DIX-SEPTIÈME LEÇON

(29 Avril 18G4.)

Généralités sur la condensation des carbures d'hydrogène.

SOMMAIRE. — La fixation du carhoiu; s'cfl'cctiio p.-ir trois méthodes. — Condensation directe. — Condensation simultanée. — Addition. — INéccssito des épreuves critiques.

Condensation directe. — Réunion de plusieurs molécules en une seule. — Le formène est le seul cai-hure dont la condensation puisse fournir tous les autres. — Trois cas. — L'hydrogène est multiple comme le carbone : polymérie; — l'hydrogène est en excès; — une partie de l'hydrogène est éliminé.

Théorie générale de la condensation des car'oures d'hydrogène. — Propriétés du formène; — do l'hydrurc d'éthylène; — de l'éthylène et de l'acétylène.

Les carbures de la série forménique ne peuvent fournir de polymères. — La formation des polymères est due aux mêmes affinités qui déterminent les combinaisons entre les carbures et les autres corps.

Trois procédés pour opérer la condensation directe : 1° action de la chaleur; — 2" combinaison chimique simultanée; — 3° état naissant. — Les effets de ces trois procédés peuvent tous s'expliquer par l'action de la chaleur. — Paradoxe relatif aux combinaisons décomposées par la chaleur produite dans leur formation même. — La condensation donne lieu à un dégagement de chaleur.

Messieurs,

Nous commencerons aujourd'hui l'exposition des mé:thodes à l'aide desquelles on peut fixer le carbone sur les matières organiques. Dans cette étude, nous nous attacherons spécialement aux carbures d'hydrogène, parce que les réactions des carbures sont généralement plus simples, ces corps n'étant composés que de deux éléments.

Le premier des problèmes qui nous occuperont est celui-ci : Étant donné un carbure d'hydrogène, le transformer en un autre carbure plus condensé, c'est-à-dire

25i MÉTHODES DE CONDENSATION DIRECTE ET SIMULTANÉE.

contenant, a volume égal, une plus grande quantité de carbone.

Ce problème peut être résolu en suivant trois méthodes différentes.

La première qui peut être appelée méthode de condensation directe, consiste à transformer directement un carbure libre en des carbures plus condensés. C'est à l'aide de cette méthode que j'ai changé le formène. . . C^ H*

en acétylène CH-

et en gaz oléfiant CMI'

qui contiennent deux fois autant de carbone que

lui sous le même volume; en benzine C'"H*'

qui en contient six fois autant; en naphtaline. . C-°H^ qui en contient dix fois autant.

La seconde méthode, ou méthode de condensation simultanée, pourrait être confondue, jusqu'à un certain point, avec la précédente dont elle n'est, en quelque sorte, qu'une modification. Elle consiste à transformer un carbure naissant en plusieurs autres carbures produits simultanément et plus condensés que leurs générateurs. En voici un exemple :

Prenons encore pour point de départ le formène, C-H*; il donne les résultats les plus décisifs parce que c'est le moins condensé de tous les carbures. Sous l'influence de l'état naissant, ce gaz nous fournira d'un seul coup toute une série de carbures condensés, tels que :

l'éthylène C^H*

qui renferme deux fois autant de carbone sous

le môme volume; le propylène. ........ C^H^

qui renferme trois fois autant de carbone; le

butylène C*H*

qui renferme quatre fois autant de carbone ; l'amvlène C'«H'"

MÉTiKdti: n' vDDirtON. 3.55

(jui renfci'iiK' ciiuj lois ;ml;ii)( de carbone; el d'îiiilrcs rarbiires analogues, cnoore plus condensés, que l'on démontrerait aussi probablement, si les expériences étaient poussées plus loin.

La production simultanée de l'élbylène et de ses liomologues, par la même action qui donne naissance au formène, peut être comparée à ce pbénomène pbysique, bien connu en acoustique, qui produit, en même temps qu'un son fondamental, ses différents barmoniques. Le formène, C-IP, ou si l'on aime mieux le métbylëne, C^H'- (carbure hypotbélique), est en quebjue sorte le son fondamental; l'étbylène, (C-H-)-, le propylëne, (C^H-)% le butylène, (C-H-)*, l'amylène, (CM1*)% représentent les sons barmoniques,

La métbode précédente, comparée à la première, présente l'avantage de donner d'un seul coup plusieurs solutions au problème que nous nous sommes posé; mais, par contre, elle a l'inconvénient de reposer sur des réactions moins nettes, et de ne fournir cbaque produit qu'en plus petite quantité. Cependant les résultats définitifs ne sont pas moins étendus ni les solutions moins certaines, en tant que relations d'origine établies entre le carbure générateur et les carbures dérivés.

La troisième métbode est la méthode d'addition. Elle consiste à ajouter l'une à l'autre les quantités de carbone contenues dans deux composés organiques. Nous l'appliquerons plus spécialement à l'addition du carbone contenu dans un carbure à celui d'un autre composé, en la dirigeant de façon à obtenir un nouveau carbure d'bydrogène, plus condensé que le premier.

Ainsi c'est par une addition que l'on obtient le propylëne, à l'aide du gaz des marais et de l'oxyde de carbone : aC^H'' H- (70^ = VS> W + mO^.

256 MÉTHODE d' ADDITION.

La dernière méthode est la plus générale des trois. En effet, la molécule organique qui s'ajoute au carbure peut être elle-même soit un carbure, soit un produit oxygéné. Nous venons de donner un exemple relatif à l'addition d'un produit oxygéné, l'oxyde de carbone ; en voici un autre relatif à l'addition d'un carbure. L'addition de l'hydrure d'éthylène naissant, C'H", avec l'hydrure d'amylëne naissant, C'^Iï'-, fournit un carbure C**H'^, renfermant le carbone réuni de ses deux générateurs :

C4HC + C10H12 — H2 =: Cli W<^.

Nous exposerons d'abord comment les additions peuvent être réalisées dans l'étude des carbures d'hydrogène ; puis nous passerons à d'autres groupes de composés organiques. Les applications de cette méthode sont illimitées; mais comme il faut nous restreindre aux cas les plus généraux, nous nous occuperons spécialement de la formation des composés qui résultent de l'addition de l'oxyde de carbone et de celle de l'acide carbonique aux principes organiques, tels que : carbures, alcools, aldéhydes, acides, etc. Donnons quelques exemples.

Nous venons de citer la formation du propylène par l'addition de l'oxyde de carbone à un carbure d'hydrogène ; de même l'alcool, uni à l'oxyde de carbone, fournit l'acide propionique :

L'aldéhyde, combiné à ce même oxyde de carbone, produit l'acide lactique ;

Ci Hi 02 + C2 02 + H2 02 = C m 06 ; l'acide glycollique et l'oxyde de carbone engendrent l'a-

CRITIQUE DE l.A lIONSÏlTt i !(»> DKS CORPS CONDENSÉS. 25"

cide nialoniquc :

CiHi06-hC'0« = C«IIi08.

De même encore l'acide carbonique, uni a Thydrure d'éthylène naissant, produit l'acide propionique :

uni au pliénol naissant, il produit l'acide salicjiique :

C12 W 0* + O Oi = O'* W 06 ;

combiné à l'acide propionique naissant, l'acide succinique :

Ces exemples vous montrent toute la fécondité de la méthode d'addition.

En résumé, condensation directe, condensation simultanée, addition, telles sont les trois méthodes que nous allons développer. Elles s'appliquent non-seulement aux carbures, mais, comme nous venons de le dire, aux alcools, aux aldéhydes, aux acides, etc.

Toutes les fois qu'au moyen de l'une quelconque des trois méthodes précédentes nous serons arrivés à un corps plus condensé que ses générateurs, nous devrons, avant de considérer sa condensation comme définitivement acquise, nous devrons, dis-je, soumettre ce corps à toute la vSérie d'épreuves indiquées dans les précédentes Leçons; nous devrons examiner, en un mot, si le corps que nous avons obtenu est un composé secondaire ou un composé unitaire, si la synthèse que nous avons réalisée représente une fusion totale ou seulement une juxtaposition. Pour nous en assurer, nous devons rechercher si le corps obtenu est capable de reproduire tous les composés contenant le même nombre d'équivalents de (carbone que lui,

258 CONDENSA.TIO.N DIRECTE DES (.ARBURES DHYDROGÈNE.

ainsi que tous les corps qui en renferment un nombre moindre, et cela en passant par tous les degrés de condensation compris entre le corps obtenu par synthèse et chacun de ses générateurs. Nous reconnaîtrons par les mêmes épreuves si, au contraire, le corps obtenu engendre seulement des séries de dérivés contenant une quantité de carbone moindre que celle qu'il possède et égale au plus à celle des générateurs. Il y a là une discussion nécessaire dans tous les cas pour établir le caractère véritable des résultats; nous avons d'ailleurs exposé les principes de critique par lesquels cette discussion peut être dirigée.

Commençons par étudier la méthode de condensation directe appliquée aux carbures d'hydrogène. Nous examinerons d'abord les principes de cette méthode, puis les procédés de réalisation; enfin nous appliquerons la méthode aux carbures que nous avons obtenus précédemment au moyen des éléments. Nous étendrons ainsi le cercle de la synthèse jusqu'à des séries plus compliquées, susceptibles de conduire à leur tour à de nouvelles séries, dont la condensation s'élève sans cesse et méthodiquement.

Je pourrais vous exposer immédiatement les résultats particuliers des expériences synthétiques; mais je préfère remonter jusqu'aux notions générales sur lesquelles reposent ces résultats, afin d'établir que ce ne sont pas là des faits individuels et isolés, mais qu'ils sont la conséquence de principes généraux, susceptibles d'une extension pour ainsi dire indéfinie. Ainsi procède la science : le plus difficile est de tracer les premières directions, de poser les problèmes, de démontrer les solutions et les principes généraux sur lesquels elles reposent. Il est ensuite facile de pousser plus loin ; car, à mesure que l'esprit se familiarise avec un résultat déjà connu, il trouve ,

r(ii,v:>iÉRiE. 1^9

pour \ parvenir dos voies plus élégantes et souvent plus directes que celles par lesquelles ce résultat a été d'abord acquis à la science.

En général, la condensation d'un carbure d'hydrogène se produit par la réunion de deux, trois, quatre, ou d'un plus grand nombre de molécules ajoutées à ellesmêmes ; dans les corps obtenus, le nombre des équivalents du carbone est un multiple du nombre correspondant au corps générateur.

Ainsi, en condensant deux molécules d'amylène,C*<'H*^ en une seule, on obtiendra le diamylène, C-°H-^; en en condensant trois, on obtiendra le triamylène, C'°ïP°; en en condensant quatre, le tétraiuylène, G*°H^°; en condensant un plus grand nombre de molécules d'amylène, on obtiendrait encore d'autres corps analogues, car la série ne se borne pas là. Dans tous ces corps, l'exposant du carbone est un multiple de l'exposant du même élément dans l'amylëne. Biais on n'obtient pas les carbures qui renferment un nombre d'équivalents de carbone intermédiaire.

On prépare de la même manière, avec le térébenthène, C-^H'^, carbure principal de l'essence de térébenthine, le ditérébëne, C*°H^^ et d'autres carbures plus condensés, mais dont la formule renferme un nombre d'équivalents de carbone toujours multiple de 20.

De ce qui précède, il résulte que le seul carbure dont les condensations successives puissent engendrer tous les autres carbures est le formène. G* H- ; puisqu'il est le seul qui renferme 2 équivalents de carbone et qui puisse donner des composés renfermant 2, 4» ^> etc., équivalents de carbone; en un mot tous les degrés de la condensation.

La relation entre les carbures obtenus et leurs générateurs, dans les cas qui viennent d'être cités, c'est-à-dire

26o CONDENSATIONS AVEC EXCÈS ET AVEC PERTE d'hYDROGÊNE.

pour l'amylène et pour le térébenthëne, s'étend à la fois à l'hydrogène et au carbone. Dans cette circonstance, la formule des nouveaux principes est un multiple de celle du principe primitif : i litre de vapeur du carbure condensé renferme intégralement les éléments de 2, 3, 4» etc., litres de vapeur du carbure originaire. Cette relation, qui peut s'étendre non-seulement aux carbures, mais aussi aux aldéhydes, aux acides, aux amides, etc., constitue la polymérie.

La polymérie représente un cas particulier dansl'étude de la condensation des composés organiques, des carbures en particulier. En effet, si le carbone du corps condensé est nécessairement multiple de celui du générateur, il n'en est pas toujours ainsi de l'hydrogène : ce dernier peut être plus grand ou plus petit que le multiple correspondant du carbone.

Le cas où la quantité d'hydrogène devient plus grande est exceptionnel; cependantavec l'amylène, C'"H'°, et par suite de certains partages, on peut obtenir l'hydrure de diamylène, C"*^H", qui contient un peu plus de deux fois la quantité d'hydrogène renfermée dans le carbure générateur.

Au contraire, le cas le plus général est celui dans lequel la quantité d'hydrogène est moins grande dans le carbure condensé que dans son générateur.

Ainsi, en transformant le formène, C^H*, en acétylène, C*H-, il y a perte des trois quarts de l'hydrogène:

lorsqu'on le change en éthylène, la perte est de moitié ;

2C2H4 = C4Hi + H4; dans la formation de la benzine, elle s'élève aux trois

THÉORIE DE LA CONDENSATION DES CARBURES d'hYDROGÈNE. 9.6l

quarts :

6C211i = 02II6 4-II'8;

aux quatre cinquièmes, dans celle de la naphtaline :

IoC2Hi = C20H8-l-H32.

Les trois cas possibles se rencontrent donc : augmentation, persistance ou diminution de la quantité d'hydrogène, par rapport aux multiples de la quantité de cet élément dans le corps primitif.

IMontrons comment ces phénomènes de condensation peuvent être prévus et interprétés dans les théories générales de la Chimie organique.

Il est évident que la formation d'un carbure condensé est un phénomène de combinaison entre plusieurs équivalents du carbure générateur; or je dis qu'une telle combinaison résulte des mêmes affinités qui déterminent la formation des autres combinaisons entre les carbures d'hydrogène et les divers corps simples ou composés.

Soit, par exemple, le formène, C^H*, le plus simple des carbures d'hydrogène et le générateur de tous les autres. Ce corps renferme 2 équivalents de carbone, unis à 4 équivalents d'hydrogène, et l'expérience prouve que le carbone ne peut point s'unir avec une proportion supérieure d'hydrogène, ou d'un corps capable de se substituer directement à l'hydrogène, tel que le chlore, le brome, etc. Mais l'hydrogène peut être remplacé dans le formène par divers autres corps, qui se substituent à l'hydrogène à volumes égaux.

Ainsi I, Q, 3, 4 équivalents de chlore, c'est-à-dire 2, 4, 6, 8 volumes de ce gaz, peuvent remplacer dans le formène 1, 2, 3, 4 équivalents d'hydrogène, c'est-àdire 2, 4> 6, 8 volumes.

Ainsi I équivalent d'acide chlorhydrique, HCl, c'est-