ET SPÉCIALEMENT DE LA LUMIÈRE ULTRAVIOLETTE

BIBLIOGRAPHIE

Effets chimiques des rayons ultraviolets sur les corps gazeux ; actions de polymérisation,

pour l'énergie rayonnante, té rôle de potentiel, que la température joue pour l'énergie calorifique.

Or, il résulte du principe de Carnot, que le rendement mécanique ou valeur utilisable de l’énergie ne dépend pas seulement de sa quantité, mais de sa qualité. Une calorie à 1000» représente exactement la même quantité d’énergie qu’une calorie à 100", mais sa valeur utilisable est toute autre. C'est pour cela que la chimie des hautes températures, la chimie du four électrique, a donné des résultats nouveaux et insoupçonnés. L’emploi des radiations ultraviolettes m’a permis, dans une série systématique d’expériences poursuivies en collaboration avec M. Gaudechon, d’inaugurer une photochimie des hautes fréquences vibratoires qui présente un parallélisme frappant avec ta chimie des hautes températures , et dans laquelle la lampe en quartz à vapeur de mercure joue le rôle du four élec-

L’excellent rendement des hautes températures annoncé par le principe de Carnot se traduit en chimie par la production des systèmes endothermiques ou explosifs qui représentent des réservoirs d’énergie. C’est ce que montre le tableau suivant sur l’état comparé de divers systèmes chimiques à basse et à haute tempé-

. explosif connu sous un poids donné.

Oxygène : gaz non explosif. Ozone : corps explosir.

Or, toutes ces réactions de haute température s’obtiennent dès la température ordinaire, quand on irradie les corps au moyen des rayons ultraviolets : ils décomposent l’eau en gaz tonnant, l’anhydride carbonique en mélange tonnant carbonique et polymérisent l’oxygène en ozone, etc. En un mot, ils relèvent le potentiel énergétique des systèmes chimiques.

B. — Emploi de la lumière ultraviolette pour la reproduction du mécanisme de l'assimilation chlorophyllienne. Purification des atmosphères confinées.

L’application la plus frappante que nous ayons faite de ce principe a consisté à reproduire au moyen des-rayons ultraviolets le mécanisme fondamental de restauration de l'énergie chimique qui fonctionne dans le monde : le mécanisme de

Lavoisier a montré que la respiration n’est autre chose qu’une combustion dans laquelle la machine animale, tout comme une machine à vapeur, brûle son

que la plante verte au soleil. Il suffit de faire circuler autour d’une telle lampe de l’air humide, vicié par la respiration et devenu irrespirable par défaut d’oxygène, pour le voir peu à peu s’enrichir en oxygène et redevenir respirable. Il est -permis d’espérer que de tels procédés serviront un jour à purifier l’air des sotismarins et des espaces clos qui ne peuvent être ventilés.

C. — Photosynthèses diverses effectuées avec les rayons ultraviolets.

Les recherches précédentes ont permis de réaliser la photosynthèse des composés ternaires (carbone, oxygène, hydrogène), en commençant par lé plus Simple d'entre eux, l'aldéhyde formique , aux dépens de deux gaz minéraux simples exisr tant dans l’atmosphère, l’acide carbonique et la vapeur d’eau. Faisant un pas de plus, nous avons obtenu la photosynthèse des composés quaternaires (carbone, oxygène, hydrogène, azote), en partant également des deux gaz minéraux les plus simples et les plus répandus, qui contiennent les quatre éléments constitutifs, à savoir l’acide carbonique et le gaz ammoniac. Sous l’influence des rayons ultraviolets, le mélange des gaz carbonique et ammoniac donne naissance au plus simple des composés quaternaires, l'amide formique, qui représente le point de départ des substances albuminoïdes ou protéiques, base de la matière vivante, tout comme l’aldéhyde formique représente le point de départ des sucres, des polysaccharides, des amidons et des celluloses.

Dans ces diverses synthèses, l’acide carbonique n’entre pas immédiatement en combinaison, mais est d’abord ramené par les rayons ultraviolets à l’état d’oxyde de carbone, composé non saturé, très apte à donner des produits d’addition. Cette faculté nous a permis d’obtenir avec l’oxyde de carbone et le cyanogène un composé organique nouveau, de structure très simple, mais qui n’avait pas été préparé jusqu’ici par les voies chimiques ordinaires, l'oxycyanure de carbone. La propriété essentielle de ce corps est de se dédoubler par hydrolyse en acide carbonique et acide cyanhydrique. Cette réaction en fait un toxique redoutable. C’est, là le premier exemple d'un corps nouveau préparé par voie de photosynthèse.

D. — Actions de polymérisation.

Les rayons ultraviolets jouissent d’un grand pouvoir de polymérisation; le degré de condensation atteint est tout de Suite très élevé, comme on voit pour l’acétylène où l’on n’obtient pas de benzène, mais un polymère solide : ces traits se retrouvent également dans les synthèses effectuées par les végétaux.

Les facultés polymérisantes des rayons se manifestent sur les carbures organiques non saturés contenant dés liaisons doubles (ëthyléniques) ou triples (acétyléniques).

L’éthylène est polymérisé sous forme d’un liquide cireux qui bout un peu

au-dessus de 100° et rappelle le caprylène. C’est la première fois que l’on a réussi à polymériser ce gaz.

L’acétylène se précipite au bout de quelques secondes sous formé d'un solidë jaune fauve. Son homologue supérieur, l’allylène, se précipite sous forme d’un solide blanchâtre.

Le méthane, type des carbures saturés, n’a pas de tendance à la polymérisation : il n’est pas modifié par les rayons ultraviolets, mais leur aptitude condensante se retrouve quand le méthane est en présence d’oxygène : il perd de l’hydrogène, et forme des homologues très condensés du groupe des paraffines, inattaquables par les acides sulfurique ou azotique bouillants. En même temps, il se produit de l’eau et un peu d’anhydride carbonique. Dès réactions de ce genre peuvent avoir joué un rôle aux époques géologiques, dans la formation des pétroles, et contribué à enlever de l’atmosphère une partie du gaz méthane dégagé par les volcans, ou lès sources, ou formé dans la décomposition des matières végétales.

Enfin les rayons ultraviolets condensent le cyanogène gazeux en paracyanogène solide ; l’action est presque immédiate. Rappelons également qu’ils polymérisent l’ozone, mais en faible proportion.

D.—Réactions d'oxydation.

En raison de leur importance, les phénomènes d’oxydation méritent d’être étudiés à part.

On a remarqué depuis longtemps que l’activité de l’oxygène de l’air s’exalte sous l’influence de la lumière : ce phénomène se traduit par l’oxydation des huiles, des résines, des cires, des vernis; il est utilisé dans le blanchiment des toiles et tissus.

Les rayons ultraviolets possèdent cette faculté oxydante à un degré extrême; elle tient en partie à la formation d’ozone, mais dépasse celle de l’ozone dans les mêmes conditions.

On réalise ainsi la combustion à froid d’un grand nombre de corps : les corps organiques contenant du carbone et de l’hydrogène sont souvent amenés du premier coup aux termes ultimes de la combustion : anhydride carbonique et vapeur

Les faits sont très nets sur les corps gazeux.

L’hydrogène est brûlé totalement par l’oxygène avec formation de vapeur d’eau. La réaction est particulièrement facile avec l’hydrogène naissant dégagé par décomposition photolytique du gaz ammoniac.

4AzH* -|- 30 2 = 2Az 2 -+-6H 2 0.

Le cyanogène est brûlé avec production d’anhydride carbonique et d’azote : C 2 Az 2 -f 20 2 = 2C0 2 +Az 8 .

Au moment où l’on s’occupait, en mai 1910, des effets toxiques qui pourraient être produits par l’introduction dans l’atmosphère terrestre du cyanogène de la comète de Halley, nous fîmes remarquer que ce gaz serait brûlé par l’oxygène dans les couches supérieures dè l’atmosphère, où le rayonnement ultraviolet du soleil est très actif.

Parfois, l’oxydation des corps organiques ne va pas jusqu’à la combustion totale et s’arrête au stade acide : c’est ce qui arrive avec les mélanges d’acétylène et d’oxygène, ou encore d’éthylène et d’oxygène : on réalise ainsi très simplement la synthèse du premier terme des acides organiques : l’acide formique.

Ces actions oxydantes se manifestent aussi dans la peroxydation des composés oxygénés de l’azote et du soufre. Dans le rayonnement ultraviolet, l’oxygène n’oxyde pas l’âzote libre; mais, par contre, les gaz protoxyde d’azote Az 2 0 ou bioxyde d’azote AzO sont décomposés partiellement en azote et oxygène, et l’oxygène libre se porte sur le gaz non décomposé pour donner les oxydes supérieurs de l’azote, qui attaquent le mercure avec formation de nitrites et nitrates.

• Une application remarquable de ces facultés oxydantes est celle qui a trait à la nitrification des composés ammoniacaux ou azotés.

Ori sait que la nitrification naturelle dés composés organiques ou ammoniacaux se produit sous l’influe ;nce des ferments; elle a lieu en deux stades : un premier ferment (ferment nitreux) amenant l’azote ammoniacal au stade nitreux, et un second ferment peroxydant l’azote nitreux jusqu’au stade nitrique.

Or, nous avons trouvé que les rayons ultraviolets, en présence d'oxygène ou simplement d'air , réalisent la nitrification à froid (35° à 50°), mais jusqu'au stade nitreux seulement, des solutions aqueuses d’ammoniaque, des sels ammoniacaux forts ou faibles (sulfate, chlorhydrate, bicarbonate), de corps azotés variés (urée, méthylamine, guanidine, etc.).

Étant donnée l’importance que présente pour l’agriculture la fabrication synthétique des engrais azotés et les faibles rendements ainsi que les difficultés techniques des procédés actuels d’oxydation de l’azote à haute température appliqués dans les usines hydro-électriques des Alpes et de Norvège, les procédés d’oxydation à froid méritent de retenir l’attention.

F. — La photolyse.

L’emploi systématique de la lumière ultraviolette m’a permis de constater que bien loin d’être un phénomène exceptionnel, comme on le croyait jusqu’ici, la photolyse ou décomposition par la lumière, se présente à certains égards comme un phénomène plus général que Yélectrolyse ou décomposition par l’électricité.

L’électrolyse ne s’exerce que sur certaines catégories spéciales de corps (acides, bases, sels). Encore faut-il qu’ils soient fondus ou dissous dans l’eau. La plupart

Il en va autrement de la photolyse, qui décompose la plupart des corps organiques isolants : alcools, aldéhydes, acides, cétones, sucres, etc.

Eli outre, fait très remarquable, la décomposition photolytique d’un corps donne les mêmes produits , quel que soit, son (fat physique : solide, liquide, gazeux ou dissous.. C'est ce que nous avons vérifié sur l'eau liquide et la vapeur d’eau; sur le gaz ammoniac et la dissolution ammoniacale ; sur le laclate de chaux solide ou en solution aqueuse; sur l’urée solide ou en solution aqueuse; sur l’acide tartrique solide ou en solution aqueuse; sur l’acétone pure ou en solution aqueuse, etc.

La décomposition photolytique des corps abondant de gaz est un résultat imprévu. 0

aldéhyde benzoïque, etc.) n’ont montré ni dégagement gazeux, ni transformation apparente du produit.

■t Cette stabilité des noyaux cycliques , qui contraste avec Vinstabilité des chaînes droites ou ramifiées , se constate non seulement dans le noyau aromatique, mais dans les autres noyaux fermés, tels que le noyau pentagonal azoté du pyrrol, le noyau pentagonal oxygéné du furfurol, le noyau hexagonal azoté de la pyri-

. Elle ne se retrouve pas dans les composés d'addition hydrogénés dérivés des précédents, dans lesquels lès doubles liaisons du noyau ont disparu; la lumière tend à leur enlever leur hydrogène pour lés ramener à la forme stable qui est celle à liaisons alternativement simples et doubles. Ainsi la pipéridine (pyridine hexahydrogénée) donne un dégagement d’hydrogène pur; il en est de môme des hydrures de naphtaiène.

r G. - Reproduction des principaux types de fermentations, au moyen des rayons

ultraviolets. Les digestions artificielles par la lumière. Interprétation dynamique du rôle des diastases.

Les tissus des êtres vivants sont le théâtre d'actions chimiques incessantes qui ne! diffèrent pas en principe de celles qui ont lieu dans les corps bruts, et qui se raltachentaux mêmes types généraux : dédoublement, oxydation, hydratation* etc.

Mais tandis que les réactions dont use le chimiste dans son laboratoire sont le plus souvent brutales et violentes, celles de la nature sont presque toujours graduées et ménagées.

Pour oxyder les corps, le chimiste a recours à l’acide nitrique, au permanganate ou au chlorate de potasse, etc. ; pour les déshydrater, à l’acide sulfurique, à l’acide phosphorique, au chlorure de zinc, etc. ; tous réactifs qui détruiraient en peu d’instants les tissus vivants.

Les milieux organiques sont toujours voisins de l’équilibre, c’est-à-dire, en chimie, de la neutralité : les liquides sont ou bien neutres, ou faiblement acides, ou légèrement alcalins.

Pour réaliser dans ces milieux presque indifférents des processus chimiques ahàlogues à ceux qui se produisent dans nos cornues sous l’action d’acides corro-

analogues dans la boîte à réactifs,du chimiste : ce sont les ferments solubles ou

Leur rôle est paradoxal : car bien qu’agissant à dose minime, ils mettent en branle des quantités énormes de matière et d’énergie; en outre, contrairement aux réactifs chimiques ordinaires, ils ne se consomment pas en travaillant.

Lè mode d’action d’une diastase, au point de vue énergétique, consiste seulement à déclanchér un processus qui avait tendance à se produire de lui-même, mais était arrêté par des résistances passives; il est analogue à celui de la pierre, qui

glucose et : lévulose sans dégagement gazeux, puis une seconde phase, caractérisée par le dégagement gazeux.

Il en va de même pour les autres disaccharides, tels que le maltose, le lactose, la gentiobiose, ainsi que pour les trisaccharides tels que le raffmose ou le mélézitose. Dans le cas de ces derniers, on sait par les belles recherches de M. Bourquelot que la dislocation se fait en plusieurs temps : une première diastase dédouble la molécule de triose en une molécule de biose et une molécule de monose ; une seconde diastase dilférente de la première parachève ce travail chimique et dédouble la molécule de biose en deux molécules de monoses. Les rayons ultraviolets accomplissent ces mêmes dédoublements, mais ils les effectuent simultanément, c’est-à-dire qu’ils paraissent aptes à remplacer les diverses diastases d’hydratation.

La scission des sucres, des graisses, des corps protéiques, a lieu dans notre tube digestif sous l’action de ferments spéciaux contenus dans le suc salivaire, le suc gastrique, le suc intestinal : tels sont l’invertine, la ptyaline. la pepsine, la tryp-

Les physiologistes ont bien mis en lumière le rôle des ferments en réalisant des digestions artificielles en dehors de l’organisme. Il leur a suffi de placer les aliments dans des marmites chauffées à l’étuve à une température physiologique, c’est-à-dire voisine de 40» et de les additionner de diastases, pour voir se succéder les divers stades de la digestion.

Eh bien! on reproduit de même les phénomènes de digestion artificielle des diverses classes d’aliments (sucrés, gras, protéiques) dans les conditions d’asepsie rigoureuse assurées par le contact du mercure, en l’absence de diastases, par simple irradiation des aliments placés dans un ballon de cristal de roche au moyen des rayons ultraviolets. Il s'agit donc ici d'une digestion artificielle par la lumière et en l'absence de diastases. Et il est fort possible que la thérapeutique de l’avenir, après avoir épuisé les effets des bains de lumière externe , ait recours à des bains de lumière interne et réussisse à améliorer les digestions des dyspeptiques, non plus en leur donnant des cachets de pepsine, mais en leur introduisant dans l’estomac

Quoi qu’il en soit de ces applications futures, il est clair que la reproduction des fermentations diastasiques, sans addition d’aucun corps matériel au moyen d’une simple excitation vibratoire, est un phénomène nouveau et d’une haute portée pour l’intelligence du mode d’action des diastases, — de ce mode d’action si énigmatique encore, et pourtant si important que Claude 'Bernard n’a pas craint de dire qu’il fallait y chercher le secret de la vie.