LK PIIOBLÈMI-: PHYSICO- CHIMIQUE

d'actions, dont nous connaissons des effets et des rapports en si grand nombre, de les déterminer, relativement aux parties constituantes ou intégrantes des corps, dont elles représenteni les fonctions, et enfin de ramener le tout à l'unité d'un problème de mécanique. C'est l'ancien problème de la physique corpusculaire, mais posé comme il n'avait jamais pu l'être jusqu'à ce jour dans la double sphère de l'expérience et du calcul.

Le rapport de la gravitation avec les forces atomiques soulève un premier doute considérable, même en admettant la théorie générale indiquée ci-dessus. Cette gravitation dont nous voyons l'application si variable selon la nature des corps, et que nous regardons comme une résultante à distance des actions de leurs éléments, il est certain que ses inégalités remontent aux molécules elles-mêmes. Mais faut-il croire, ainsi qu'on^ le fait généralement, qu'elles remontent jusqu'aux atomes composants de ces molécules, en sorte que ceux-ci diftëreraient par l'énergie variable de leurs attractions. N'est-il pas possible aussi que tous les atomes soient identiques à cet égard? Dans cette dernière hypothèse les aillerents poids moléculaires sous des volumes égaux mesureraient les différents nombres d'atomes dont les molécules se composent. La notion ancienne et naturelle de la masse nous re.

in

LE PROBLÈME PHYSICO-CHlMIQrE.

viendrait ainsi, et cette fois avec une forme très

correcte.

Au sujet de l'unité essentielle entre l'attraction newtonienne et les forces moléculaires d'où dépendent les propriétés observées dans les corps sans changement de nature ni d'état, il reste de nombreux et difticiles travaux à entreprendre, et une formule à découvrir, (pii serait propre à rattacher à la loi générale tous les cas particuliers

de l'expérience.

Autre problème capital : La force répulsive entre atomes qui naît et se développe rapidement pour les distances décroissantes, conformément à notre donnée générale, peut- elle s'identilier avec la cause physique de la chaleur, qui est aussi une force répulsive et obtient ses effets sensibles dans la dilatation et les changements d'état? En rejetant sans hésiter l'ancienne hypothèse du fluide caloriliiiue plein et incompressible, et admettant avec Ampère les vibrations atomi(iues pour cause de la lumière et de la chaleur, et les répulsions pour cause de ces vibrations, est-il encore indispensable de supposer un fluide particulier, l'éther, comme instrument de propagation? La matière commune des corps se refuse-t-elle absolument à l'édification de la

théorie ?

Cette théorie quelle qu'elle fût aurait encore à expli<iuer l'état de répulsion mutuelle des; molé-

LE PROBLÈME l'HYSIGO-CHLMIQUE. 137

cules des fluides et à s'étendre aux effets de composition et de décomposition élémentaires provoqués par la chaleur. Mais le sujet est de plus en plus obscur et difficile à mesure que la considération des éléments en tant que spécifiques y devient nécessaire. Ici, les hypothèses à essayer devraient probablement porter sur les forces électro-chimiques, attractions et répulsions exercées entre atomes ou molécules spécifiquement différents. Il faudrait que l'existence et les variations de ces forces fussent déterminées dans leurs rapports avec la constitution moléculaire et avec les autres forces dont cette constitution dépend. Or, on ne s'accorde même pas à décider s'il faut admettre plusieurs espèces d'atomes, ou si la spécificité, si les propriétés chimiques commencent aux molécules seulement.

Toutes ces questions connexes au fond, et que maintient liées l'hypothèse générale même à laquelle nous les soumettons, servent au moins à nous faire apprécier la position actuelle du problème de la physique. De cela seul qu'elles marquent bien le sens de la théorie que poursuit la science, elles donnent une satisfaction sérieuse a l'esprit philosophique. C'est pour cela que je m'y suis arrêté plus longtemps que ne semblait le comporter la nature de cet ouvrage

L hypothèse générale que j'ai préférée, j'entends celle des attractions et répulsions alterna-

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J38 LE PROBLÈME PHYSir.O-r.llIMIQUE.

lives selon les distances, n'est point, il est vrai, la seule où le calcul soit applicable et que l'expérience ne démente pas. Mais on a vu sur quelles considérations simples et intéressantes touchant la forme générale des êtres et de leurs actions il est possible de l'appuyer. Si nous admettions dans les atomes l'existence simultanée et constante de deux actions mutuelles de sens contraire, variables l'une et l'autre avec les intervalles élémentaires, les données de l'analyse seraient au fond les mômes ({ue précédemment; la signilication concrète de la loi serait seulement moins claire, moins abordable pour l'esprit. Le changement deviendrait tout autrement grave, il serait même radical, si nous n'attribuions aux atomes que des répulsions. Il faudrait alors nous représenter un fluide élastique, enveloppant et pénétrant tous les corps, et dont les parties constituantes exerceraient mutuellement et sur tous les éléments étrangers des forces répulsives. Cet éther, quoique impondérable, formerait un milieu d'une pression extrêmement considérable en tous sens. Les ditïérences de cette pression entre les corps et hors de leurs intervalles expliqueraient les phénomènes attractifs y compris la gravitation (1).

(1) Saint-Venant a donné une exposition ingénieuse de cette liypotlitse raltacliéo H une idée do Newton (Oj/i/'/"*', L :î, question -Jl) el à huiuelle plusieurs savants seraient

LE PliOBLÈitE PIIYSICO-CHIMIOUE.

Mais l'analyse mathématique peut bien être applicable à pareille conception; l'expérience peut ne point nous olfrir de moyens de la renverser : il reste inadmissible à l'intelligence à l'imagination et pour ainsi dire aux sens, qu'un monde physique lié et cohérent résulte de forces toutes et toujours répulsives, et que des éléments s assemblent au lieu de se dissiper, lorsque la place ne leur manque pas et que leur propriété caractéristique e.'^t la négation même de tout assemblage, ri faut donc que l'espace se refuse à l'extension du ressort, ou qtie quelque autre chose l'arrête. Mais alors nous aurons recours à une autre force générale comprimante, ce qui nous mènera à l'infini, de milieu en milieu ou nous ramènera à l'attraction pour nous borner. L'attraction seule est tout atissi visiblement impuissante à fournir une théorie du monde physique. 11 faudrait renoncer aux résistances (jui rendent compte de l'impénétrabilité, admettre le contact absolu, les atomes pleins et durs, et même la réduction de tous les atomes à l'unité, faute de trouver dans la force une propriété capable de motiver l'extension géométrique et les distances. Non seulement le concept général ici est impos-

peut-être assez favoral.lcs. V. le journal VI»stitut. n«114G année m>u. On trouvera dans le nién.e travail des indi- •••itions mléressantcs sur rexpiloalion al..niis(i,(„c de la ci.alour cl de ses cllets.

sible, comme il Test pour la répulsion seule, mais même aucune analyse ne réussirait à faire envisager des phénomènes de mouvement et d'équilibre moléculaires comme des résultantes d'ac tions qui ne seraient qu'attractives.

Les concepts scientifiques sont en partie suggérés par les faits, en partie fondés sur l'habitude, sur l'autorité de renseignement, jusqu'à preuve contraire. Si les savants ne craignaient pas tant de se fier à la logique pure pour les élaborer et en obtenir la formule générale la plus correcte, nul doute qu'ils ne fussent déjà fixés sur les principaux linéaments de la théorie atomistique , aussi bien qu'ils le sont sur l'existence des bases réelles d'une doctrine quelconque de ce genre. Ce dernier point du moins est définitivement acquis, grâce à l'immensité des faits de la chimie moderne qui y concourent; et les lois numériques observées constamment dans les combinaisons ont par elles-mêmes l'importance d'une grande théorie, dont la thèse de l'atome est l'inévitable nœud. Qu'on en juge au seul énoncé des faits généraux qui n'ont pas un contradicteur dans la

science.

Il est reconnu, en efi*et, que les éléments spécifiques unis dans une combinaison donnée ont entre eux des rapports de poids constants; que, dans les composés divers de deux mêmes compo-

LA THÉORIE ATO:\riQUE CHIMIQUE. 141

sants, le poids de l'un de ces derniers ne variant pas, les poids de l'autre sont des multiples les uns des autres; que, enfin, un même composant, en quelque combinaison qu'il entre avec d'autres éléments de poids convenablement pris, y apporte des poids dont les valeurs sont des multiples d'un même nombre. De là les équivalents cM7niques des corps, réputés simples ou non; c'est-à-dire que : Prenant pour unité un poids quelconque d'un corps défini chimiquement, on peut assigner à tous autres corps définis certains autres poids correspondants (ce sont les équU valents) tels que par eux-mêmes ou par leurs multiples ils expriment les rapports pondéraux observés par ces corps dans toutes les combinaisons où ils peuvent s'engnger. Cette loi est sans exception, quoiqu'il y ait doute quelquefois sur le choix à faire d'un équivalent usuel parmi les nombres qui satisfont à la condition de proportionnalité. C'est qu'on se préoccupe de quelques autres conditions, et notamment de déterminer dans le poids équivalent le poids moléculaire lui-même (ou le poids atomique, ainsi qu'on parle plus ordinairement et peut-être à tort).

Le sens corpusculaire de la loi est frappant. 11 est naturel, en effet, d'interpréter le fait des proportions pondérales susdites, en attribuant les liaisons chimiques à des molécules de pesanteur propre, déterminée, en sorte que les poids obser-

vables varient comme les nombres de molécules engagées. Une confirmation notable fut apportée encore à cette manière de voir par les physiciens qui constatèrent que les corps simples, s'ils sont pris en quantités de poids correspondantes à leurs équivalents, ont le même calorique spécifique, c'est-à-dire absorbent une même quantité de chaleur pour s'élever d'un même nombre de degrés de température. Cette nouvelle loi, étendue et mise hors de doute aujourd'hui, aurait pour signification l'égalité des chaleurs spécifiques des molécules des corps simples de toutes espèces.

Mais c'est surtout la loi des proportions en volumes qui, s'ajoutant à celle des proportions en poids, est venue donner l'impulsion définitive à la théorie atomistique. Tous les gaz indécomposables, tous les corps indécomposables qu'on peut amener à un état suffisant de fluidité se combinent entre eux en rapports numériques très simples de volume, et les volumes des composés ont aussi des rapports très simples avec les sommes des volumes des composants. Il est bien difficile ici de résister à cette probabilité : qu'il existe, ou que, de division en division, on doive imaginer enfin de certains volumes derniers ou molécules de chaque corps indécomposable, molécules qui associées en petit nombre pour former des molécules composées, intro-

(luiraient dans celles-ci leurs volumes respectifs, tantôt sans changement, tantôt avec des condensations, d'un rapport très simple. La vérité certaine pour nous, qui regardons comme démontrée a priori la nécessité d'une limite à la division des corps, devient en quelque sorte irrésistible pour l'imagination qui aurait sans cela à concilier le préjugé de l'existence des parties et des parties de parties similaires, jusqu'à l'infini, avec le fait acquis de ces rapports précis et constants, non de poids seulement, mais encore de volume,' propriétés vraisemblables d'êtres élémentaires finis, et circonscrits par leur nature propre.

Circonscrits et donnés en volume comme en poids, c'est assez dire que nous descendons ici jusqu'aux molécules, non jusqu'aux atomes. La loi des volumes le démontre elle-même. Si, en effet, nos molécules se composent dans les combinaisons, il faut aussi dans certains cas qu'elles se partagent en d'autres similaires pour ces mêmes combinaisons. Il y aurait absurdité à dire que deux atomes, deux indivisibles rigoureux d'hydrogène, se combinent avec un atome, un indivisible d'oxygène pour donner deux indivisibles d'eau. Au contraire, on conçoit aisément avec Ampère (1) qu'une molécule d'oxygène se

(I) Et avec Dulong, qui pensait aussi que les éléments des corps comxiosés se divisent en entrant en combinaison et que les corps élémentaires pourraient être mo-

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dédouble pour la combinaison, et que le composé de cette demi- molécule et d'une molécule entière d'hydrogène soit la molécule aqueuse sous un volume aériforme condensé d'un tiers. De môme, on trouvera tout simple, avec des molécules, contradictoire, avec des atomes, que deux éléments composants fournissent deux éléments composés, ainsi que cela a lieu dans les cas où les corps se combinent volume à volume sans condensation. Si l'on dit avec J.-B. Dumas {Leçons de philosophie chimique) qu'il existe deux sortes d'atomes ou insécables, les uns relatifs aux forces physiques, mais que les forces chimiques peuvent couper, les autres relatifs à ces dernières forces elles-mêmes, il est bien vrai que la science peut se contenter de ces indivisibles provisoires qui seront ou ne seront pas les dernières existences particulaires, selon que Texpérience le permettra; mais convenons alors que nous abandonnons la notion logique de Tatome, et il serait plus clair d'abandonner aussi le mot.

Le langage et les habitudes d'esprit des savants ont conservé de fortes traces de l'ancienne doctrine atomistique, pour laquelle l'atome était un solide géométrique concret. Cette idée du volume atomique a permis au besoin d'imaginer la di-

léculaires comme les corps composés et non pas seulement atomiques. Y. Baudrimont, Traite de chimie générale, t. I, p. 115.

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Vision de rindivisible. De là des énoncés malheureux, trop faciles à réfuter, môme à ridiculiser. Le savant croirait faire de la inétaphysique en concédant à la raison que l'atome et le volume élémentaire, celui-là indivisible par définition, celui-ci divisible en vertu de sa notion même, ne sauraient être l'objet d'une seule et même thèse. Mais alors il fait de la métaphysique malgré lui* et d'autant plus mauvaise, parce qu'il fo'nde sa théorie sur des idées vagues, au fond contradictoires. Ou bien il se dépite, renonce autant qu'il le peut à mettre en évidence le sens corpusculaire des lois qui iui sont démontrées, et les prive de la moitié de leur intérêt et de leur clarté. Cette raison, ces généralités tant redoutées ne le conduiraient pourtant qu'à reconnaître ceci : c'est que, dans la sphère des inductions de l'expérience, la physique et la chimie rapportent leurs phénomènes à des molécules étendues, molécules dernières à l'égard de tels de ces phénomènes, mais sécables à l'égard de tels autres, ou sous certaines conditions. Tous les embarras sont écartés quand on substitue aux mots atome et atomique les mots molécule et 7noléculaive, compris dans le sens d'Ampère. La question des atomes reste du ressort de la physique mathématique et spéculative, qui les considère comme des centres d'action donnés en des points. Ce n'est pas à dire que la chiniie n'ait point

146 LA THÉORIE AT()ÎV»TQUE CHIMIQUE.

d'inductions à fournir pour la construction d'une théorie atomique. Elle en a de très précieuses au contraire. Par exemple, la loi des proportions de volume dans les combinaisons, quoique Timpossibilité d'étudier le plus grand nombre des corps simples à un même état physique, celui des gaz parfaits, n'ait pas permis d'en faire autant d'applications qu'on le voudrait, peut se généraliser sans scrupule. On en conclut que tous ces corps ont entre eux des rapports simples de densité, puisque leurs poids et leurs volumes, quand ils s'unissent, sont simultanément des nombres simples. Pour le répéter en passant, ce fait de la densité, et d'une densité variable prouvée par les faits, aurait dû préserver la science de la tentation de définir les éléments des combinaisons autrement que comme des molécules déjà complexes. Mais il n'est pas moins vrai que les nombres qui donnent les densités moléculaires ne sont pas indifférents à la composition atomique. Si l'on admet que la gravitation a la même intensité pour un atome quelconque, il est clair que les densités font connaître les nombres proportionnels d'atomes des molécules, soit de diverse nature, soit à ces états peu connus que l'on nomme isomères. Si, au contraire, on avait des raisons de croire à des atomes spécifiques, et particulièrement à des atomes doués d'actions pondérales inégales, les densités serviraient d'éléments pour

PROBLÈMK DK LA SPÉCIFTCFFÉ CTTTMTOUE. 147

déterminer les coefficients de gravitation de ces atomes. Il faudrait alors demander à d'autres hypothèses l'établissement de la composition numérique des molécules.

L'accumulation toujours et heureusement croissante des faits en chimie finira par jeter quelque lumière sur ce grand problème de la spécificité, qui est impliqué dans la théorie générale de l'atomisme. Les phénomènes de Yisoïnérie et de Y isomorphisme nous montrent des corps identiques eu égard à l'espèce chimique, mais dont les propriétés difierent beaucoup; et d'autres corps, d'espèces chimiques diverses, mais qui sont aptes à jouer les mêmes rôles de composition et de décomposition, à se i-emplacer mutuellement en donnant une cristallisation semblable ou à très peu près. Ces faits ont leur raison d'être dans les constitutions moléculaire et atomique et sont visiblement des pierres d'attente pour la théorie. Une autre loi, mais dont l'entière généralité n'est pas encore démontrée, tendrait plus directement à la définition des corps simples ou élémentaires par le moyen de leur propre composition. Les poids moléculaires de ces corps semblent, en effet, avoir des rapports simples entre eux. Plusieurs, et les plus importants comme les mieux étudiés (oxygène, azgte, carbone, soufre, phosphore, etc., et beaucoup de

If

l'l8 PROBLÈME HE L\ SPÉCIFICITÉ CHIMIQUE.

métaux) sont incontestablement des multiples de l'hydrogène qui est le moindre de tous. Peut-être suffirair-11 du perfectionnement d'analyses souvent répétées, pour ne rien dire des découvertes qui dédoubleraient telles substances réputées simples; et il deviendrait manifeste que les molécules spécifiques sont formées les unes des autres, et toutes définitivement d'un petit nombre ou d'une seule, dont il n'y aurait plus à connaître que la composition atomi.iue. On serait alors en droit de poser la question de la permulation des métaux, et les alchimistes se trouveraient justifiés en principe , à la réserve de l'erreur de méthode qui leur faisait entamer la science par le dernier et le plus obscur de ses problèmes.

Mais celte espérance est elle-même prématurée. Nous avons des raisons a /? Won pour l'atomisme, et des raisons inébranlables, indépendamment des vérités conquises par la chimie. Nous n'en avons point pour décider de la nature des espèces chimiques. Il se peut que l'espèce commence par une molécule et se diversifie en d'autres, toutes formées au moyen de celle-là : nos corps indécomposés actuels seraient alors un premier groupe de la grande série des compositions moléculaires. Il se peut aussi que la composition atomique établisse déjà un groupe d'espèces premières. Enfin, il n'est pas impossible que les atomes se classent eux-mêmes par des propriétés