinie. Chacun sait distinguer le soufre du charbon, le cristal de roche du silex, le fer du cuivre, l'eau de l'esprit-de-vin, le bois de l'ivoire. Tout le monde sait que ces corps diffèrent, nonseulement par leur forme, leur densité, leur structure, mais encore par leur substance même. Ils diffèrent aussi par les chan^^ements qu'ils peuvent éprouver. Approchez-les du feu, ils recevront d'une manière très-diverse l'impression de la chaleur. D'abord, ils s'échaufferont plus ou moins rapidement, et transmettront la chaleur plus ou moins vile à travers leur propre matière. Vous ne pouvez tenir à la main, par une de ses extrémités, un petit barreau de fer dont l'autre extrémité est rougie au feu ; vous le ferez impunément avec un cylindre de charbon de bois placé dans les mêmes conditions. Communiquez de la chaleur à l'eau, elle se résoudra en vapeur ; enlevez-lui de la clialeur, elle se prendra en glace, si le refroidissement est suffisant. Mais si intense que soit ce dernier, l'esprit-de-vin ne se congèlera jamais. Roulez une pierre

d'aimant dans la limaille de fer, celle-ci s'attachera en aigrette! qui hérisseront les deux extrémités. La limaille de cuivre, ai contraire, sera indifférente à l'action de l'aimant.

Le cristal de roche se laisse traverser par la lumière, le silex est opaque.

Ces deux derniers corps sont inaltérables au feu. On peut les faire rougir dans un brasier ardent, mais lorsque la chaleur se sera dissipée, on les retrouvera avec leurs qualités premières. Il n'en sera pas de même avec le charbon du foyer. Ce corps semble disparaître par l'effet de la combustion, et ne laisse qu'une pincée de cendres. Mais il n'a point été détruit, et sa substance se retrouve tout entière dans un air particulier, produit de la combustion. Comme le charbon, le soufre est combustible, et se convertit, en brûlant, en un gaz dont l'odeur suffocante est connue de lout le monde.

Ce charbon, ce soufre n'éprouvent aucune altération lorsqu'on les expose à l'air humide : il n'en est pas de même du fer. Dans le !*ein d'une atmosphère humide, ce métal ne tarde pas à éprouver un changement frappant et durable. Sa surface se couvre de rouille et celle-ci n'est plus du fer.

Du bois, des feuilles qui tombent et séjournent sur le sol humide, se consument lentement et disparaissent dans le cours des saisons.

Tous ces changements, tous ces phénomènes se passent journellement sous nos yeux et sont familiers à chacun de nous. En les comparant, on découvre entre eux des différences frappantes. En effet, parmi ces changements qu'éprouvent les corps qui nous entourent, les uns sont passagers et n'affectent point la nature même de ces corps. Ils sont le résultai de forces qui agissent à distance et qui, lorsqu'elles cessent d'agir, laissent le corps dans son élat primitif. Le fer est attiré par l'aimant avant que le contact soit établi, et lorsqu'il est soumis à l'action magnétique il attire à son tour le fer doux : sous rinfluence de l'aimant, le fer est devenu aimant lui-même ; mais il perd immédiatement cette propriété lorsqu'on l'éloigné de l'aimant, et, de plus, ce chan"^ement momentané dans ses propriétés ne lui a fait subir aucune altération dans sa nature intime. Tel nous l'avons employé, tel Dous le retronvops après l'expérience.

Ue même ie cristal ae loche, lorsquil transmet un faisceau de

ISinODUCTlOS. 3

Inmiëre, n'éprouve aucune modification dans sa substance même. Enlevez à la vapeur d'eau la chaleur que vous lui avez communiquée, vous retrouverez l'eau liquide avec toutes ses propriétés. Restituer à la glace la chaleur qu'elle a perdue en se formant, cette même eau sera régénérée. C'est là le propre des actions phyêiques. Elles font éprouver aux corps des modifications plus ou moins profondes, plus ou moins durables, mais qui n'affectent jamais leur nature intime.

Mais le fer qui se rouille éprouve dans ses qualités, dans sa substance, un changement complet et durable. La rouille n'est plus du fer. Vainement chercherait-on à en isoler ce métal par les moyens mécaniques, ou à le découvrir en armant l'œil des instruments les plus grossissants. Le métal a disparu comme tel : il a éprouvé une transformation complète ; il est devenu un autre corps. En effet, H a attiré un des éléments de l'air, l'oxygène; il a fixé, de plus, l'humidité atmosphérique. Ces derniers corps, qui diffèrent du fer par leur substance, se sont intimement unis à ce métal lui-même, et le résultat de cette union, de cette combinaison, comme on dit, est un nouveau corps, la rouille ou oxyde de fer hydraté. Ici l'altération est profonde, le changement est durable : la nature même du corps en est affectée. Voilà ce qui caractérise les actions chimiques.

De même, lorsque le charbon et le soufre brûlent dans l'air, ils en attirent l'oxygène et se combinent avec lui de manière à former deux nouveaux corps, qu'on nomme acide carbonique et acide sulfureux.

Précisons par des expériences ces phénomènes familiers à tout le monde.

Eocp&rience. J'ai là un ballon {fig. \) rempli de cet air particulier, qui est un des éléments de l'atmosphère et qui est éminemment propre à entretenir la combustion; j'y plonge un morceau de charbon allumé par un bout, et aussitôt vous voyez ce charbon resplendir d'une vive lumière. La combinaison est très-active, et le charbon se consume rapidement. Mais voici que la lumière pâlit, la combustion va cesser, le charbon s'éteint; c'est que l'oxygène est consommé ou à peu près, et le ballon est rempli maintenant d'une autre espèce d'air, qui n'est plus l'oxygène, bien qu'il renferme cet oxygène. Il renferme aussi la matière du charbon qui a disparu, et ces deux corps se sont intimement

ti LEÇONS DE CHIMIE MODERNE.

unis, de manière à former un nouveau corps, qui est l'acide carbonique. Celui-ci n'est plus propre à entretenir la combustion; bien plus, il éteint les corps enflammés. C'est donc un corps doué de propriétés nouvelles; il s'est formé en vertu d'une action chimique

Fis. 1.

Fig. 2.

Expérience. Voici un autre flacon rempli d'oxygène (fig 2), nous y plongeons une coupelle remplie de soufre fondu et enflammé. Voyez cette belle flamme bleue. En brûlant dans l'oxygène avec une si grande énergie, le soufre s'unit intimement à ce gaz, et forme avec lui un nouveau corps qu'on nomme acide sulfureux anhydre. C'est un gaz suffocant qui éteint les corps en combustion, il rougit et décolore ensuite cette liqueur bleue que je verse dans' le flacon et qui est la teinture de tournesol. Ce sont là des propriétés spéciales et qui n'appartiennent point à l'oXygéne primitivement contenu dans le flacon. Elles caractérisent le nouveau corps, résultat de la combinaison du soufre avec l'oxygène et formé en vertu d'une action chimique.

Le charbon, le soufre, l'oxygène sont des corps simples ou éléments. On les qualifie ainsi parce qu'on ne peut retirer de chacun d'eux qu'une seule espèce de matière. Mais lorsque le charbon, enbrûbmt, s'est uni à l'oxygène, l'acide carbonique qui résulte de cette union renferme deux espèces de matière, le charbon et l'oxygène ; et ces deux éléments y sont unis d'une manière tellement Ultime que le corps qui les renferme tous deux ne ressemble m au charbon ni à l'oxygène : il est doué de propriétés nouvelles qui ne

pellenl en rien celles des éléments qui le constituent. C'est une iiuuvelle substance enfin, un corps composé formé par la combinaison de la matière du charbon avec la matière de l'oxygène. Voilà encore une action chimique.

Résumant ce qui précède, nous pourrons donner de la chimie la déûnition suivante : Cette science étudie les actions intimes que les corps exercent les uns sur les autres et qui, en modifiant leur nature, donnent lieu à un changement complet et durable de leurs propriétés.

On peut réduire le fer en limaille très-fine. Qu'on mêle cette limaille avec du soufre réduit lui-même en une poussière ténue, le mélange, s'il est suffisamment intime, n'offrira plus ni la couleur jaune citron du soufre, ni la couleur gris noir du fer trés-diviso. Néanmoins on n'a pu réussir à former ainsi une substance homogène. En effet, qu'on l'examine à la loupe, on y reconnaîtra les particules du fer disséminées, mais non confondues avec la poussière du soufre. A l'aide d'un aimant, on pourra les extraire. D'un autre côté, si l'on jette le tout dans l'eau, elles vont se précipiter au fond les premières, tandis que les particules plus légères du soufre demeurent en suspension. Ainsi, après avoir trituré le soufre et la limaille de fer, non- seulement on peut les reconnaître l'un et l'autre dans la masse, mais les séparer de nouveau par des moyens mécaniques. Ici il n'y a pas eu action chimique, il y a eu simple mélange. Mais qu'on chauffe ce mélange, on verra d'abord le soufre fondre, puis la masse noircir et entrer elle-même en fusion, si la température est suffisamment élevée. Après le refroidissement, elle est parfaitement homogène, et l'on ne peut y reconnaître ni le fer ni le. soufre. Tous deux ont disparu comme tels, et à leur place on trouve une substance douée de propriétés nouvelles, savoir : le sulfure de fer.

Ils ont disparu, mais leur substance ne s'est point perdue. En effet, on peut prouver par l'expérience que le poids du fer sulfuré qui s'est produit est exactement égal à la somme des poids du fer cl du soufre. La matière pondérable du fer s'est donc ajoutée à la matière pondérable du soufre et a contracté avec elle une union tellement intime, qu'il en est résulté un nouveau corps dont les particules les plus petites sont parfaitement semblables à elles-mêmes et à la masse tout entière. Cet exemple et mille autres que nous pour-

rions citer sont de nature à prouver que lorsque deux corps se combinent, il n'y a ni perte ni création de matière. Le résultat de la combinaison, c'est-à-dire le corps composé, renferme toute la substance pondérable, et rien que la substance pondérable des corps composants. C'est là un caractère essentiel de la combinaison chimique.

On nomme affinité la force qui préside aux combinaisons chimiques. Il importe de la distinguer d'une autre force qui est souvent en conflit avec elle et qui est la cohésion.

Pour réduire en poudre une substance solide telle que la pyrite ou fer sulfuré, il est nécessaire de vaincre la résistance que les particules de la masse offrent à leur séparation. Cette résistance est due à une attraction spéciale qui sollicite et maintient en rapport les particules homogènes du fer sulfuré comme de tous les corps solides. C'est la cohésion. Les particules que cette force rive les unes aux autres ne sont point seulement ces parcelles ténues, mais encore visibles à l'œil nu ou à la loupe, dont se compose la poussière la plus fine d'un corps solide. Ces parcelles offrent encore une étendue que nous pouvons mesurer ; elles doivent êlre considérées comme de petites masses pour ainsi dire indivisibles par les moyens mécaniques dont nous disposons, mais formées en réalité par des particules plus petites. Ces dernières particules d'un corps solide qui sont agrégées par la cohésion se nomment molécules. Elles ne sont pas immédiatement en contact les unes; avec les autres. Dans une masse parfaitement compacte et homogène, telle que la pyrite, les molécules ne se touchent pas. Elles laissent entre elles des intervalles considérables par rapport à l'étendue réelle de la molécule. Et ici nous faisons abstraction de la porosité, c'est-à-dire des lacunes accidentelles qui forment les pores visibles. Nous parlons des lacunes, des espaces qui séparent les molécules d'un corps solide, homogène et compacte. Les physiciens ont été conduits de plus à admettre que, même dans un corps solide, ces molécules ne sont pas parfaitement immobiles, mais qu'elles exécutent des mouvements vibratoires dans les espaces qui les séparent, tout en gardant leurs positions relatives.

Chauffons un corps solide : une partie de la chaleur sera employée à en élever la température, une autre partie servira à augmenter i'écartemenl qui existe entre les molécules : le corps va se dilater en s'échauffant. Nais les distances entre les molécules augmentant

IXTr.ODUCTION. 7

pnr l'aclion lie la chaleur et par l'effet de la dilatation, nécessaircmenl les altraclions moléculaires iront s'affaiblissant. La cohésion va diminuer. Et si nous continuons à chauffer, elle pourra diminuer au point que les molécules qu'elle maintenait jusqu'alors dans des positions déterminées, pourront glisser, rouler librement les unes autour des autres : le corps solide entrera en fusion ; il est devenu liquide. L'état liquide est produit par la diminution de la cohésion, et caractérisé par une plus grande mobilité des molécules.

Mais si nous continuons à chauffer le corps liquide, la chaleur ajoutée pourra produire à un moment donné, un écartement tel entre les molécules, qu'affranchies désormais de toute attraction mutuelle, elles deviendront complètement indépendantes les unes des autres. C'est ce qui caractérise l'état gazeux.

Nous dirons donc que la cohésion est considérable dans les corps solides, très-peu énergique dans les liquides, nulle dans les gaz, et nous venons de voir que la ciialeur, en faisant éprouver à un corps donné des changements d'état, peut diminuer et même abolir cette force physique.

La force chimique ou l'alfinité est à la fois plus intime et plus puissante. Elle modifie les molécules elles-mêmes. Elle met en rapport intime des substances hétérogènes, et de ce conflit elle fait sortir de nouvelles molécules. Précisons par les exemples déjà cités, le sens de cette proposition importante.

Nous avons mis en contact le soufre avec le fer, et de leur action réciproque, secondée par la chaleur, est sorti un nouveau corps, le sulfure de fer. Nous savons qu'une masse de soufre, si petite que nous puissions l'obtenir, est formée par un ensemble de molécules agrégées par la cohésion et parfaitement homogènes. Dans chacune d'elles nous ne trouvons qu'une seule espèce de matière. Il en est de même du fer : les molécules de ce métal sont parfaitement homogènes. Le soufre et le fer sont des corps simples. I Considérons maintenant le sulfure de fer qui résulte de leur combinaison. Ce corps est formé de même, dans ses moindres particules, par un ensemble de molécules agrégées par la cohésion, parfaitement semblables à elles-mêmes, mais non pas homogènes, car dans chacune d'elles nous distinguons deux espèces de matières : du soufre et du fer.

On n'admet pas que dans la molécule ellc-niême ces matières

soient confondues, et que la combinaison du soufre avec le fer ail pour effet une pénétration tellement intime des deux corps qu'elle les fasse disparaître l'un et l'autre, pour ne laisser qu'un mélange homogène. On pense, au contraire, que la combinaison résulte delà juxtaposition de deux masses infiniment petites, n.ais possédant chacune une étendue réelle et un poids constant.

Ces petites masses que nulle force chimique ou physique ne saurait diviser davantage, constituent les atomes. Dans chaque molécule de sulfure de fer il existe deux de ces masses, l'une de soufre, l'autre de fer. Cet atome de soufre et cet atome de for sont rivés l'un à l'autre, mais non confondus par la force chimique, lit lorsque le soufre se combine avec le fer, ce sont les atomes du premier corps qui se précipitent sur ceux du fer, et c'est l'affinité qui les met en mouvement les uns et les autres.

Lorsque ces atomes se séparent de nouveau, on dit que le sulfure de fer se décompose. Lorsqu'il attire les atomes d'un autre corps, on dit qu'il se combine avec ce corps.

Supposons que le sulfure de fer reste longtemps exposé à l'air humide. Sa surface finira par se couvrir d'eflloresccnces formées par une matière saline. Il attire, dans ce cas, un des éléments de l'air, l'oxygène, avec lequel il se combine pour former le vitriol vert ou sulfate de fer.

Les molécules d'oxygène, sur lesquelles la cohésion n'a aucune prise, le corps étant gazeux, sont formées chacune de deux atomes, mais ces atomes sont de même nature ; les molécules de sulfure de fer, au contraire, sont formées chacune de deux atomes hétérogènes, un de soufre et un de fer. Ces derniers attirent quatre atomes d'oxygène, qui constituent deux molécules de ce gaz. Et ces atomes d'oxygène se groupent autour de l'atome de soufre et de l'atome de fer, formant avec eux une seule et même molécule plus complexe que la molécule primitive de sulfure defcr, car elle renferme en plus quatre atomes d'oxygène.

1 molécule 1 molécule 1 molécule

sulfure de Ter. d'oxygène. U'oiygéiie

' fixe

IXTRODUCTIOiS.

Il en résulte :

t molécule de sulfate de fer.

On voit donc, par ce qui précède, que les mots molécule et atome sont loin d'être synonymes. Les molécules chimiques constituent un tout dont les atomes forment les parties, et ces atomes y sont unis par l'affinité. Dans les figures précédentes, cet échange d'affinités entre les atomes est indiqué par des traits d'union.

On a comparé avec raison ces molécules chimiques à des édifices : les atomes en constituent les matériaux, et l'on conçoit que de tels édifices moléculaires différent entre eux d'après la nature, le nombre et l'arrangement des atomes, c'est-à-dire des matériaux qui les composent.

Un édifice peut être augmenté par l'addition de nouvelles parties : il peut être diminué ou détruit. De même une molécule chimique peut grandir par l'annexion de nouveaux atomes ou s'amoindrir par suite de la séparation de quelques-uns de ceux qu'elle renfermait. Dans le premier cas, il y a combinaison, dans le second décomposition.

Considérons de plus près ces phénomènes de combinaison et de décomposition.

La combinaison entre deux corps résultant de l'action réciproque de leurs atomes, et ayant pour effet un changement dans la nature même des molécules, il __est évident qu'elle ne peut s'effectuer qu'à la condition que ces atomes, et par conséquent les molécules qui les renferment, soient mis en contact intime ou, en termes plus précis, que les molécules de l'un des corps entrent dans la sphèie d'action des molécules de l'autre corps. Et cette sphère d'action est fort limitée, car l'affinité ou l'attraction élective entre les atonies ne s'exerce qu'à des distances infiniment petites.

11 en résulte que l'affinité est souvent gênée par la cohésion qui inainti(,'nt en rapport les molécules d'un corps solide. Ces deux forces

sont quelquefois en lutte, et pour que la première l'emporte, il faut que l'autre cède. Pour réveiller ou pour stimuler l'affinité entre deux corps, il est donc nécessaire de diminuer leur cohésion. A cette condition, les molécules pourront entrer dans leurs sphères d'action réciproques et les atomes de l'un attirer ceux de l'autre.

On a vu, par une des expériences précédemment citées, que pour combiner le fer avec le soufre, il était nécessaire d'élever la température. Or la chahMir, en fondant le soufre, diminue sa cohésion, et, mobilisant ses molécules, les met en contact plus intime avec celles du fer. Aussitôt l'action chimique commence.

Au lieu de chaufferie soufre et le fer pour déterminer l'action chimique, je puis me contenter d'humecter le mélange avec de l'eau. Par l'intermédiaire de ce liquide, les particules du soufre et du fer se soudent les unes aux autres et se mettent en rapport plus intime. A plus forte raison peut-on favoriser l'action chimique entre deux corps sohdes en dissolvant ces derniers dans l'eau et en mêlant ensuite les solutions. Dissous, ils ont pris eux-mêmes la forme liquide et ont perdu leur cohésion en grande partie. Les anciens avaient compris l'influence de l'état liquide sur les réactions, et disaient, en l'exagérant : Corpora non agunt nisi soluta.

Si l'état liquide favorise les réactions, il s'en faut cependant qu'il les détermine toujours. Des liquides ou même des gaz, après avoir été mélangés, ont souvent besoin du secours de la chaleur pour réagir les uns sur les autres.

Expérience. Voici dans cette éprouvette {(iff. 3) deux gaz, l'oxygène et l'hydrogène, mélangés l'un à l'autre dans les proportions d'un volume du premier pour deux volumes du second. Bien que le mélange soit parfaitement homogène et très-intime, et que la cohésion entre les molécules gazeuses soit nulle, on n'observe entre elles aucune action. Miis sitôt que je chauffe le mélange en approchant de l'orifice de l'éprouvette une bougie .allumée, la combinaison s'effectue avec énergie. Une explosion se fait entendre : les deux gaz se sont unis pour former de l'eau. Dans cette circonstance la chaleur a déterminé la combinaison, en augmentant l'intensité des mouvements qui animent les molécules de chaque gaz et en amenant les unes dans les sphères d'action des autres.

L'étincelle électrique produit le même effet, et elle agit probablement par la chaleur qu'elle communique au mélange. En faisant passer une étincelle à travers un mélange de deux volumes d'hydrogéno

roiRODUCTION,

el J'un volume d'oxygène, on détermine de môme In combinaison des deux gaz.

l'ius rarement les combinaisons sont produites par l'action de la lumière.

Qu'on remplisse un petit flacon d'un mélange de volumes égaux de gaz chlore et de gaz hydrogène, et qu'on lance ce flacon dans l'air de manière qu'il soit frappé par les rayons directs du soleil, la combinaison des deux gaz aura lieu instantanément et avec explosion.

Telles sont quelques-unes des conditions qui déterminent ou favorisent les combinaisons chimiques. Étudions maintenant les circonstances qui accompagnent ces phénomènes.

Expérience. Du soufre est fortement chauffé dans un petit ballon de telle sorte qu'il entre en él)ullition. On y jette du cuivre en tournure, et l'on observe aussitôt une vive incandescence. Elle est produite par la combinaison des deux corps.

En se consumant dans l'oxygène, le charbon, le soufre, le phosphore répandent une vive clarté. Leur combinaison avec ce gaz donne lieu à un dégagement de chaleur lumineuse.

Lorsqu'un corps combustible quelconque brûle à l'air, la chaleur et la lumière éclatent par le fait de la combinaison de ce corps avec l'oxygène, un des éléments de l'air. En général, toutes les combinaisons chimiques donnent lieu à une production de chaleur, et cette cUaleur est plus ou moins intense ; dans quelques cas elle est lu

mineuse, le plus souvent elle est obscure, quelquefois elle est ï peine sensible.

Si la chaleur intervient comme cause déterminante d'une foule de combinaisons, si elle éclate ensuite par l'effet de la combinaison même, elle peut encore jouer un aulre rôle dans les réactions chimiques. Au lieu de favoriser les combinaisons, elle peut les défaire en séparant des atomes qui s'étaient unis.

' Exposé à l'air, à la température ordinaire, le mercure conserve indéfiniment sa surface brillante. M;iis lorsqu'on le porte à une température voisine de son point d'ébullition, il attire lentement l'oxygène de l'air et se couvre d'une poussière rouge orangé, qui est de l'oxyde de mercure. Ici la chaleur a aidé à la formation d'une combinaison.

Que l'on chauffe maintenant cette poussière dans une petite cornue, à une température voisine du rouge, elle va se résoudre de nouveau en mercure qui apparaîtra en gouttelettes sur la voûte de la cornue et en oxygène qu'on pourra recueillir.

Une chaleur plus intense a donc déf;iit la combinaison qui s'était formée à une température moins élevée : elle a provoqué une décomposition.

Elle agit ainsi dans un grand nombre de cas. On dit qu'une combinaison se décompose lorsque les éléments qu'elle renferme se séparent les uns des autres.

L'étincelle électrique peut opérer de telles séparations lorsqu'elle éclate dans les gaz composés. Qu'on fasse passer une série d'étincelles électriques à travers le gaz ammoniac, celui-ci va se décomposer, c'est-à-dire se résoudre en ses deux éléments : azote et hydrogène.

De même le courant de la pile décompose un très-grand nombre de combinaisons chimiques dont les éléments se séparent pour se rendre, chacun de son côté, aux deux pôles de la pile. L'action décomposante que la pile exerce sur les combinaisons chimiques a été découverte au commencement de ce siècle par INicholson etCariisle. Les premiers, ces physiciens ont décomposé l'eau par le courant vollaïque.

Enfin la lumière elle-mômepeut décomposer certains corps. Parmi ces derniers, il faut noter un grand nombre de composés d'argent. On sait que l'art du photographe est fondé sur l'action décomposante que la lumière exerce sur quelques-unes de ces combinaisons.

Il csl un genre Je décompositions qu'il nous importe de considérer avec allciilion. Ce sont les décompositions provoquées par l'intervenlion d'afiinités plus puissantes que cellss qui maintiennent réunis les éléments d'un corps composé.

Nous chauffons du cuivre à l'air; il attire l'oxygène et se convertit en une poudre noire, combinaison de cuivre et d'oxygène qu'on nomme oxyde de cuivre. L'affinité des deux corps est considérable et réciproque; nous ne pouvons la vaincre par l'action de la chaleur seule, si élevée que soit la température à laquelle nous exposions l'oxyde formé. Les atomes de cuivre demeurent intimement unis aux atomes d'oxygène. Mais cliaufions maintenant cet oxyde de cuivre, après l'avoir mêlé avec du charbon en poudre. Il arrivera un moment où l'affinité du charbon pour l'oxygène va l'emporter sur l'affinité du cuivre pour l'oxygène. Les atomes de ce dernier corps, abandonnant ceux du cuivre, vont se porter sur les atomes de cliarbon, formant ainsi une nouvelle combinaison, l'acide carbonique, qui se dégage à l'état de gaz. Ici il y a à la fois décomposition et combinaison. Les molécules d'oxyde de cuivre se décomposent; les molécules d'acide carbonique se forment.

Kien ne se crée dans les combinaisons, rien ne se perd dans les décompositions. Dans l'expérience précédente, il n'est resté que du cuivre; le charbon et l'oxygène ont disparu, mais leur substance ne s'est point perdue. Toute la matière pondérable du charbon se trouve combinée à toute la matière pondérable de l'oxygène dans le produit de leur combinaison, l'acide carbonique, de telle sorte que le poids de celui-ci, ajouté au poids du cuivre, représente exactement le poids de l'oxyde de cuivre et celui du charbon.

Expérience. Mais reprenon l'oxyde mercurique dont nous avons montré la décomposition par la chaleur, plaçons-le dans un tube et dirigeons dans ce tubo un courant de gaz chlorhydrique, qui est un composé de chlore et d'hydrogène {fig. 4). Une réaction énergique s'accomplit aussitôt. La poudre rouge orangé se convertit en une poudre blanche cristaUine, et le tout s'échauffe fortement. En même temps une petite quantité de liquide se condense dans la boule. C'est de l'eau, et la poudre blanche formée est du chlorure mercurique, combinaison de mercure avec le chlore. L'acide chlorhydrique a donc converti l'oxyde mercurique en chlorure mercurique. Le mercure, d'abord uni à l'oxygène, s'est combiné avec le chlore. Mais qu'est devenu l'oxygène? Il s'est porté sur l'hydrogène de l'acide

14 LEÇONS DE CniMIE MODERNE.

clilorhydrique, pour former de l'eau. Remarquez que nous avons mis en présence deux corps composés, savoir :

L'oxyde mercurique, L'acide chlcrhydrique,

et que de leur réaction réciproque sont sortis deux nouveaux composés, savoir :

Le chlorure mercurique, L'eau ou oxyde d'hydrogène.

Cette réaction a donc donné lieu à un échange d'éléments. Le mercure de l'oxyde mercurique s'est porté sur le chlore de l'acide chlorhydrique, et l'oxygène, qui a abandonné le mercure, s'est uni à l'hydrogène qui a abandonné le chlore. La réaction a été aussi facile

qu'énergique, grâce à l'intervention de deux affinités. Kn effet, l'affinité du chlore pour le mercure a été secondée par celle de l'hydrogène pour l'oxygène. Deux molécules se sont décomposées, deux nouvelles molécules se sont constituées en vertu d'un échange d'atomes qu'on peut représenter de la manière suivante :

«TANT LA nÉACTMK.

Uercure + Oxygène = Oxyde mercurique.

Bydi-ogéne + Chlore = Acide clilorhydrique. '

PENDANT LA nÉACTlOX.

Mercure Oxygène

I Hydrogène Chlore

APRES LA R£ACrio:«.

Uercure + Chlore = Chlorure mercurique. Hydrogène -i- Oxygène = Eau.

De telles réactions, caractérisées par un échange d'atomes, se nomment doubles décompositions. Ce sont de beaucoup les plus fréquentes en chimie.

Les exemples que nous avons cités dans les pages précédentes et que nous avons appuyés sur des expériences faciles à saisir et à répéter, suffisent pour donner une idée des phénomènes chimiques. Nous avons vu comment, au contact de deux corps hétérogènes, cette attraction élective qu'on nomme affinité et qui met en mouvement les dernières particules des corps, est enjeu pour produire soit des combinaisons, soit des décompositions; nous avons vu commentelle modifie les molécules chimiques, soit par l'intervention d'autres molécules, soit sous l'empire des forces ph\siques, telles que la chaleur ou l'électricité. L'étude de tous ces phénomènes constitue la chimie, la science des changements moléculaires : science admirable dans son objet et dans son étendue, puisqu'elle pénètre la nature I même des corps qui nous entourent ; science féconde par ses applications, puisqu'elle nous apprend à connaître et à dominer les forces puissantes qui sont à l'œuvre dans l'intimité de la matière.

Si nous nous bornons à tirer des faits acquis les conséquences les plus prochaines et les plus sûres, nous devons admettre la diversité de la matière. Il existe, en effet, un certain nombre de corps, lesquels, soumis aux épreuves variées qui résultent de l'application des forces physiques et chimiques, ne fournissent jamais qu'une seule et même substance, sans qu'il soit possible d'en tirer

autre chose que cette substance. Nous admettons, jusqu'à preuve du contraire, que ces corps ne renferment qu'uno seule espèce de matière, et nous les nommons corps simples (p. 4). Les forces chimiques résident, nous l'avons dit, dans les dernières particules, dans les atomes de ces corps. En s'unissant entre eux, les corps simples forment les corps composés, et nous avons admis que leur combinaison résulte de la juxtaposition de leurs atomes qui s'attirent. L'idée des atomes constitue une hypothèse, mais cetîe hypothèse repose sur des faits nombreux et importants qu'elle relie entre eux de la manière la plus naturelle. Elle est plus qu'une hypothèse; elle est une théorie. Tous les chimistes l'ont adoptée, car elle a rendu à la science d'immenses services. Nous allons exposer les faits qui lui servent de base.

PROPORTIONS DEFINIES, EQUIVALENTS.

Les rapports pondéraux suivant lesquels les corps s'unissent sont invariable.i pour chaque combinaison. — Ce sont les équivalents. — Expériences propres à préciser cette notion.

Expérience. Dans ce verre à pied (fi,g. 5) se trouve un liquide que tout le monde connaît aujourd'hui sous le nom d'acide sulturique-

Bien qu'il soit notablement étendu d'eau, c'est-à-dire mêlé à une grande quantité de ce liquide, il manifeste encore sa présence par des propriétés énergiques. II est doué d'une saveur forte, corrosive, qu'on qualifie d'acide. Si l'on y verse quelques gouttes de cette liqueurbleuequi estla tein- ^--^---^^,,., - tare de tournesol, la cou-

Pi,, 5 leur de celle-ci passera in-

stantanément au rouge vif.

Voici dans un autre verre une solution de cette substance caustique qui constitue la pierre à cautère. On la nomme potasse ou hydrate de potassium Elle possède une saveur forte, lixivieilc,

PROPORTIONS DÉFÎMES, ÉQUIVALENTS. 17

nlcaline, facile à distinguer de la saveur acide. La couleur du tournesol bleu n'en est pas allérée; mais quand j'y verse quelques jouîtes de teinture de tournesol préalablement rougie par un acide, la couleur bleue reparait immédiatement. Cette substance caustique est douée de propriétés dilTérentes de celles des acides et qu'on qualifie de basiques ou d'alcalines. La potasse est un alcali ou une base puissante.

Je verse maintenant goutte à goutte la liqueur alcaline, qui est colorée en bleu, dans la liqueur acide qui est rouge, et j'agite avec une baguette de verre. 11 arrivera un moment où la couleur rouge de la liqueur acide virera au bleu. Je m'arrête à ce moment précis, et j'ai maintenant une liqueur qui n'exerce plus aucune action sur le tournesol; elle ne rougit pas la teinture bleue, elle ne ramène pas au bleu la teinture rougie. Je puis m'en convaincre en y plongeant un papier coloré par du tournesol bleu, et un autre coloré par du tournesol rougi. Je remarque, en outre, que cette liqueur ne possède plus ni la saveur acide corrosive de l'huile de vitriol, ni la saveur lixivielle caustique de la potasse, mais qu'elle est douée d'une saveur salée.

Par leur mélange et leur réaction réciproque, l'acide sulfurique et la potasse ont donc perdu ces propriétés énergiques qu'ils manifestaient à l'état libre. Ils se sont exactement saturés; ils se sont neutralisés. En effet, la liqueur qui les renferme maintenant l'un et l'autre, ou plutôt qui renferme les produits de leur réaction, n'est ni acide ni alcaline; elle est neutre, et sa neutralité se manifeste et par son indiiférence vis-à-vis des couleurs végétales et par ses propriétés organoleptiques. On n'y retrouve plus ni excès d'acide sulfurique ni excès de potasse, mais ces deux corps ont réagi exactement l'un sur l'autre et ont disparu tous deux, et de leur action mutuelle sont sortis deux nouveaux corps : un sel, le sulfate de potassium, et de l'eau.

Toutes les fois qu'on sature ainsi de l'acide sulfurique par de la potasse, il arrive un moment où toute la quantité de l'acide est exactement neutralisée par l'alcali, et où les deux corps sont convertis, sans résidu de l'un ou de l'autre, en sulfate de potassium et en eau; et il est toujours facile de reconnaître que cet effet est produit par l'action que la liqueur exerce sur les couleurs végétales, telles que la teinture de tournesol ou le sirop de violettes. Ce dernier, rougi par l'acide, verdi par l'alcali, n'éprouve aucuu

changement de teinte lorsqu'on est arrivé au point de neutralité. Or on ?. reconnu que ce dernier effet ne se produit que lorsque l'acide et l'alcali ont été mélangés dans de certaines proportions, qui demeurent invariables, quelles que soient les quantités qui aient été mélangées. En d'autres termes, on a remarqué que les quantités d'acide sulfurique et de potasse qui se neutralisent réciproquement, en formant du sulfate de potassium, demeurent dans un rapport constant. On peut s'assurer que l'état de neutralité, une fois alteini, est immédiatement dépassé et troublé par le moindre excès d'acide ou de base qu'on ajouterait à la liqueur. Cet excès se manifesterait immédiatement par le changement de couleur de la liqueur, qui devient rouge ou verte.

Ainsi, pour qu'il se forme du sulfate de potassium avec une quantité donnée d'acide sulfurique, il faut que nous ajoutions à celui-ci une quantité invariable de potasse, et, si nous augmentions d'un tiers, du double, ou dans une proportion quelconque la quantité d'acide sulfurique, il faudra aussi augmenter d'un tiers, du double ou dans la même proportion, la quantité de potasse.

Des expériences de ce genre ont été faites avec d'autres acides et d'autres bases, et ont introduit dans la science celte notion fondamentale que ces corps réagissent les uns sur les autres en proportions définies pour former des sels, et que, par conséquent, la composition de ces derniers est parfaitement fixe. Une quantité donnée d'un acide quelconque salure invariablement une quantité fixe d'une même base. Voilà un premier point.

Ajoutons que des recherches, poursuivies dans cette direction dès la lin du siècle dernier, ont conduit à un autre résultat non moins important, savoir : que les quantités respectives de plusieurs acides qui saturent un poids donné d'une base sont exactement proportionnelles aux quantités des mêmes acides qui saturent un poids donné d'une autre base. Un chimiste allemand, Richter, a découvert, à la fin du dernier siècle, la loi qui régit la composition des sels. Ce n'est point ici le lieu de l'exposer en détail; ces développements seront mieux placés et mieux compris dans la partie de cet ouvrage où nous traiterons des sels. Pour le moment, nous nous bornerons à ajouter que la loi dont il s'agit est une conséquence de la loi des proportions définies, et que cette dernière loi offre une grande généralité. Elle s'applique non-seulement à la réaction des