LETTRE XII

Influence des forces mécaniques sur la formation et la décomposition des combinaisons chimiques. — Influence de la chaleur sur l'affinité.— Combinaisons organiques plus complexes que les composés in organiques. — Cause pour laquelle les combinaisons organiques se décomposent plus facilement que les inorganiques. — Chaleur; cause déterminante de la forme des combinaisons inorganiques. — Chaleur , lumière , mais surtout force vitale ; causes déterminantes de la forme et des propriétés des composés organiques.

Ni la chaleur, ni la force électrique , ni la force vitale ne sont capables d'associer en un groupe des matières hétérogènes, de les réunir en une combinaison; la force chimique seule a cette puissance.

Partout dans la nature organique , dans toutes les combinaisons qui se produisent dans l'organisme vivant des animaux ou des plantes, nous rencontrons les mêmes lois, nous observons les mêmes rapports de combinaison fixes et invariables que dans la nature inorganique.

La substance cérébrale, la substance musculaire , les éléments du sang , le lait , la bile , etc., sont constitués par des atomes composés dont la formation et le maintien dépendent de l'affinité que leurs plus petites molécules exercent les unes sur les autres: c'est l'affinité seule ,qui détermine leur

rapprochement. Une fois séparées du corps vivant et soustraites à l'influence de la force vitale , ces molécules ne se maintiennent que grâce à l'action des forces chimiques ; du degré d'intensité et de la direction de ces forces dépendent l'énergie ou la faiblesse de la résistance qu'elles opposent aux causes extérieures de perturbation, aux forces qui tendent à détruire l'attraction chimique. Mais la lumière, la chaleur, la force vitale, la force de la pesanteur exercent une influence incontestable sur le nombre des atomes simples qui se réunissent pour former un atome composé et sur le mode d'arrangement de ces atomes simples ; par cela même que ces forces possèdent le pouvoir de communiquer le mouvement aux atomes en état de repos et d'arrêter un mouvement commencé , elles déterminent ce que les propriétés et les combinaisons présentent de particulier et de caractéristique.

La lumière , la chaleur, la force vitale , les forces électrique et magnétique , la pesanteur , se manifestent donc comme causes de mouvement et de résistance : à ce titre, elles sont capables de changer la direction et de modifier l'intensité de la force chimique , c'est-à-dire de l'augmenter, de la diminuer ou de l'anéantir.

Un simple mouvement mécanique suffit pour imprimer à la force de cohésion des corps en train de cristalliser une direction déterminée, et pour changer celle de l'affinité dans les combinaisons chimiques. Nous pouvons abaisser la température de l'eau bien au-dessous du point de congélation sans qu'elle se prenne en cristaux , tant qu'elle reste dans un repos complet ; mais il suffit de la toucher en cet état avec la pointe d'une épingle pour la transformer instantanément

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en une masse solide de glace. Pour former des cristaux , les molécules ont besoin de se mouvoir et de changer de place afin de pouvoir s'arranger dans le sens te phis favorable a îeur attraction réciproque. Il est une foule de dissolutions salines , saturées à l'aidé de la chaleur, qui né laissent pas déposer fe moindre cristal pendant leur refroidissement, tant qu'on les tient dans un repos absolu ; mais le plus petit grain dé poussière , un grain de sable, par exemple, jeté dans le liquide, déterminé la éristallisation. Une fois l'impulsion donnée , elle se propage d'elle-même : l'atome qui Ta reçue la Communiqué à celui qui Tavoisine immédiatement, et le mouvement s'étend ainsi de proche en proche à tous les atomes.

Lorsque nous mettons du mercure dans une dissolution de fôié de soufre, la surface du liquide se couvre aussitôt d'une couché noire de mercure â l'état amorphe , et cette couche éè renouvelle chaque fois que nous l'enlevons. Si l'on fixe le flacon de verre qui contient le mélange au cadre d'une scie mécanique qui s'élève et s'abaisse plusieurs milliers de fois dans l'espace d'une heure , nous voyons la poudre noire se transformer en cinabre de là plus belle couleur rouge, lequel, abstraction faite de la couleur, ne diffère du noir qu'en ce (ju'il éât cristallisé.

La fonte de fer ordinaire doit sa dureté , sa fragilité et sa nature cristalline au carbone qu'elle contient : le fer pur et exempt de carbone n'est que très rarement cristallin. Ce qui constitue la différence qu'on observe entre le fer météorique et la fonte blanche, c'est que, malgré la texture cristalline la plus prononcée , le premier possède une souplesse extrême qui égale presque celle du fer forgé le plus pur dont la texture

èét cependant tout â fait différente. En effet une barre de fer fofgë est tenace ; Sa cassure est fibfréuéë, et lés surfaces n'éff sont point limitées par des facettes cristalliries correspondante» ; se» utotécftfes Sotft disposées pêle-mêle et sans ordre : quand ette est polie et qu'on la mouillé avec un acide , sd surface n'offre aucun des caractères particuliers qui appartiennent au fer cristallisé. Mais si cette même barre de fer forgé vfettt à être soumise pendant longtemps â des coups de marteau faibles, mais constamment répétés , les plus petites molécules , les atomes du fer changent de place , et s'arrangent, par suite de l'impulsion mécanique qui agit sur eux , dans le sens le plus favorable à leur attraction réciproque ; la barre prend une texture cristalline et devient cassante comme la fonte; sa cassure, au lieu d'être fibreuse, est nette et brillante. Ce phénomène se produit avec plufc ou moins de rapidité dans les essieux en fer des locomotive* et des voitures de voyage : nous lui devons ces accidents sans exemple avant notre époque.

Ce n'est pas seulement sur la forme extérieure et Pétat des corps, sur l'arrangement des molécules homogènes que les forces mécaniques exercent une influence déterminante ; elles influent encore sur le mode d'arrangement (tes atomes composés d'éléments hétérogènes, et sur le maintien de leur constitution chimique. Le moindre frottement, le choc \è plus léger produisent l'explosion du mercure ou de l'argent fulminant; le simple contact de la barbe d'une plume suffit pour décomposer l'iodure d'azote. Dans tous ces cas, le simple ébranlement des atomes change la direction de l'attraction chimique , et détermine ces atomes à former de nouveaux

groupes en harmonie avec l'impulsion reçue : leurs éléments se combinent d'une autre manière et donnent naissance à des produits nouveaux.

Mais l'influence de la chaleur sur la manifestation de l'affinité est encore bien plus évidente et se présente bien plus fréquemment à notre observation. Par cela seul qu'elle triomphe des résistances qui s'opposent à l'action de l'affinité , la chaleur accélère et favorise l'accomplissement des combinaisons chimiques. Au contraire, lorsqu'elle joue elle* même, à l'égard de l'affinité, le rôle d'obstacle, elle change la direction de l'attraction, la disposition des atomes; elle empêche l'attraction de s'exercer. Aux degrés inférieurs de température, l'attraction que les atomes composés d'éléments hétérogènes exercent les uns sur les autres, n'est pas la même que lorsque la température est élevée ; il n'y a plus de combinaison chimique, quand la chaleur est portée aussi haut que possible.

Lorsque, pendant l'hiver, on expose une dissolution aqueuse de sel marin à un froid intense, il s'y forme de beaux prismes volumineux , transparents et limpides comme de l'eau de roche, qui contiennent au-delà de 38 pour 400 d'eau à l'état de combinaison chimique. Ce même corps , cristallisé à la température ordinaire, est toujours anhydre, c'est-à-dire exempt d'eau. Au plus léger contact de la main, les cristaux hydratés ( contenant de l'eau) prennent une couleur blanc de lait et deviennent opaques; mis sur la main , ils se transforment en une bouillie où Ton n'aperçoit plus aucun vestige des petits cubes du sel ordinaire. Une faible différence de 40 degrés de température a donc suffi pour procurer aux

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molécules cristallines du sel marin une affinité à regard de l'eau qu'elles ne possèdent jamais au point de la congélation.

Lorsque le carbonate de chaux cristallise dans l'eau froide, ses molécules se groupent de manière à représenter la forme des cristaux du spath d'Islande ; lorsqu'au contraire ce corps cristallise dans l'eau chaude , la forme de ses cristaux est celle de Parragonite. Ces deux minéraux, malgré la disparité de leur forme cristalline , la différence de leur dureté , de leurs poids spécifiques et de leur pouvoir réfringent, contiennent cependant absolument les mêmes proportions d'acide carbonique et de chaux. Nous voyons, par cet exemple, que les molécules du carbonate de chaux prennent une configuration physique toute différente lorsqu'elles passent à l'état solide sous l'influence d'un degré élevé de température. Mais, chose plus remarquable encore, quand nous chauffons au rouge faible un cristal d'arragonite , quand , par conséquent, nous l'exposons à un degré de chaleur plus élevé que celui auquel il s'est formé , si alors une impulsion vient à être imprimée à sa masse entière , nous le voyons , sans que son poids soit le moins du monde modifia se bour*. soufler en forme de chou-fleur et se transformer en une agglomération de petits cristaux , dont chacun présente la forme rhomboè'drique du spath calcaire ordinaire.

Sous l'influence d'une température de 75 degrés, un œuf. de poule subit un changement complet dans toutes ses propriétés. Son albumine liquide et faiblement colorée en jaune, prend une couleur blanc mat, et les molécules de cette substance perdent toute mobilité. Quoiqu'il n'y ait ni addition ni soustraction de matière, nos yeux sont frappés par la plus

Ui

étonnante métamorphose. Avant la cuisson , les molécules* de l'albumine étaient solubles, miscibles à l'eau en toutes proportions ; mais après le mouvement que la chaleur leur a imprimé, elles perdent cette propriété, leurs atomes se groupent dans tul autre ordre, et de ce nouveau mcfdë d'arrangement découlent des propriétés nouvelles. Or, là cause prochaine de ce fiouveaiù mode d'arrangement est due aux forces chimiques qui agissent dans les molécules de l'albumine. Dans leur nouvelle forme, ces molécules déploient désormais contre lès causes de trouble, et contre la chaleur en particulier, une force de résistance qu'elles ne possédaient pas primitivement.

Toutes les substances organiques se comportent de la même manière. Toutes sans exception sont modifiées ou détruites par la chaleur, suivant le degré d'intensité avec lequel elle agit ; et la résistance que leurs atomes, ou mieux, que la force qui agit en eut oppose à la cause perturbatrice, se manifeste constamment par un nouveau mode d'arrangement des molécules. D'un atome composé , il se forme un , deux ou trois nouveaux groupes d'atomes qui se disposent toujours de manière à amener un nouvel état d'équilibre. Dans" H& produits dé formation nouvelle, laî résistance opposée à là force chimique est plus grande que dans le corps primitif : éé n'est pas que fa sbmihe d'affinité Soit plue considérable , c'est que cette forée, rie s'eierçant âkfrs qu% dans une geuM cftrëetion , (veut déployer pltrs d'énergie et plus d'intensité dans ce sens.

Lé méilteufr moyen de se faire une idée de ce que l'on entend tëi par direction , c'est de se représenter une molécule

d'eau placée au ceptre d'un verre rempli de ce liquide.

La molécule centrale est attirée par toutes les molécules d'eau qui l'environnent immédiatement : à son tour elle exerce un degré absolument égal d'attraction à leur égard , et l'intensité de cette attraction n'est pas, plus forte cjans un temps que (Jans l'autre. L'extrême mobilité de la molécule aqueuse et la facilité avec laquelle elle se déplace, dépendent précisément de ce que toutes les forces attractives qui agissent sur elle se trouvent en état d'équilibre. La force extérieure la plus minime , la phjs légère différence de température , qui augmente ou qui diminue sa densité, suffisent pour déterminer son déplacement.

Si elle était plus fortement attirée d'y n côté que de l'autre, elle se mouvrait dans ce sens, et il faudrait une certaine force pour l'arracher de l'endroit où l'attraction s'exerce. Or, c'est précisément dans cette condition que se trouvent les molécules de l'eau à la surface du liquide : elles sont moins mobiles que les molécules sous-jacentes, parce que la pression extérieure qui pèse sur elles les tient plus rapprochées les unes des autres , plus serrées , plus condensées. Une aiguille fine d'acier posée avec précaution à la surface de l'eau peut y rester en suspension , tandis qu'elle se précipite avec rapidité au fond du liquide quand on l'y plonge. Cette cohésion plus forte des molécules placées à la surface tient à ce qu'elles ne sont attirées et n'attirent elles-mêmes que dans une seule direction , et à ce qu'aucune attraction de molécules sus-jacentes ne vient contrebalancer la force attractive des molécules sous-jacentes. Pour que l'aiguille tombe au fond du liquide , il faut nécessairement que les molécules

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superficielles lui fassent place ; il faut qu'elles quittent la leur, qu'elles s'écartent : cependant elles ne se séparent pas, quoique l'aiguille exerce sur elles une pression 7 à 8 fois plus considérable que ne le ferait un volume d'eau égal au sien.

C'est exactement de la même manière que se comporte , dans les combinaisons chimiques, la force attractive qui tient leurs éléments constitutifs réunis. Les directions de la force attractive se multiplient avec le nombre des éléments , avec le nombre des atomes qui entrent dans la formation d'un groupe ; mais l'intensité de l'attraction décroît en raison de la multiplicité de ses directions. Deux atomes , réunis en une combinaison, ne peuvent s'attirer que d'un côté : la somme totale de la force attractive ne se déploie que dans ce sens ; mais s'il survient un second , un troisième atome , une partie de cette force sera nécessairement employée à attirer ces nouveaux atomes et à les retenir. Il suit naturellement de là que l'attraction réciproque de tous les atomes s'affaiblit , et qu'ils opposent moins de résistance qu'auparavant aux causes extérieures qui tendent à les déplacer.

Ce qui constitue la grande différence qui existe entre les substances organiques et les substances minérales , c'est que les premières sont des combinaisons plus complexes que les secondes ; non pas qu'elles se composent d'un beaucoup plus grand nombre d'éléments, car elles n'en renferment que 3 ou 4, 5 au plus , mais la constitution de leurs atomes est beaucoup plus compliquée. Une molécule de sel marin , ou une molécule de cinabre représente un groupe de deux atomes seulement : un atome de sucre, au contraire, renferme 36 atomes simples , et une molécule d'huile d'olive en con-

tient plusieurs centaines. Dans le sel marin, l'affinité se déploie dans un sens unique ; dans l'atome de sucre , elle se déploie dans 36 directions. Nous pouvons nous figurer les 36 atomes simples qui composent l'atome du sucre, arrangés de mille manières différentes, sans que rien vienne s'y ajouter et sans que rien en sorte. Or , à chaque changement introduit dans la situation d'un seul des atomes qui forment l'atome composé, ce dernier cesse d'être un atome de sucre, car les propriétés qui le caractérisent changent avec le mode d'arrangement de ses propres atomes.

Des causes de déplacement , des causes perturbatrices de l'affinité , qui seraient incapables d'exercer une action destructive sur des atomes décomposition simple, sur des atomes de composés minéraux, par exemple, seront suffisantes pour modifier la constitution des atomes organiques , ainsi que de tous les atomes qui se distinguent par leur complexité.

C'est précisément à cause de leur extrême complexité atomique et du peu de force avec laquelle leurs éléments s'attirent réciproquement que les corps organiques se décomposent si facilement sous l'influence de la chaleur : par exemple , leurs atomes une fois mis en mouvement ou éloignés les uns des autres par l'action de la chaleur , se groupent en atomes composés plus simples, mais alors la force d'attraction agissant dans un nombre de directions plus restreint , permet à ces atomes d'opposer aux causes de perturbation une résistance d'autant plus puissante.

Les minéraux , les combinaisons inorganiques sont le résultat de l'affinité chimique s'exerçant librement et sans entraves; mais le mode d'association de leurs éléments, la

nature de leur arrangement dépendant de l'action simultanée de causes extérieures étrangères, ce sont ces dernières qui déterminent la forme et les propriétés des composés. Si, pendant que la combinaison s'accomplissait, la température eût été de quelques degrés plus élevée ou plus basse , les atomes se seraient groupés tout autrement qu'ils ne l'ont fait.

La chaleur, la lumière et surtout la force vitale jouent

dans les combinaisons organiques un rôle absolument semblable à celui que joue la chaleur dans les combinaisons inorganiques. C'est cette dernière qui détermine le nombre des atomes qui se réunissent, et la manière dont ils se groupent entre eux. Nous pouvons fabriquer un cristal d'alun avec les éléments qui entrent dans sa composition, c'est-à-dire avec du soufre, de l'oxygène, du potassium et de l'aluminium , parce que nous pouvons , jusqu'à un certain point, disposer à notre gré de l'affinité chimique de ces éléments ainsi que de la chaleur, et par conséquent déterminer le mode de groupement des atomes. Mais nous avons beau prendre tous les éléments qui entrent dans une molécule de sucre, nous ne pouvons pas la reproduire, parce que la force qui a fait grouper ces éléments dans la forme propre à l'atome de sucre, n'obéit pas à notre volonté, comme le font la chaleur, la lumière, la pesanteur, etc. Cependant une fois que les éléments se sont réunis dans l'organisme en atomes organiques, ils rentrent dans la classe des autres combinaisons chimiques. Nous sommes dès lors en état d'imprimer des directions variées à la force qui exerce son action entre leurs atomes et les tient réunis; nous pouvons la modifier, Tac-

croître et l'annihiler. Nous pouvons, en combinant ensemble deux , trois , quatre atomes organiques composés , produire des atomes d'un ordre supérieur ; nous avons la faculté de réduire les atomes complexes en atomes plus simples. Ainsi, avec du bois ou de l'amidon, on fait du sucre; avec du sucre , on fait de l'acide oxalique , de l'acide lactique , de l'acide acétique , de l'aldéhyde , de l'alcool , de l'acide formigue, quoiqu'il soit impossible aux chimistes de reproduire une seule de ces combinaisons au moyen des éléments qui la composent.

Ce n'est pas la force vitale qui exerce le moins d'influence sur l'association des éléments en combinaison chimique. Il n'existe pas un seul élément qui, par lui-même, soit susceptible de servir à la nutrition et au développement des plantes ou des animaux. Toutes les substances qui prennent part aux phénomènes vitaux sont des groupes d'atomes simples réunis, par l'influence de la force vitale, en atomes de degrés supérieurs. C'est la force chimique qui , sous l'empire de la chaleur, détermine la forme et les propriétés des groupes les plus simples d'atomes ; mais c'est la force vitale qui détermine la forme et les propriétés des atomes de degrés supérieurs, des atomes organisés.