Dissolvants

corps naturels. Jointes ensemble, ces dernières composent, enfin, les corps qui» par leur grandeur, tombent sous les sens.

« Les différents degrés de fluidité, de volatilité ou de fixité dépendront de la plus ou moins grande force d'union des parties ou de leur plus ou moins grande grosseur.

« Puisque les métaux, ajoute encore Newton, dissous dans les acides n'attirent à eux qu'une petite partie de l'acide, il est clair que leur force attractive ne s'étend qu'à de petites distances. Et comme, en Algèbre, les quantités négatives commencent là où s'évanouissent et finissent les positives, de même, en Mécanique, la force répulsive doit commencer à se manifester là où la force attractive vient à cesser.

« S'il en est ainsi, la marche de la nature sera simple el toujours conforme à elle-même. Elle accomplira tous les grands mouvements des corps célestes par l'attraction de gravité qui est mutuelle entre tous ces corps, et elle accomplira presque tous les mouvements de leurs particules par une autre force attractive et répulsive qui est aussi mutuelle entre ces particules.

« Il y a dans la nature des agents capables d'unir les particules des corps, et c'est à la philosophie expérimentale à découvrir ces agents. »

Newton admet enfin qu' « à l'origine des choses, Dieu forma la matière de telle façon que ses particules primigènes, dont devait sortir par la suite toute nature corporelle, fussent solides, fermes, dures, impénétrables el mobiles; avec telles grandeurs et figures, et, en outre, telles propriétés, en tel nombre et en telle proportion qu'il convenait, à raison de l'espace où elles devaient se mouvoir, et de manière qu'elles pussent le mieux atteindre les fins pour lesquelles elles étaient formées.

« Par cela même que ces particules primigènes sonl complètement solides, elles sont incomparablement plus

dures qu'aucun des corps composés. Elles ne peuvent être ni usées, ni fractionnées. »

De môme qu'il serait difficile de définir mieux que ne le faisait Newton l'attraction moléculaire, à laquelle se rapporte l'afRnité chimique, de même la définition qu'il donne des atomes serait encore aujourd'hui la meilleure introduction à l'exposé des idées qu'il est possible de se former des atomes de la chimie actuelle, qui se confondent avec les particules qu'il nomme pHmigènes. Les chimistes du temps présent éludent, il est vrai, la difficulté, en laissant dans le vague tout ce qui concerne la nature de l'affinité ou celle des atomes. Ils obéissent ainsi aux habitudes louables de leur esprit, préférant se taire sur des sujets où manque la certitude; mais cette réserve n'est pas sans inconvénient, car ceux qui commencent l'étude de la chimie essayent naturellement de suppléer au silence du maître sur ces matières, les seules qu'on puisse aborder quand on est privé de laboratoire et qu'on n'est pas conduit à fixer toute son attention sur les détails des expériences et sur le maniement des appareils. Il n'est pas nécessaire d'ajouter qu'ils s'égarent, et que l'un des principaux obstacles à la diffusion des principes sains de la chimie tient, peut-être, à cette ignorance où le commençant est laissé sur la nature de la force qu'elle met en jeu et sur celle des atomes qu'elle considère.

« Les particules primigènes, ajoute Newton, ont en elles non seulement la force d'inertie et sont soumises aux lois passives du mouvement qui résultent nécessairement de cette force, mais, de plus, elles reçoivent perpétuellement le mouvement de certains principes actifs, tels que la gravité, la cause de la fermentation et de la cohérence des corps. »

Je termine ces citations par quelques lignes dans lesquelles Newton expose la vraie philosophie des sciences :

« Dire que chaque espèce de choses est douée d'une

qualité occulte spécifique, par laquelle elle a une certaine puissance d'agir et de produire certains effets sensibles, c'est ne rien dire du tout. Mais déduire des phénomènes de la nature deux ou trois principes généraux de mouvement et faire voir ensuite comment les propriétés et les actions de toutes les choses corporelles découlent de ces principes constatés, ce serait faire un grand progrès dans la philosophie, quoique les causes de ces principes eux-mêmes ne fussent pas encore connues.

« Sur ce fondement, je ne fais pas difficulté, dit-il comme conclusion, de proposer les principes de mouvement dont j'ai parlé, parce que la nature entière les révèle de la manière la plus évidente, mais je laisse à d'autres le soin d'en découvrir les causes. »

Sans résoudre la question posée par Newton, plus tard BerthoUet découvrit au moins un de ces principes généraux de mouvement dont TapplicatioB aux réactions fondamentales des sels les uns sur les autres, des acides et des bases sur les sels, constitue ce qu'on désigne sous le nom de lois de BerthoUet.

Si l'on mêle, par exemple, du nitrate de chaux et du sulfate de soude, l'un et l'autre en solution dans l'eau, il se dépose du sulfate de chaux, et la liqueur retient du nitrate de soude.

BerthoUet attribue avec raison l'échange de base et d'acide qui s'est opéré, non à de-plus énergiques affinités, mais à la faible solubilité du sulfate de chaux. Il fait voir qu'en général, lorsqu'on mêle deux solutions salines et que l'un des quatre sels susceptibles de prendre naissance est insoluble, celui-ci se forme, se dépose et détermine ainsi la production du sel correspondant complémentaire.

BerthoUet attribue à la cohésion plus grande du sel insoluble la cause qui détermine sa formation ; mais lorsqu'on essaye de préciser à quels signes il reconnaît si la cohésion d'un sel est plus ou moins considérable, on est forcé d'accepter la solubilité et l'insolubilité elles-mêmes,

comme les seuls indices de la faiblesse ou de Tinténsité de la cohésion. Aussi, dans l'exposé des lois de Berthollet, s'est-on contenté depuis longtemps de dire que, dans le mélange de deux solutions salines, si le sel insoluble possible se forme et se dépose, c'est parce qu'il est insoluble.

J'ai reconnu, cependant, que Newton avait signalé avec une rare prévoyance la plus ou moins grande force d'union des parties comme l'une des causes déterminantes de la fluidité ou de la fixité ; car ce que Berthollet désigne sous le nom de cohésion consiste réellement en une diminution de volume, en un accroissement de densité, comme mes études sur les volumes atomiques le constatent.

Vient-on à comparer, par exemple, la magnésie, la chaux, la strontiane et la baryte dans leurs rapports avec l'acide sulfurique, on trouve que la condensation des éléments va en croissant du sulfate de magnésie au sul* fate de baryte. Elle est au minimum dans le sulfate de magnésie, celui de ces quatre sulfates que l'eau dissout facilement; au maximum dans le sulfate de baryte, tout à fait insoluble.

Tous les sulfates solubles sont comparables, sous ce rapport, au sulfate de magnésie. Le sulfate de plomb, qui est insoluble, ressemble, au contraire, au sulfate de baryte.

La même relation s'observe entre le chlorure d'argent, le calomel, le chlorure de plomb et le sublimé corrosif. La condensation des éléments est au maximum dans le premier de ces corps, qui est le plus insoluble, au minimum dans le dernier, qui est le plus soluble..*.

Les phénomènes de double décomposition sont toujours déterminés par la production du composé le plus condensé et par sa précipitation »

Ainsi, une plus grande force d'union entre les parties, laquelle a pour mesure le rapprochement de celles-ci,

c'est-à-dire leur condensation, est un signe d'insolubilité, comme le prévoyait Newton, une preuve d'accroissement de cohésion et une cause de double décomposition, comme le professait Berthollet.

Mais pourquoi cette condensation est-elle plus grande dans les sulfates de baryte et de plomb, et moindre dans les sulfates de magnésie et de cuivre? Pourquoi les phosphates sont-ils généralement insolubles, tandis que tous les nitrates et tous les acétates sont solubles? Nous Tignorons, et si pour répondre à de telles questions, il n'est pas nécessaire peut-être d'arriver à la connaissance absolue de la nature de Taffînité, du moins est-il indispensable d'en pénétrer plus profondément les lois.

Lavoisier ne s'était jamais expliqué au sujet de l'affinité ; Newton voulait qu'avant d'en rechercher la nature, on fit une étude approfondie des lois auxquelles elle obéit. Mais le point de vue réservé qui avait été choisi par ces deux grands hommes fit place, au commencement de ce siècle, à un point de vue nouveau : ils comparaient Tun et l'autre l'attraction chimique ou moléculaire à l'attraction générale. Davy, CErstedt, Ampère, Berzélius, notre confrère M. Becquerel et leurs imitateurs essayèrent de la rattacher spécialement aux attractions électriques, ou même de la confondre avec ces forces....

Ces diverses conceptions n'ont eu qu'une seule conséquence pratique. Davy, convaincu que la force qui réunissait les éléments des corps composés était de nature électrique, en conclut qu'en opposant à l'électricité de combinaison l'électricité de décomposition fournie par la pile, on analyserait tous les corps. Augmentant, en conséquence, la puissance voltaïque dont il disposait, il parvint à isoler les métaux des alcalis, ceux des terres, le bore et le silicium.

Après ce grand événement, les théories électro-chimiques n'dnt plus rien appris qui fût propre à guider les chimistes, soit sur la nature de l'affinité, soit sur les Idis

qui en règlent Tintervention dans la formation ou dans la destruction des corps.

Il est resté démontré seulement que toute action chimique est accompagnée d*un mouvement électrique et que toute combinaison chimique conductrice peut être disjointe, lorsqu'elle est placée entre les deux pôles d'une pile. Les métaux sont toujours amenés au pôle négatif, l'oxygène constamment au pôle positif, et les autres corps à l'un ou à l'autre des deux pôles, selon la nature des composés dans lesquels ils sont engagés.

Quand deux corps se combinent, il y a dégagement d'électricité, et quand deux corps se séparent, il y a absorption d'électricité.

Combien se produit-il d'électricité quand deux corps se combinent? Combien en consomme la séparation de ces mêmes corps? Ces deux questions ont été l'objet d'un examen attentif; les découvertes de Faraday et de M. Edmond Becquerel sur cette matière importante, ainsi que les travaux poursuivis par M. Favre dans la même voie, les ont éclairées d'un jour nouveau, en définissant avec précision les équivalents électriques, mais n'ont pas fourni aux chimistes une doctrine de l'affinité.

Après avoir reconnu que l'espoir de représenter l'affinité dans sa cause et dans ses effets comme nne action purement électrique ne se réalisait pas et ne conduisait à aucune conception pratique, j'en étais revenu, dans les derniers cours que j'ai eu l'honneur de professer à la Faculté des Sciences, au point de vue suivant.

Acceptant l'affinité comme un fait, je constatais : 1** que la combinaison semblait possible tant que les corps mis en présence pouvaient dégager de la chaleuf en agis^ sant l'un sur l'autte, mais qu'à mesure que la combinaison se compliquait, la chaleur dégagée allait s'affaiblissant; 2p que pour sépal*ef les corps combinés, il fallait leur restituer la chaleul* qu'ils avaient perdue au moment de la combinaison.. M

Les éléments qui se combinent, pour former un composé chimique, perdent donc de la chaleur. Les éléments d'un composé chimique, qui se séparent, ont donc besoin d'être portés à une température d'autant plus haute qu'ils ont émis plus de chaleur en s'unissant. Tout indique qu'ils recouvrent ainsi la chaleur qu'ils avaient perdue et qu'ils la conservent, jusqu'à ce qu'ils entrent de nouveau en combinaison.

La chaleur étant considérée comme un mouvement, la combinaison consisterait donc en une diminution de mouvement; elle cesserait d'être possible, lorsque les molécules du composé n'auraient plus de mouvement k perdre.

Quelle que soit la nature de cette intervention de la chaleur dans la formation et dans la destruction des composés chimiques, il faut y voir la somme et l'expression de toutes les forces mises en jeu pour la production successive des divers agglomérats d'une combinaison ou pour leur désagrégation. C'est donc avec un grand sentiment de la vraie nature des phénomènes chimiques que Lavoisier, dans ses équations, plaçait la chaleur au même rang que la matière, et qu'il mettait un si grand prix aux études de calorimétrie qui l'ont tant occupé....

Les nouvelles recherches auxquelles a donné lieu la théorie mécanique de la chaleur ont révélé à l'attention des chimistes la théorie mécanique de la chimie formulée par Jules-Robert Meyer. Ce profond physicien considère les phénomènes chimiques comme dus à une force attractive qui précipite les atomes les uns vers les autres. Leur choc, au moment du rapprochement, produirait la chaleur, l'électricité, la lumière. L'union des atomes une fois produite, il faudrait pour en opérer la séparation faire intervenir des forces moléculaires capables de les éloigner les uns des autres et de les porter à la limite où l'attraction, devenant nulle ou même négative, cesserait d'agir ou se changerait en répulsion.

Oh se trouve ainsi ramené aux vues simples de Newton et de Lavoisier. La combinaison chimique s'opère entre les corps pondérables. Ses effets permanents sont dus à l'attraction. Ses effets passagers sont dus aux pertes de mouvement que les atomes éprouvent au moment de leur union.

Cependant, l'attraction générale étant admise comme une représentation nécessaire et suffisante de la force qui détermine les combinaisons chimiques, n'était-on pas conduit à effacer cette ligne de séparation depuis longtemps admise entre la cohésion et l'affinité? Ne convenait-il pas de voir uae seule et même force, variant ses effets, dans les trois formes de l'agrégation : la cohésion y la solution et la combinaison chimique'!

Non qu'il s'agisse de les confondre, car, leur cause première étant la même, il n'en serait pas moins indispensable de modifier son application dans ces trois circonstances, chacune d'elles ayant son caractère propre, distinct et persistant. De môme qu'il serait toujours nécessaire de distinguer l'attraction générale de l'attraction moléculaire, il ne le serait pas moins de maintenir la distinction admise entre les trois formes de l'attraction moléculaire. Il n'est pas douteux pour moi que l'affinité elle-même une fois connue dans sa cause offrirait encore dans sa manière d'agir sur les corps l'occasion d'y reconnaître des modifications bien caractérisées, ainsi que l'a proposé depuis longtemps M. Chevreul.

Cependant, si l'action chimique, la force de dissolution et la cohésion sont de simples modifications de l'attraction générale, si elles ne constituent pas autant de forcés spéciales, distinctes, ne doit-on pas s'attendre à voir l'affinité des chimistes, plus profondément étudiée, perdre son caractère particulier, devenir plus mécanique, se rapprocher, peu à peu, de ses deux congénères d'abord et enfin de l'attraction planétaire elle-même?

Or, la cohésion, la force de dissolution, semblables

en ce point à l'attraction générale, constituent des phénomènes continus. La théorie atomique range, au contraire, Taffînité parmi les phénomènes discontinus.

BerthoUet, en cela sans aucun doute guidé par Laplace, familier lui-même avec la philosophie de Newton, à laquelle il avait donné la plus éclatante consécration, BerthoUet a longtemps soutenu, comme on sait, que les corps peuvent se combiner dans toutes les proportions. Il aurait appliqué volontiers aux phénomènes chimiques et aux forces qui les déterminent l'axiome de Linné : Natura non facit saltus, qui semble fait pour les êtres organisés, et si son opinion eût été confirmée, l'affinité eût été rattachée plus étroitement à la cohésion et à l'attraction générale. Proust, qui soutenait le contraire, fit triompher son avis. La théorie atomique de Dalton, confirmée bientôt par les lois de Gay-Lussac sur les combinaisons des gaz, par les expériences de WoUaston sur les sels à divers états de saturation, par les immenses travaux de Berzélius et surtout par les rapports simples et constants qu'il a signalés dans les sels du même acide et au même état de saturation, entre l'oxygène de la base et celui de l'acide, tous ces événements considérables ont contribué puissamment à maintenir, dans la pensée des chimistes, l'affinité comme ayant un caractère propre et comme n'ayant presque rien à emprunter à l'attraction générale.

En effet, quels liens établir entre cette attraction générale, agissant en raison des masses et en raison inverse du carré des distances ; obéissant sans discontinuité à tous les changements quelconques de la masse, à toutes les variations quelconques de la distance, et l'affinité chimique?

Envisagée quant aux masses, l'affinité n'accepte pas que la combinaison puisse s'effectuer ni au-dessous d'un certain minimum, ni au-dessus d'un certain maximum. Entre les deux limites extrêmes, la théorie atomique,

confirmée en cela par rexpériénce universelle des chimistes, n'accepte pas non plus que les combinaisons puissent se multiplier à Tinfini; loin de là, elle en borne le nombre et elle n'admet que celles qui sont représentées par des atomes unis en rapports simples, représentés par des nombres entiers, comme 1:1, 1:^, 1:3, 2:3, 2:5, 2:7.

S'il est vrai que les expériences de MM. de Marignac et Debray aient rendu certaine l'existence de composés formés selon des rapports plus complexes, même dans la chimie minérale, rien n'indique, cependant, que leur formation ait lieu selon une loi de continuité, et que leur existence soit en désaccord, à cet égard, avec le principe fondamental de la théorie atomique.

Ainsi, l'action réciproque exercée par les atomes des corps, attractive à des distances insensibles, s'affaiblissant quand ils se séparent, devenant nulle ou même répulsive en changeant de signe, telle est encore, selon la définition de Newton, l'image la plus fidèle de l'aflinité.

Mais, pour en concilier les effets avec les résultats incontestables sur lesquels la théorie atomique se fonde, il faut ajouter, avec Newton, que la figure des atomes doit être prise en considération. 11 n'est pas difficile de comprendre, en effet, que l'action exercée par les convenances de la figure des atomes puisse limiter la production de leurs composés, et les astreindre à se réunir selon des rapports simples, exprimés par des nombres entiers.

Ampère, dans sa jeunesse, avait proposé aux chimistes de son temps une doctrine des combinaisons chimiques rappelant à la fois les principes de l'attraction newtonienne et les lois de la cristallographie ; elle excita peu d'intérêt; elle ne représentait, ni les idées absolues de l'affinité telle qu'on l'entendait alors, ni les idées du dualisme chimique tel que l'entendaient les interprètes de Lavoisier, ou du moins ceux qui, donnant à sa nomen-

clature toute la force d'une doctrine, avaient vu dans la création d'un langage fait pour aider la mémoire par la logique, une représentation réelle de la constitution intime des corps composés.

Telle est , en effet , la puissance des formes du langage qu'il est nécessaire de faire un effort sur soi-même pour comprendre, par exemple, que dans un oxyde ou dans un sulfure, il se pourrait que le métal ne fût pas le corps maîtrisé, subordonné, et que l'oxygène, le soufre ne soient pas les corps dominants. De môme dans les sels. La nomenclature française, irréprochable parce qu'elle se borne à faire connaître la nature des corps unis pour former un composé, n'a jamais voulu définir l'arrangement qu'ils affectent dans la combinaison une fois réalisée. Lui donner ce sens, c'est en dénaturer l'emploi et la fausser.

La nomenclature française a voulu interpréter une classification naturelle. Elle a d'abord distingué les éléments et les substances composées. Dans les dernières, elle a formé des genres et caractérisé des espèces. Les genres ont été définis par l'élément commun à toutes leurs espèces : l'oxygène pour les oxydes, le soufre pour les sulfures, les acides carbonique, nitrique, pour les carbonates ou les nitrates; les espèces, par chacune des substances formant le complément du composé : oxyde de fer, de zinc; sulfure de plomb, d'argent; carbonate de chaux, nitrate de potasse.

Les chimistes français ont procédé en naturalistes, et comme ils créaient un langage nouveau, il leur a été permis de rendre les noms des genres singulièrement significatifs en variant les désinences.

Mais rien n'indique, ni dans ce nouveau langage ni dans l'exposé plein d'intérêt dans lequel Lavoisier en fait connaître l'origine et les principes, que de sa part et de celle de ses collaborateurs il y ait eu un autre but que celui qu'on vient de rappeler : ranger ensemble les composés qui ont un élément commun; indiquer quelles

substances entrent dans chaque combinaison et dans quelle proportion. Quant à un arrangement moléculaire, à une constitution intime du composé, il n'en est pas question.

Aujourd'hui, on serait disposé à admettre que la théorie des combinaisons chimiques proposée par Ampère satisfait le mieux aux lois générales de la Mécanique, puisqu'elle repose sur l'attraction universelle, et aux lois particulières de la Chimie, puisqu'elle fait intervenir, comme élément déterminant et caractéristique de la constitution des composés, la forme de leurs molécules, qui contiendraient au moins 4 atomes chacune dans le cas où elles seraient tétraédriques et jusqu'à 50 atomes pour d'autres solides....

La défense absolue du dualisme à outrance n'a plus conservé de partisans après les dernières luttes que Berzélius a soutenues avec un singulier éclat à la fin de sa vie, dans l'intérêt de cette doctrine.

Il est à remarquer que la théorie électro-chimique, considérant les éléments des corps comme obéissant aux deux forces électriques et les matériaux de tout composé comme s'unissant, deux à deux, pour former par agglomérations successives, et toujours deux à deux, des combinaisons de plus en plus complexes, marchait d'accord avec la nomenclature française. Il ne faut donc pas s'étonner que l'emploi du système moléculaire proposé par Ampère, modifié par M. Gandin et généralement adopté avec diverses variantes par les chimistes qui, s'occupant de chimie organique, sont obligés de tenir compte des phénomènes de substitution, ait rendu à la fois moins ardente la poursuite d'une théorie électrochimique précise et moins confiante l'interprétation trop absolue de la nomenclature française.

On est ainsi amené à conclure qu'en ce moment, d'une part, la recherche d'une théorie électrique de l'affinité n'occupe plus guère, quoique de belles et utiles applica-

602 LES SUGGESSEUHS DE LAYOISIER.

lions de rélectro-chimie aient été accomplies dans ces dernières années et se poursuivent avec grand succès; d'autre part, qu'il n'est pas possible de représenter au moyen de la nomenclature dualistique les composés chimiques si multipliés qu'enregistre chaque jour le système moléculaire.

On se trouve ainsi ramené de plus en plus vers la recherche expérimentale des types chimiques comme base de la classification des composés, abstraction faite de toute hypothèse sur l'arrangement intérieur de leurs éléments, ce qui constitue le vrai fondement de la nomenclature française bien comprise.

On se trouve ramené en même temps vers la censée qui attribue aux molécules des corps composés une constitution plus complexe que celle qui dériverait de la nomenclature binaire, et qui en fait des systèmes planétaires ou cristallographiques, offrant plusieurs centres de force, mobiles dans le premier cas, fixes dans le second.

On en revient enfin à la pensée qui rattacherait directement l'affinité à l'attraction universelle.

Les vues de Newton ont rencontré dans ces derniers temps un appui inattendu et considérable dans les belles et importantes recherches que notre éminent confrère M. Henri Sainte-Claire De ville a consacrées au phénomène de la dissociation, l'une des plus grandes acquisitions, non seulement de la chimie, mais de la philosophie naturelle.

Dire, en effet, qu'un liquide volatil mis en rapport avec un espace libre le remplit de sa vapeur et que la tension de celle-ci augmente ou diminue régulièrement d'une manière continue, selon que la température s'élève ou s'abaisse, rien n'est plus conforme assurément aux lois de la Mécanique.

Mais dire que l'acide carbonique se sépare de la chaux de la même manière ; constater qu'il existe une tension de décomposition analogue à la tension des vapeurs et

que Tévaporation d'un liquide ou la décomposition d'un carbonate s'effectuent en vertu des mêmes lois et offrent le même phénomène de continuité, c'est rattacher la combinaison chimique à la cohésion, c'est prouver que, sous certaines conditions, les lois qui président à l'agrégation ou à la séparation des molécules de la même nature sont également applicables, lorsqu'il s'agit de molécules de nature différente.

Sans affirmer que, dans tous les cas, la dissociation des composés offre les caractères d'un phénomène continu, il suffit que le cas soit fréquent, ainsi que l'ont prouvé les travaux de notre éminent confrère et ceux de ses élèves, pour qu'il soit permis d'assimiler les séparations moléculaires purement physiques et les séparations moléculaires chimiques, et pour qu'on ait le droit de rattacher désormais l'une à l'autre la cohésion et l'affinité, et toutes les deux à l'attraction universelle.

// résulte de cet exposé sommaire :

i^ Que Newton a donné de V affinité chimique une notion à laquelle on n'a rien ajouté^ quand il ta rattachée à Vattraction générale et qu'il a montré comment^ à une certaine distance des centres d^action moléculaire, elle peut devenir nulle et même répulsive;

2^ Qu'Ampère a donné à cette vue son complément : en montrant que la forme des composés met une limite au nombre de combinaisons que deux éléments peuvent produire et qu'elle détermine les rapports selon lesquels ils peuvent s*unir, en laissant même prévoir le facile remplacement des éléments les uns par les autres dans une molécule composée^ sans que la stabilité de celle-ci en soit compromise;

3^ Que Meyer a fait comprendre comment le choc des molécules se précipitant les unes sur les autres avec une vitesse extrême^ pour produire les combinaisons^ peut donner naissance aux phénomènes de chaleur , de lumière^ d^électricité qui accompagnent l'action chimique;

4^ Que JU. Henri Sainte-Claire Deville, en découvrant

Vu' ri A7r

le phénomène capital de la dissociation^ a ouvert une voie nouvelle à la science^ en rattachant les décompositions chi^ miques par un lien étroit au phénomène purement physique de b formation des vapeurs;

5° Enfin^ que les doctrines à Taide desquelles on a voulu expliquer les phénomènes chimiques par une cause distincte^ inconnuCy ou par Vélectricité^ sont demeurées stériles^ tandis que celles qui tendent à les faire rentrer sous les lois de V attraction universelle se consolident, se rapprochent de plus en plus des faits et indiquent de mieux en mieux la route du progrès.

Il serait donc naturel, équitable et utile que le nom de Newton, que les définitions qu'il donne tant de l'attraction moléculaire que des atomes chimiques fussent conservés dans les ouvrages destinés à l'enseignement de la chimie.

Dans mon opinion, mais je la donne avec toute la réserve que de tels sujets exigent, la chaleur constitue la vraie mesure des énergies chimiques, tandis que la lumière et l'électricité peuvent être considérées par le chimiste, quant à présent, plutôt, soit comme des agents dont il tire parti, soit comme des phénomènes dont il constate l'apparition.

La matière et la chaleur, telle serait encore, et comme au temps de Lavoisier, la définition des deux objets sur lesquels la pensée des chimistes devrait surtout être dirigée.

Le moment viendra, sans doute, où les lois auxquelles obéit l'attraction moléculaire étant connues elles-mêmes, on pourra prévoir ou expliquer la formation des composés, leur destruction, les préférences et les choix des éléments dans la formation des combinaisons, les affections spéciales dont les acides ou les bases témoignent dans la production des sels; mais, avant d'aborder ce dernier et difficile problème, il faut connaître autrement que par des suppositions le lien qui rattache la forme des

cristaux d'une espèce chimique à l'arrangement des atomes dont le groupement constitue les molécules qui sont les matériaux de ces cristaux.

J'espère que l'Académie me pardonnera de l'avoir si longuement entretenue de ces considérations historiques et qu'elle comprendra quels intérêts s'y rattachent.

Mon but serait atteint si, d'un côté, j'avais contribué à porter plus vivement encore l'attention des chimistes sur les rapports qui unissent les mouvements de la chaleur aux transformations de la matière, et si, d'un autre côté, j'avais montré que le principe de la nomenclature française n'est pas antipathique au classement et à la dénomination des composés de la chimie organique ou moléculaire.

Lavoisier, en proposant la nouvelle nomenclature, déclarait que la Commission, dont il était l'organe éloquent, « n'avait pas voulu se livrer à de grandes discussions sur les principes constituants des corps et sur leurs molécules élémentaires; qu'elle s'était éloignée des chimistes systématiques, toujours prêts à accompagner les faits d'un appareil de raisonnement qui fait perdre de vue le fait en lui-même, et entre les mains desquels la science devient un édifice élevé par leur imagination ».

11 déclarait enfin que la Commission « avait cherché à appliquer à la chimie cette logique qui appartient à toutes les sciences : le nom de classe ou de genre rappelant, dans l'ordre naturel des idées, les propriétés communes à un grand nombre d'individus, et celui d'espèce^ les propriétés particulières à. certains individus ».

Je ne sais si je m'abuse, mais il me semble, en outre, que ce duel des molécules antagonistes qu'on retrouve dans tous les phénomènes de la chimie et que rappelle si bien la nomenclature française, demeure incontestable, et qu'il ne faut renoncer à le peindre que lorsqu'on y est forcé. Mais l'acte de la combinaison une fois accompli, le duel terminé, la nomenclature française ne prétend pas

dire que les deux corps qui ont agi l'un sur Tautre aient conservé leur caractère distinct dans la molécule nouvellement formée et ne se soient pas confondus dans un système complexe. C'est en cela que Berzélius, dépassant la pensée de Lavoisier, en exagérait le sens.

Ce n'est pas sans une légitime satisfaction qu'on a le droit de dire dans cette enceinte que, malgré les progrès qui ont métamorphosé le terrain de la science chimique, l'Académie n'a rien à regretter ni sous le rapport de la doctrine, ni sous le rapport du langage, de ce que nos illustres prédécesseurs avaient fondé avec tant de prudence, de sagesse et même de génie. (Dumas. — Comptes rendus de FAc. des Se,, t. LXVI, p. 597-614, 21 septembre 1868; — et Annales de Chimie et de Physique (iv« série), t. XV, p. 70-94.)

La chaleur dégagée dans la combustion. — La flamme.

Beaucoup d'entre vous connaissent l'histoire scientifique du diamant, dont Newton, devançant par son génie les découvertes de la chimie moderne, prononça que c'était une Substance grasse ou combustible. Chacun maintenant sait que cette brillante pierre précieuse est identique dans sa composition avec le charbon de bois commun, le graphite ou la plombagine. Un diamant est du carbone pur, et le carbone brûle dans l'oxygène. J*ai ici un diamant placé dans une petite corbeille de fil de platine; je vais le chauffer au rouge au sein de cette flamme, et je le plongerai ensuite dans ce flacon plein de gaî oxygène. Voyez comme il s'illumine en entrant dans le flacon d'oxygène, il brille comme une petite étoile terrestre, d'une lumière éclatante et d'un blanc pur. Quelle idée nous formerons-nous de l'action dont nous sommes les témoins? exactement celle que faisaient naître dans notre esprit les météores tombant sur le soleil. Ces dièu%

AETINÎTÉ ET COMBINAISON. 607

idées sont en réalité les mêmes; et pour Tintelligence, Tune n'est pas plus difficile que l'autre. Vous avez à vous figurer les molécules de Toxygène tombant de tous les côtés comme une pluie sur le diamant. Elles sont entraînées .vers lui par ce qu'on appelle affinité chimique, force qui, ramenée à sa conception la plus simple, se présente à l'esprit comme une pure attraction, de même qualité mécanique, si je puis me servir de cette expi'ession, que la gravité. Chaque atome d'oxygène, lorsqu'il rencontre l'atome de carbone et que i^on mouvement de translation est anéanti par le choc, prend cette autre forme de mouvement que nous appelons chaleur. Cette chaleur est si intense, les attractions exercées à ces distances moléculaires sont si puissantes, que le diamant est maintenu à la chaleur blanche, pendant que le composé formé par l'union des atomes de carbone et d'oxygène, l'acide carbonique, se dégage et s'enfuit.

Passons maintenant du diamant à la flamme ordinaire. J'ai ici un bec dont je puis faire jaillir un jet de gaz enflammé. Voici la flamme : quelle est sa constitution? Nous avons à l'intérieur de la flamme un noyau de gaz pur, non brûlé, et en dehors, tout alentour, l'oxygène de l'air. La surface extérieure du noyau de gRî. est en contact avec l'air; c'est là que les atomes se heurtent les uns contre les autres et produisent par leur choc lumière et chaleur. La constitution intime de la flamme est très digne d'une attjention spéciale, et nous sommes redevables de la connaissance que nous en avons à l'une des plus belles découvertes de Davy. Le gaz de la houille est ce* que nous pouvons appeler un hydrocarbure ; il est formé de carbone et d'hydrogène chimiquement unis. De ce gaz transparent s'échappent la suie et le noir de fumée, que nous apercevons lorsque sa combustion est incomplète. Cette suie et cette fumée, qui sont alors sous leur forme naturelle, s'unissent à d'autres substances lorsque la combustion est complète, et reprennent une forme transpa-

rente. Nous avons donc dans le jet de gaz une surface de gaz composé en contact avec l'oxygène de Tair. Nous y avons mis le feu et les attractions sont devenues tout h coup si intenses que le gaz a éclaté en flamme. L'oxygène a à choisir entre deux partenaires, ou, si vous l'aimez mieux, il est en présence de deux ennemis, et il se prendra corps à corps avec celui qui lui convient le mieux, ou qu'il haitle plus cordialement, suivant le cas. Il s'attaque d'abord à l'hydrogène, et met le carbone en liberté. Les particules solides du carbone, ainsi éparpillées en nombre innombrable au sein du gaz enflammé, deviennent fortement incandescentes; elles atteignent la chaleur blanche, et c'est principalement à elles qu'est dû l'éclat de nos lumières artificielles. Ce carbone, cependant, quant le moment sera venu, s'attaquera à son tour à l'oxygène pour devenir ou tendre à devenir de l'acide carbonique. C'est en passant de l'hydrogène, avec lequel il était d'abord combiné, à l'oxygène auquel il s'unit définitivement, alors qu'il est seul et redevenu célibataire, qu'il nous donne toute la splendeur de sa lumière.

La combustion d'une bougie ou chandelle est, en prin* cipe, la même que celle d'un jet de gaz. Voici un bâton de cire ou de suif, traversé par une mèche de coton. Vous enflammez la mèche ; elle brûle, le suif se fond à sa base ; ce suif fondu monte dans la mèche en vertu de l'attraction capillaire; il est converti en vapeur par la chaleur, et cette vapeur est un hydrocarbure qui brûle exactement comme le gaz. Vous avez donc partout, à Tintérieur de la vapeur non brûlée, au dehors de l'air commun, et entre la vapeur et l'air une couche neutre, sorte de champ de bataille des atomes en collision, où ils se choquent et développent en se choquant de la lumière et de la chaleur. Il serait diflPicile de trouver dans la nature quelque chose de plus admirable qu'une bougie allumée : le bassin creux partiellement rempli de matière fondue à la base de la mèche ; la fusion lente du liquide ; sa vapo-

risatiôn ; la structure de sa flamme ; sa forme élancée se terminant en pointe ; l'air qui afflue pour pourvoir à son entretien; sa beauté, son éclat, sa mobilité, en ont fait le type favori des êtres éthérés; et la dissection que Davy en a faite, loin de diminuer le plaisir avec lequel nous la regardons, en a fait plus que jamais, pour les esprits éclairés, une merveille de beauté incomparable. (Tyndall, la Chaleur considérée comme un mode de mouvement. Cours professé à la Société Royale de Londres. Traduit de Tanglais par Tabbé Moigno. — Paris, Gauthier- Villars. — 2^ Leçon.)

La théorie mécanique de la chaleur et la chimie.

Une révolution générale s'est produite dans les sciences physiques depuis trente ans, par suite de la nouvelle conception à laquelle la philosophie expérimentale a été conduite sur la nature de la chaleur : au lieu d'envisager celle-ci comme résidant dans un fluide matériel, plus ou moins étroitement uni aux corps pondérables, tous les physiciens s'accordent aujourd'hui à regarder la chaleur comme un mode de mouvement. La notion de phénomène a ainsi remplacé la notion de substance attribuée naguère à la chaleur et exprimée par le mot calorique. Cette conception nouvelle, déjà entrevue autrefois dans l'étude du frottement et du dégagement indéfini de chaleur qui peut en résulter, a été démontrée vraie par Meyer, Colding et Joule vers 1842, et établie d'une manière plus complète par Helmholtz, Clausius, Rankine et W. Thomson. Les travaux de ces savants ont prouvé d'une manière irréfragable Y équivalence mécanique de la chaleur, c'est-à-dire la proportionnalité entre la quantité de chaleur disparue dans les machines et la quantité de travail mécanique développé simultanément.'

Ainsi il est démontré que dans les machines propre-

610 LES SUCCESSEURS DE LAVOtSIER.

ment dites il existe une relation directe entre la chaleur disparue et le travail produit. Toutes les fois qu'une certaine quantité de chaleur disparaît dans un système de corps, sans pouvoir être retrouvée dans les corps environnants, on observe dans le système soit un accroissement de force vive, soit une production de travail correspondante. Réciproquement, s'il y a perte de force vive ou dépense de travail dans un système, sans que cette perte ou cette dépense s'explique par un phénomène du même ordre et corrélatif dans un autre système, on observe le dégagement d'une quantité de chaleur proportionnelle à cette diminution. Les deux ordres de phénomènes sont donc équivalents.

Ce principe d'équivalence est démontré, je le répète, par des expériences directes, lorsqu'il s'agit des forces vives immédiatement mesurables et du travail extérieur et visible des machines. On est dès lors conduit à appliquer le même principe aux changements de force vive moléculaire, et aux travaux des dernières particules des corps, changements accomplis dans un ordre de mouvements et de parties matérielles que l'on ne peut ni voir ni mesurer directement. Il s'agit en particulier de rechercher si les mouvements insensibles qui règlent les phénomènes chimiques obéissent aux mêmes lois que les mouvements sensibles des machines motrices. Mais on rencontré ici une difficulté fondamentale : les mouvements insensibles développés pendant les actions chimiques ne pouvant être nî décrits ni mesurés directement comme ceux des machines proprement dites. C'est pourquoi la question ne saurait être décidée que par voie indirecte, je veux dire par la conformité constante des expériences avec les résultats prévus par la théorie. Réciproquement, une telle conformité étant supposée établie, il en résulte cette conséquence capitale, que les travaux des forces chimiques sont ramenés à une même définition et à une même unité communes à

toutes les forces naturelles. (Berthelot, Essai de mécanique chimique fondée sur la Thermochimie^ t. I, Introduction, p. XIII. Paris; Dunod.)

Affinité.

L'affinité est la résultante des actions qui tiennent unis les éléments des corps composés. Dans l'étude de cette résultante, on doit tenir compte des actions naturelles qui peuvent modifier, c'est-à-dire déterminer ou faciliter, soit la combinaison des éléments, soit la décomposition des corps composés. Tels sont la chaleur, l'électricité, la lumière, et même, dans certains cas, les effets mécaniques du choc ou de la pression.

Pour bien concevoir les effets développés par ces diverses actions, il convient d'observer que les particules de tout corps simple ou composé, pris spécialement dans l'état gazeux, mais aussi même dans les états solide et liquide, sont animés des mouvements multiples définis plus haut. Ces mouvements existent à la fois : dans chacune des particules composées, qui constituent les combinaisons; dans chacune des particules élémentaires, dont l'association constitue les particules composées; enfin dans chacune des particules infiniment plus petites signalées plus haut, et dont l'association constitue probablement les corps simples eux-mêmes. (Bertuelot, Essai de mécanique chimique^ t. I, Introduction, p. xxiv.)

Combinaisons endothermiques et exothermiques.

Jusqu'ici nous nous sommes occupé exclusivement des combinaisons directes^ c'est-à-dire susceptibles d'être réalisées par l'action réciproque des éléments et autres composants libres; soit immédiatement, soit lentement; soit par la simple réaction des composés mis en présence, soit avec le concours d'énergies auxiliaires, empruntées

à réchauffement, à la lumière, à Télectricité, etc. Maintenant nous allons traiter des combinaisons indirectes^ c'està-dire des combinaisons qui ne peuvent être produites par Faction réciproque des composants libres. En effet, il existe deux sortes de combinaisons, déjà signalées plus haut, et sur lesquelles il convient de revenir avec plus de détails, savoir :

1° Les combinaisons dont la formation peut avoir lieu directement, sans le secours d'une énergie étrangère, et au moyen des corps composants pris à l'état de liberté. La formation de cet ordre de composés a lieu avec dégagement de chaleur. Ce sont les combinaisons exothermiques. Leur formation s'eflFectue en vertu d'un travail positif des affinités; c'est-à-dire qu'il y a perte dC énergie^ en passant des corps composants au corps composé.

Réciproquement, la décomposition de ces combinaisons exige une dépense de travail, une absorption de chaleur : pour reproduire les corps primitifs, il faut restituer au système l'énergie perdue; leur décomposition est donc endothermique.

Telles sont les combinaisons de l'oxygène avec l'hydrogène, le phosphore, le carbone, les métaux; celles du chlore avec l'hydrogène et les métaux; celles des acides avec les bases, etc.

G*est cet ordre de composés, que Ton a coutume d'envisager, lorsqu'on raisonne en général sur la combinaison chimique.

2® Les combinaisons endotheimiques, dont la décomposition directe donne lîeu à un dégagement de chaleur : c'est-à-dire qu'il y a perte d^énergie en passant du corps composé à ses composants,

Réciproquement, la formation directe de ces combinaisons exige une certaine dépense de travail, c'èst-'à-dire qu'elle répond à une absorption de chaleur.

Il ne faudrait pas (iroire que la chaleur ainsi mise en jeu ait été absorbée par le Simple fait du rappi*o<ihement

des particules élémentaires : son absorption répond à de certains travaux, effectués pour disposer ces particules suivant un arrangement spécial. On peut prendre une idée de tels composés, en les comparant et un ressort tendu ; pour bander le ressort, il faut exécuter un travail équivalant à une certaine quantité de force vive, que la détente du ressort fera reparaître. Un corps composé de cet ordre renferme plus d'énergie que le simple mélange de ses composants.

C'est lài un caractère commun au cyanogène, à l'acétylène, au bioxyde d'azote, tous corps qui jouent le rôle de véritables radicaux composés. Or le caractère que je viens de signaler tend à rendre compte de cette propriété de radical composé effectif, manifestant dans ses combinaisons ultérieures une énergie plus grande que celle de ses éléments libres. En effet, l'énergie de ceux-ci se trouve exaltée par l'effet de cette absorption de chaleur, au lieu d'être affaiblie, comme il arrive dans les combinaisons qui dégagent de la chaleur ; et cet accroissement d'énergie rend le système comparable aux éléments les plus actifs.

Cet ordre de composés, plus rare en chimie que le précédent, se présente toutefois assez souvent et son étude offre un grand intérêt. Tels sont, par exemple, en chimie minérale, le bioxyde et les autres oxydes d'azote, l'hydrogène arsénié, le chlorure d'azote, les composés oxygénés du chlore, l'acide permanganique, etc.

Tels sont encore en chimie organique : l'acétylène, l'éthylène, le sulfure de carbone, le cyanogène, l'acide cyanhydrique, l'acide formique, etc.

Les mêmes propriétés appartiennent aussi à un grand nombre de composés, formés par l'union de deux composants plus simples avec élimination des éléments de l'eau.

Ainsi : les éthers composés dérivés des acides organiques sont formés avec absorption de chaleur ; de même les amides en tant que dérivés des sels ammoniacaux.

On voit par là toute la généralité des combinaisons formées avec absorption de chaleur dans la chimie organique. Il n'est pas douteux que leur formation et leur décomposition ne jouent un grand rôle dans les métamorphoses de la matière qui s'accomplissent au sein des êtres vivants; leur décomposition en particulier peut, s'effectuer sous l'influence de simples agents déterminants, sans le concours d'une énergie étrangère. Elle rend possibles, au sein des êtres vivants, des dégagements de chaleur en apparence spontanés, comme ceux que l'on observe dans les fermentations. (Berthelot, Essai de mécanique chimique^ t. II, p. 18.)

Des décompositions produites par l'énergie calorifique.

1. On admet aujourd'hui que toutes les combinaisons chimiques, soumises à l'influence d'une température croissant d'une manière progressive et indéfinie, se décomposent en leurs éléments. Mais cette décomposition a lieu suivant plusieurs modes et mécanismes très divers, qu'il convient de préciser maintenant.

Examinons d'abord les gaz, dont la constitution physique est mieux connue et plus uniforme que celle des substances liquides et solides, et cherchons comment la chaleur en détermine la décomposition.

L'action décomposante que la chaleur exerce sur les gaz peut être ainsi conçue : Les gaz sont formés de particules très petites, animées d'un triple mouvement de translation, de rotation et de vibration. A mesure que la température s'élève, la vitesse de chacun de ces mouvements s'accroît, ainsi que l'amplitude des vibrations : la force vive, propre à chaque ordre de mouvements, devient ainsi sans cesse plus considérable. Cependant tant que la force vive de ces divers genres de mouvements ne dépasse pas certaines limites, la molécule composée subsiste.

Mais, à partir d'une certaine température, les chocs entre les molécules étant devenus de plus en plus violents, certains d'entre eux seront assez intenses pour séparer l'assemblage qui constitue la molécule composée, en ses molécules élémentaires.

2. Le même résultat sera encore atteint plus généralement par les deux causes suivantes : savoir, l'accroissement de la force centrifuge, qui résulte de l'accélération des rotations, et l'accroissement d'amplitude des vibrations, qui tend à rendre toujours plus grande la distance des molécules élémentaires assemblées dans chaque molécule composée.

En vertu de ces diverses réactions, les molécules élémentaires finissent par sortir de la sphère limitée dans laquelle s'exercent les actions réciproques qui les maintenaient assemblées. Une fois les molécules élémentaires ainsi séparées les unes des autres plusieurs cas peuvent se présenter.

3. Décompositions sans limites, — Tantôt les travaux nécessaires pour reformer le composé sont d'une nature telle qu'il ne suffise pas d'en rapprocher les éléments pour le reconstituer; soit que les éléments ne renferment plus en eux-mêmes l'énergie nécessaire (combinaisons endothermiques) ; soit que l'énergie nécessaire étant présente, les dispositions spéciales des particules dans le corps composé ne puissent être reproduites par une simple agitation.

Dans un cas comme dans l'autre, la décomposition, commencée à une certaine température, continuera jusqu'au bout à cette même température. Sa vitesse variera d'ailleurs, suivant le nombre de chocs accomplis dans un temps donné, suivant la grandeur de la force centrifuge, enfin suivant le nombre des vibrations d'amplitude efïicace, c'est-à-dire capables d'amener la dislocation de la molécule composée. Ces diverses causes de décomposition croissant avec la température, il en sera de même

en général de la vitesse de la décomposition. Tel est le cas d'une décomposition sans limites.

4. Décompositions limitées, — Tantôt, au contraire, il suffit, pour reformer le composé, de ramener ses composants à une petite distance et dans une position relative convenable. Ce qui arrive nécessairement pour un certain nombre de particules au moment des chocs et pendant les vibrations. Ainsi une certaine proportion du composé sera incessamment régénérée, au moment même où une autre portion sera détruite. Dans ces conditions, la vitesse de la décomposition, aussi bien que celle de la combinaison, dépendent à la fois du nombre des chocs et de la force vive des particules tant simples que composées. D'ailleurs les progrès incessants de la décomposition finissent nécessairement par établir un équilibre entre les deux actions contraires, c'est-à-dire un état tel que la proportion du composé, régénérée à chaque instant, soit égale à la proportion détruite dans le même temps.

On voit par là qu'il ne saurait exister de décomposition limitée, sans qu'il se produise une réaction inverse ; celleci étant déterminée : soit par un abaissement dans la température (décomposition et recomposition de l'eau), soit par une variation dans la pression, soit par un changement dans les proportions des corps réagissants (réactions éthérées, réactions des carbures pyrogénés). Toutes les fois qu'une de ces circonstances existe, et dans tout l'intervalle de température où elle se présente, la décomposition est nécessairement limitée.

On conçoit, d'ailleurs, que la relation entre la proportion qui subsiste à chaque température, et cette température même puisse être fort diverse ; attendu qu'elle ne dépend pas seulement du nombre des chocs, mais aussi de la variation de la force vive due aux rotations et aux vibrations. En général, la proportion du composé qui subsiste devra diminuer, à mesure que la température

s'élève. On conçoit même que Tamplitude des mouvements vibratoires atteigne une valeur assez grande, à partir d'une certaine température, pour que toute combinaison devienne impossible ; auquel cas Texistence d'une décomposition sera renfermée entre deux limites de température, plus ou moins écartées.

Cependant on conçoit a priori qu'il n'en soit pas toujours nécessairement ainsi, c'est-à-dire qu'une certaine proportion du composé subsiste à toute température; cette proportion tendant seulement à décroître indéfiniment, à mesure que 4a température s'élève davantage. (Bertuelot, Essai de mécanique chimique^ t. II, p. 35.)