DEUXIÈME LEÇON

{'> FiivuiEK i86'|.) L'échelle de l'Analyse et l'échelle de la Synthèse.

SOMMAIRE. — Les substances organiques sont binaires, ternaires ou quaternaires. — Elimination de l'azote des substances azotées. — Elimination de l'oxygène des composés ternaires. — Condensations diverses des carljures d'hydrogène. — Leur décomposition métliodique. — Echelle de l'analyse.

Échelle de la synthèse. — Combinaisons du carbone et de l'hydrogène.— Synthèse du gaz oléfiant. — Réduction de l'eau et de l'acide carbonique. — Synthèse de l'acide formique. — Gaz des marais. — Sa transl'ormation en carbures plus condensés.

Combinaisons des carbures d'hydrogène avec l'oxygène. — Synthèse des alcools : i" par oxydation; 2" par hydratation. — ^ Formation des aldéhydes, des acides, des éthers, etc.

Synthèse des matières azotées. — Dérivés nitriques et ammoniacaux. — Alcalis et amides. — Synthèse des corps sulfurés, etc. — Progrès futurs de la science.

Messieurs,

Quatre éléments, le carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'azote, forment, par leur association, presque toutes les matières organiques. Ce fait résulte de l'analyse élémentaire de ces substances.

Les matières qui ne renferment que deux éléments sont, en général, des carbures d'hydrogène. Tantôt elles sont formées de carbone et d'hydrogène à équivalents égaux: telle est la série des carbures les plus importants de la Chimie organique; tantôt c'est le nombre d'équivalents de l'hydrogène qui domine; tantôt entin, et ce cas se présente le plus souvent, c'est le nombre des équivalents du carbone qui est le plus considérable. Comme exemples de ces divers carbures, je citerai: dans la première série, le gaz oléfiant, C'H"; dans le second groupe, le gaz des

22 ÉLÉMliNTS DES SUBSTANCES ORGANIQUES.

marais, C'H*; dans le dernier, la benzine, C'-[I% l'essence de térébenthine, C-°H'% etc., etc.

Les matières formées de trois éléments peuvent se diviser en matières ternaires oxygénées et matières ternaires azotées.

Les matières ternaires oxygénées, c'est-à-dire formées de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, sont de beaucoup les plus nombreuses.

Tels sont les alcools, les corps gras neutres et acides, l'acide acétique, l'essence d'amandes amères, etc., etc. Quelquefois les trois éléments sont combinés à équivalents égaux, dans le sucre de raisin, G'-H'^O'-, et l'acide acétique, C^H'O', par exemple. Mais le plus souvent ils sont combinés dans des proportions différentes, soit que l'oxygène prédoniine sur les autres éléments, comme dans l'acide oxalique, C'H-O*; soit, ce qui est le cas général, que le carbone et d'hydrogène soient prépondérants, comme dans l'alcool, l'éther, la stéarine, etc.

Les matières ternaires azotées, c'est-à-dire formées de carbone, d'hydrogène et d'azote, sont infiniment moins nombreuses que les précédentes. Parmi elles se trouvent l'aniline, C'=^H^Az, la nicotine, eni'" Az% etc.

Les matières organiques quaternaires, c'est-à-dire formées de quatre éléments, sont très-fréquemment d'origine animale. Ce groupe contient la fibrine, l'albumine, l'urée, l'acide urique, etc. Presque tous les alcalis végétaux viennent aussi s'y ranger.

Le nombre des substances organiques naturelles, qui restent comprises en dehors des groupes précédents, est extrêmement limité : citons cependant quelques principes qui renferment du soufre, tels que la taurine et la cystine; d'autres principes qui contiennent du phosphore, tels que l'acide dioléinopliosphorique , l'une des matières

ÉciiKi.Li: m. i.A.NVLVSE. — Éi.niiN.vTK» iii; 1. AZOTi:. ?.3

constitutives du système nerveux, etc. L'étude de ces corps ne modifie sur aucun point essentiel les considérations que nous allons développer relativement à l'analyse et à la synthèse des substances organiques.

Non-seulement l'analyse manil'este les quatre éléments principaux qui viennent d'être signalés comme les derniers produits de la décomposition radicale des matières organiques; mais cette même analyse, appliquée avec plus de ménagements, nous permet d'éliminer un à un ces quatre éléments dans une substance déterminée. Elle peut en effet enlever l'azote, puis l'oxygène, enfin séparer l'hydrogène et le carbone.

Cherchons d'abord à séparer l'azote et prenons pour démontrer ce premier mode de décomposition une matière organique quaternaire, telle que l'urée, Cni^Az'^O-, ou l'asparagine, C^H^Az-O".

Un principe de ce genre, chauffé en présence de la potasse, perd l'azote qu'il contient sous forme d'ammoniaque, substance que l'on reconnaît facilement à son action sur le papier de tournesol rouge. Voici l'expérience.

Cette élimination, opérée avec des précautions convenables, peut se faire sans qu'il y ait perte simultanée de carbone; exécutée méthodiquenîent, elle donne lieu à un nouveau principe ternaire, c'est-à-dire formé de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, mais exempt d'azote, et dans lequel l'ammoniaque enlevée à la substance primitive est remplacée par les éléments de l'eau. Ainsi l'urée fournit de l'acide carbonique, C'O^ ; l'asparagine produit de l'acide malique, C**H"0'°:

C8 H» AzM)6 + 2H202 — 2 \z W =-- C» II'' ()">. Ce que je viens de dire s'applique égaleiucnl \n\\ .sub-

■24 ÉCHELLE DE l' ANALYSE.

stances azotées ternaires, c'est-à-dire exemples d'oxygène, et aux substances azotées quaternaires.

Le problème de l'analyse se trouve dès lors simplifié et devient celui-ci": étant donnée une matière ternaire oxygénée, enlever l'oxygène, c'est-à-dire la transformer en une matière binaire.

On atteint un pareil résultat au moyen de diverses métbodes de réduction, parfaitement étudiées aujourd'bui, et qui permettent en général d'enlever tout l'oxygène contenu dans un corps, sans toucber à ses autres éléments, carbone et hydrogène.

Supposons, par exemple, qu'il s'agisse d'enlever l'oxygène à l'alcool, CH^'O". Nous y parviendrons par deux réactions successives, lesquelles constituent une méthode générale :

1° En faisant agir sur l'alcool un hydracide, et particulièrement l'acide iodhydrique, nous formerons de l'eau etdel'étlier iodhydrique, C^H^I :

C4 ne 02 + HI = Ci 11^ ï 4- H2 02,

nouveau composé ternaire, plus facilement réductible que l'alcool.

2° En traitant maintenant l'éther iodhydrique par l'hydrogène naissant, dans certaines conditions, nous enlèverons l'iode et nous le remplacerons par de l'hydrogène :

Ci IP 1 + IP = Ci II« + HL

On obtient ainsi un carbure d'hydrogène, l'hydrure d'étliylène. G* H**, qui représente l'alcool dont on a séparé l'oxygène.

Vous pourriez m'objecter que cette solution n'est point générale; en effet, l'alcool, C^H^O", est un corps peu oxygéné, comme sa formule l'indique. Mais ce que nous

ÉLIMINATION DE LUVYGÈNE. "îS

venons d'efreolucr avec l'alcool, nous le réalisons également avec (les coips très-oxygénés. Voici, par exemple, la glycérine; c'est l'un des corps les plus oxygénés que l'on connaisse :

i" On fait agir sur cette glycérine, €"11^0% l'acide chlorhvdrique, et l'on obtient de l'eau et de la trichlorhydrinc^H^Cl^-

C6H806 + 3IIC1 = C6H3C13 + 3H2 02.

2° Si maintenant, de mêaie que nous l'avons fait tout à l'heure pour l'éther iodliydrique, nous traitons la trichlorliydrine par l'hydrogène naissant, nous lui enlevons les 3 équivalents de chlore qu'elle renferme et nous les remplaçons par 3 équivalents d'hydrogène ;

CGIPC13 + 611 = ce 118 + 311 CI.

Nous obtenons ainsi un carbure d'hydrogène, l'hydrure de propylène, C*^H% qui représente bien la glycérine dont on a séparé la totalité de l'oxygène, sans toucher ni au carbone ni à l'hydrogène.

Nous voyons donc que l'on peut en général enlever l'oxygène à toute combinaison ternaire oxygénée et la réduire à Tétat de combinaison binaire. Nous sommes ainsi conduits à un carbure d'hydrogène, et ce carbure contient le plus souvent la même quantité de carbone et d'hydrogène que le composé primitif oxygéné. Ce carbure représente en définitive le produit de l'analyse méthodique de toute combinaison quaternaire, formée de carbone, d'hydrogène, d'oxygène et d'azote, puisqu'il représente le terme de l'analyse des combinaisons ternaires qui dérivent de ces dernières substances. Tout est donc ramené aux carbures d'hydrogène, et tout y est ramené non par des raisonnements, à priori, non par des rappro-

26 ÉCHELLE DE L'A^ALYSE.

cheinents de formules, trop souvent illusoires, mais par (les décompositions réelles, fondées sur l'application de méthodes générales déterminées. Les carbures sont en (juelque sorte les radicaux fondamentaux de tous les autres principes organiques.

C'est aux carbures que nous allons maintenant nous attaquer. On peut, en les soumettant à l'influence d'une température très-élevée, séparer en totalité leurs éléments et obtenir le carbone et l'hydrogène à l'état élémentaire. On complète ainsi l'analyse des matières organiques. Mais cette décomposition totale jette peu de lumière sur la constitution des carbures d'hydrogène. Au lieu d'opérer leur destruction d'un seul coup, il est préférable de la ménager par degrés successifs, en simplifiant peu à peu les combinaisons, avant d'opérer leur résolution totale en éléments.

Ces degrés successifs de la décomposition des carbures d'hydrogène sont, en effet, très-nombreux, et ils se distinguent par la diversité de leurs condensations.

Entrons dans quelques détails pour bien vous faire comprendre ce que signifie ce mot condensation.

Le gaz des marais, le plus simple des carbures d'hydrogène, a pour formule C^H*; cette formule correspond à son équivalent (i6), elle représente 4 volumes, ce qui veut dire que i équivalent (16 grammes) de ce corps occupe un volume 4 fois aussi grand que i équivalent (8 grammes) d'oxygène gazeux. Comparons la condensation de ce premier carbure avec celle de quelques autres.

Le gaz oléfiant a pour formule C*H* = 4 volumes, ce qui veut dire que i équivalent de ce corps (28 grammes) occupe un volume 4 fuis aussi grand que i équivalent (8 grammes) d'oxygène, et le même volume que 1 éipii-

uÉeoMrosiTiON MÉnioDigti: i>ts carbures d'hydrogène. 2'^

valent (i6 grammes) de gaz des marais. Un même volume renferme done Gx4 = 24 parties de gaz oléliant, et 6x2=12 parties de gaz des marais. 11 résulte de là que

1 litre de gaz oléliant contient i l'ois autant de carbone que I litre de gaz des marais. (Vest précisément ce qu'expriment les formules de ces deux gaz, l'une, C'H*, renfermant 1 équivalents de carbone C", et l'autre, C*H*,

4 équivalents de carbone C* : le carbone est i fois aussi condensé dans le second carbure que dans le premier.

Passons à un troisième carbure, encore plus condensé, l'amylène, lequel, a pour formule C'"H"^ = 4 vol.; ce qui veut dire que i équivalent de vapeur d'amylène (70 grammes) occupe un volume4 fois aussi grand que i équivalent (8 grammes) d'oxygène. A volumes égaux, la vapeur d'amylène (C'°) contient 60 parties de carbone, celle du gaz oléfiant 24, et celle du gaz des marais 12 parties; <\utrement dit, un volume de vapeur d'amylène contient

2 \ fois autant de carbone que le gaz oléliant (C^) .

5 fois autant que le gaz des marais (C^). De même l'essence de térébentbine, C^'^H"' : à volumes égaux, la vapeur d'essence de térébentbine (t?°) contient 2 fois autant de carbone que la vapeur d'amylène (C'^j, 5 fois autant que le gaz oléfiant (C*), et 10 fois autant que le gaz des marais (C^).

Si on range de cette façon, par ordre de condensation, les différents carbures d'bydrogène, on obtient une série régulière où les formules vont en se simplifiant, depuis les carbures les plus complexes jusqu'aux carbures les moins condensés.

Or cette écbelle n'est pas simplement artificielle : elle représente l'ordre même suivant lequel on procède dans l'analyse métbodique des carbures d'bydrogène. En effet, étant donné un carbure d'bydrogène très-condensé, tel

28 ÉCHELLE DE l'aNALYSE.

que l'essence de térébenthine, on peut le décomposer peu à peu, soit par l'action de la chaleur, soit en l'oxydant avec précaution, de façon à obtenir des composés moins riches en carbone. On peut ainsi obtenir d'abord des composés renfermant i8 équivalents de carbone; puis des composés qui en renferment i6 (acide téréphtalique, G'®H*'0% etc.); ensuite des composés qui en renferment i4 (benzylammine, C'H^Az), puis ii (benzine, C'^H*'), puis lo, puis 8 (acide butyrique, C^H^O"), puis 6, puis 4 équivalents (acide acétique, C"H*0*), i enfin (gaz des marais, C-R\ chloroforme, CMICF, acide formique, C^H-0% acide carbonique, C'O*, etc.), ce qui est le terme extrême de la simplification. On enlève ainsi à la molécule primitive son carbone par équivalents successifs; on diminue graduellement, en suivant une échelle régulière, la condensation du carbone contenu, soit dans le corps primitif, soit dans ses dérivés.

En résumé, nous avons pris une substance organique renfermant du carbone, de l'hydrogène, de l'oxygène et de l'azote, nous avons d'abord éliminé l'azote qu'elle renferme; et nous avons obtenu un nouveau principe, formé de carbone, d'hydrogène et d'oxygène; puis nous avons séparé l'oxygène, toujours sans toucher au carbone, et nous avons produit un principe formé de carbone et d'hydrogène; enfin nous avons simplifié ce carbure d'hydrogène, de façon h le changer en des composés nouveaux renfermant moins de carbone sous le même volume, c'està-dire où le carbone est moins condensé; et nous avons sinqîlifié par degrés cette condensation, jusqu'à revenir, soit aux éléments, soit à l'eau et à l'acide carbonique. Voilà ce que nous désignons sous le nom d'échelle d'analyse, ou plus spécialement d'échelle de combustion, dans le cas où nous procédons par oxydation.

ÉCHELLE DE LA SYMUÈSE. — (.AUBUnES D'llYDROGt:.\E. 2g

En regard de cette échelle de l'analyse, nous allons maintenant nous proposer de placer une échelle inverse, l'échelle de la syiilhèse. Nous prendrons pour point de départ de la formation des matières organiques, les produits extrêmes de leur décomposition, soit le carhone et l'hydrogène, c'est-à-dire les éléments eux-mêmes, soit ces éléments complètement oxydés, c'est-à-dire l'eau et l'acide carbonique : dans ce dernier cas, nous procéderons comme le fait la nature elle-même dans les êtres vivants.

Examinons successivement ces deux marches synthétiques :

i" En partant du carbone et de l'hydrogène, on peut réaliser la combinaison directe de ces deux éléments, sous l'influence de l'arc voltaique. On obtient ainsi l'acétylène :

Ci + IF = car-.

Traité par l'hydrogène naissant, l'acétylène se change en

(>H2-i-H2 = CiH4.

gaz oléfiant

Ces deux carbures étant obtenus, on peut, par des méthodes qui vont être indiquées, former les autres composés organiques. Mais auparavant il est nécessaire d'indiquer la seconde marche synthétique.

2° En partant des éléments oxydés, c'est-à-dire de Teau et de l'acide carbonique, on transforme l'acide carbonique en oxyde de carbone :

Cet oxyde, fixant les éléments de l'eau, donne l'acide formique :

C2U2 + H202=C2IPOi.

3() ÉCHKl.LK DE LA SV>ïlIÈSr..

Au moyen de l'acide formique, on obtient le gaz des marais, C^H\ le plus simple de tous les carbures.

Soumis à certaines influences, le gaz des marais peut éprouver des condensations successives et produire divers carbures nouveaux, tels que :

L'acétylène, C*H'% et le gaz oléfiant, C''H\ dans lesquels le carbone est deux fois aussi condensé;

Le propylène, C^H**, dans lequel le carbone est trois fois aussi condensé;

La benzine, C'^H% où le carbone est six fois aussi condensé;

La napbtaline, C-^H% où le carbone est dix fois aussi condensé, etc.

Nous renversons donc ainsi l'échelle de la décomposition successive des carbures d'hydrogène; nous obtenons d'abord certains carbures simples au moyen des éléments, puis nous transformons ces premiers composés organiques en carbures de plus en plus condensés. Des résultats aussi fondamentaux peuvent être obtenus par des méthodes diverses, dont le nombre et la portée s'accroissent tous les jours. Au point de départ, c'est-à-dire en procédant des éléments, les ressources de la synthèse sont limitées parla grande stabilité des substances minérales qu'il s'agit de métamorphoser; mais les synthèses deviennent plus faciles, dès que l'on est arrivé à des composés organiques proprement dits. A mesure que l'on s'élève à des principes plus condensés, leur multitude croissante et leur mobilité fournissent aux efforts nouveaux de la synthèse des moyens d'action de plus en plus féconds et pour ainsi dire illimités.

Les carbures d'hydrogène étant obtenus, on peut reconstituer les corps ternaires par deux mélhodes différentes, soit en fixant de l'oxygène, soit en fixant de l'eau

AI.C.OOl.S. — ALDÉHYDES. 3l

sur les carbures d'hydrogène. On réalise ces deux réactions par des artifices assez analogues à ceux employés en Chimie minérale. Voici des exemples de ces deux méthodes appliquées à la formation des alcools.

i'' En oxydant le gaz des marais, C-iP, on obtient l'alcool méthylique, C4P0- :

2° En fixant de l'eau sur le gaz oléfiant, C*H% on obtient l'aleool ordinaire, CMl^O- :

Tels sont les types des deux méthodes générales au moyen desquelles on peut, en partant des carbures d'hydrogène, obtenir les alcools. C'est là un nouveau pas, presque aussi décisif que le premier, car les alcools et les carbures d'hydrogène doivent ëlre regardés comme les générateurs de presque toutes les matières organiques ternaires et quaternaires.

Poursuivons en effet la synthèse des matières organiques oxygénées. Nous y procéderons d'abord en oxydant les alcools, et cela par deux degrés successifs.

i" En enlevant aux alcools de l'hydrogène, sans addition d'oxygène, on obtient les aldéhydes, c'est-à-dire un nouveau groupe de composés propres à la Chimie organique.

Ainsi, en enlevant 2 équivalents d'hydrogène à l'alcool ordinaire (sous forme d'eau), on obtient l'aldéhyde ordinaire, C*H^O- :

C4HG02 + 02 z= C4IIi02 H- 112 0^

De même, l'alcool benzylique produit l'essence d'amandes amères ou aldéhyde benzoïque :

Cil 11^)2 -4- 02 = C'i H" 02 -h 112 02,