PROPRIÉTÉS DÉPENDANTES DE L'ÉLECTRICITÉ ET DU MAGNÉTISME

Il ne nous reste plus, pour terminer l'étude des caractères physiques des minéraux, qu'à faire un exposé rapide de quelques propriétés particulières à certains corps, ou qui ne se montrent dans les minéraux que passagèrement et sous l'influence de certaines circonstances extérieures. Telles sont celles qui se rapportent aux actions électriques et magnétiques.

§ i. Propriétés électriques.

Les minéraux, comme tous les autres corps, sont capables d'acquérir la vertu électrique ; mais ils diffèrent beaucoup entre eux, soit par la manière dont ils peuvent s'électriser, soit par la nature de l'électricité qui se développe en eux, soit par le plus ou moins de facilité avec laquelle ils la conservent ou la transmettent aux autres corps. La plupart d'entre eux ne s'électrisent que lorsqu'on les a frottés avec un autre corps, tel qu'un morceau de drap; quelques-uns deviennent électriques, lorsqu'on se borne à les presser entre deux doigts \ d'autres enfin, mais en

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petit nombre, le deviennent lorsqu'ils sont aoùmis & tin certain degré de chaleur.

Sous le rapport de la faculté conservatrice de l'électricité, on 'distingue les minéraux en deux catégories: les minéraux isokmtst qui retiennent le fluide électrique comme engagé dans leurs pores, sans lui permettre de se répandre sur les corps environnants, et qu'on peut électriser par le frottement en les tenant entre les doigts; et les minéraux conducteurs, qui transmettent plus ou moins facilement le fluide électrique aux corps en contact avec eux, et qu'on ne peut électriser qu'après les avoir isolés, c'est-à-dire après les avoir fixés sur un support fait d'une matière isolante. Les substances qui sont transparentes et incolores dans leur état de perfection, sont en général isolantes et acquièrent par le frottement l'électricité vitrée ou positive : tels sont les minéraux d'apparence vitreuse oulithoïde. Les substances douées d'une couleur propre, et de nature résineuse, sont pareillement isolantes, mais elles prennent par le frottement l'électricité résineuse ou négative. Les substances essentiellement opaques et douées de l'éclat métallique, sont conductrices, et acquièrent, lorsqu'elles sont isolées et frottées, les unes l'électricité positive, les autres l'électricité négative. Pour pouvoir établir sous ce rapport une comparaison entre les différents minéraux, il faut se servir toujours du même frottoir pour les électriser.

On détermine la nature de l'électricité acquise à l'aide du frottement ou de la pression, en présentant le minéral électriâé à un petit appareil qu'on appelle électroscopey et qui se compose essentiellement d'une aiguille métallique horizontale, qui se mçut sur uu pivot, comme une aiguille de boussole. On communique à cette aiguille, dont le support est rendu isolant, une électricité connue, et si Ton obtient une répulsion, lorsqu'on lui présente le minéral frotté, on en conclut que celui-ci possède la même espèce d'électricité. Il est bon d'avoir deux électroscopes, dont l'un soit à l'état d'électricité positive, et l'autre à l'état d'électricité négative. Haiiy formait Télectroscope de la première espèce, avec une aiguille de laiton terminée d'un côté par un globule du même métal, et de l'autre côté par un petit morceau de spath d'Islande bien transparent. Il lui suffisait de presser ce spath entre deux doigts, pour le rendre électrique. Pour se procurer un électroscope dé seconde espèce ou négatif, il remplaçait l'aiguille précédente par une simple aiguille métallique, terminée par des globules et garnie en son milieu d'une ctrape de cristal

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de rdche qui sierVait à l'isoler. Pour lui communiquer rélectricité négative, il touchait un des globules avec un bâton de cire ' d'Espagne, qu'il avait frotté, à plusieurs reprises, sur un morceau de laine ou de drap. Les caractères que Pon constate à l'aide de ces petits appareils peuvent servir à distinguer quelques substances; mais il ne faut pas leur accorder une confiance trop absolue. Ils ne dépendent pas seulement de la nature du corps, mais encore de l'état de ses surfaces : et ils sont sujets à varier dans la même espèce, et quelquefois dans la même variété. Certains cristaux de disthène s'électrisent positivement sur une face, et négativement sûr une autre ; et c'est pour cela que Haiïy a donné à ce minéral le nom de disthène (qui a deux vertus).

Pour reconnaître si un minéral est isolant ou conducteur, on le frotte en le tenant à la main, et on le présente à l'aiguille mobile, qu'on a eu soin de laisser dans son état naturel. Si le corps est isolant, il aura conservé son électricité, et dans ce cas il attirera l'aiguille; mais, s'il est conducteur, il sera sans aucune ac* tion sur elle.

Nous avons dit que les minéraux différaient beaucoup entre eux sous le rapport de la faculté conservatrice de Félectricité, c'est-à-dire du plus ou moins de temps pendant lequel ils persistent dans l'état électrique. Et, en effet, le spath d'Islande et la topaze incolore du Brésil ne perdent tout signe d'électricité qu'au bout de plusieurs jours. Le diamant et le cristal de roche ne gardent pas leur électricité plus d'un quart-d'heure; et il en est enfin qui ne la conservent que pendant quelques instants.

C'est parmi les minéraux isolants que se rencontrent ceux qui peuvent s'électriser par la chaleur, c'est-à-dire qui sont/jjroéleclriques. Mais il importe de faire ici une distinction, sans laquelle nous serions exposés à confondre entre elles des choses très-différentes, comme il est arrivé à des physiciens d'ailleurs très-distingués. Il y a deux espèces de pyroélectricité : Tune, qu'on peut appeler simple, et qui consiste dans le développement d'une seule espèce d'électricité sur toute la surface du corps, âihsi que cela aurait lieu par le frottement ou la pression : c'est un phénomène ordinaire de tension électrique, dont la chaleur ïi'est ici que la cause occasionnelle, et qui peut s'observer dans des substances nombreuses, de nature très-diverse, cristallines ou non, organiques ou inorganiques. L'autre espèce de pyroélectricité est beaucoup plus rare ; elle ne se montre que dans les substances cristallisées, -et seulement dans celles qui présentent,

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i dans leur structure comme dans leur forme, une hémiédrie polaire. Elle doit donc être peu commune, et Ton a eu tort de la confondre avec la précédente, dont elle se distingue par des caractères tout particuliers, qui en font une propriété des plus eu-

- rieuses et des plus importantes. On peut l'appeler la pyro-électricité polaire : car elle consiste en ce que certains cristaux, que l'on chauffe ou que Ton refroidit uniformément, manifestent, tant que leur température est croissante ou décroissante, les deux électricités à la fois, mais seulement dans des points séparés, si* tués ordinairement aux extrémités d'un même axe, et auxquels on peut donner le nom de pôles électriques.

Ce phénomène a été observé d'abord dans. les aiguilles de tourmaline et les prismes de topaze; Haiïy l'a retrouvé ensuite dans plusieurs autres substances, telles que la boracite, la calamine et la prehnite; 11 Ta étudié avec soin, et nous a révélé une circonstance importante du fait dont il s'agit, savoir: l'existence d'une corrélation entre la différence de nature des pôles électriques et la différence de forme des parties ou ils résident; M. Becquerel a fait connaître ensuite les autres particularités du phénomène, et les conditions physiques qui peuvent amener le renversement .des p^les dans le même cristal.

Dans les cristaux de tourmaline, et dans ceux de boracite, il existe toujours une différence de configuration dans les sommets où résident les pôles de noms contraires, bien que ces sommets correspondent à des parties qui, dans la forme fondamentale, sont géométriquement égales. Dans la tourmaline, les cristaux appartiennent au système rhomboédrique, et ont, par conséquent, un axe principal de symétrie. Chauffés ou refroidis, ils acquièrent des pôles, au nombre de deux seulement; ces pôles sont situés aux extrémités de l'axe de cristallisation, qui devient ainsi un axe électrique, et les sommets correspondants diffèrent en général par leur forme, l'un d'eux présentant toujours un pins grand nombre de facettes que l'autre. Dans les cristaux de boracite, dont la forme ordinaire est le cube, on observe toujours huit pôles et quatre axes électriques, qui se confondent avec les diagonales du cube. Ces pôles ne sont identiques que quatre par quatre, de manière que deux pôles contraires sont toujours diamétralement opposés. Et Ton observe encore ici une configuration différente dans les deux sommets qui sont occupés par des pôles de nature différente.

Haùy, qui dans ces cas ne pensait point h admettre une hé-

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miédrie fondée sur des différences de structure moléculaire» considérait les cristaux de tourmaline et de boracite comme dérogeant à la loi générale de symétrie, et îl cherchait à expliquer cette anomalie par les propriétés électriques. Il supposait que les forces de la cristallisation avaient agi, comme à l'ordinaire, pour produire les mêmes modifications aux extrémités d'un même axe, mais que cette tendance s'était trouvée contrebalancée par l'action de forces étrangères, qui étaient venues ajouter accidentellement leurs effet3 à ceux des premières; et ces forces perturbatrices lui paraissaient devoir être celles qui, sous l'influence de la chaleur, produisaient le développement de f électricité polaire. Dès-lors, la dérogation à la loi de symétrie n'était plus qu'apparente; et il en était de cetteloi, comme de celle de l'équilibre appliquée à une aiguille de boussole, dont les deux bras seraient parfaitement égaux en poids, et qui cependant ne pourrait se maintenir horizontale, si l'on venait à la soumettre à l'aimantation.

Frappé de la concomitance de ces deux faits, l'électricité polaire et la dissymétrie, il a cru pouvoir les expliquer l'un par l'autre, et par là il ne cherchait réellement qu'à sauver la difficulté cristallographique : mais il ne s'est point aperçu que, d'après sa manière de voir, l'électricité polaire restait inexpliquée, et, je dirai même plus, devenait tout-à-fait inexplicable. Car, dans les idées de Hauy, tout était parfaitement semblable, sous le rapport de la structure, aux extrémités des axes électriques. Dès-lors, comment concevoir, dans des parties que l'on suppose identiques, une opposition d'effets, comme celle qu'y fait naître le mouvement de la chaleur? Elle ne peut évidemment s'expliquer qu'en admettant qu'il y ait vers les deux sommets une différence physique, consistant, sinon dans un changement de nature des molécules, au moins dans une relation différente des molécules extrêmes avec les parties de l'espace qu'elles regardent. Or, cette différence existe bien réellement dans les cubes de boracite, comme dans Jes prismes de tourmaline, si l'on substitue au genre de structure adopté par Haiiy pour chacune de ces substances, ceux que nous avons proposes dans le chapitre relatif aux systèmes cristallins (voir pages 34 et i44)-

Les cristaux de boracite, considérés en eux-mêmes et indépendamment de la pyroélectricité, se modifient exactement comnie le font les cubes du système tétfaédrtque ; ils appartiennent donc à ce système, et leur structure doit ressembler à celle

»44* tfttt* i. àuWttkn.

que 'représente la figure 19, pi. I, è>est^ire Çu^n'^utlès C6n- -ttdfreY comme formés dV^rn^irts iëtraédriques, te'tleinetat'Bfe-

- jtoséyque toutes les filesde iirtdéôules en diagôtfele soient Itétéropolaires, «otrime celle de la 'figure i5, et que, dans tin dès sommets, «le» molétiutes àe 'présentent à l'extérieur par leur* pomtèe/et Vhtnsle soda met opposé par leurs bases (flç. 19). 11 y a donc *me diflfërem^ pif J^que dans les sommets; et Fon peut sfeppoyfer stir eft*, pour expliquer d'abord Fhémiédrie et ensuite

' l'électricité polaire.

:En effet, cette différence physique une fois admise, tes prétendues anomalies de* forme disparaissent : l'hémiédrie 'polaire en dérive tout naturellement: elle n'fest plus qu'une application partiouKèfe de la loi générale à certains cristaux, dans lesquels

'la symétrie réeHe, basée sur l'identité absolue, diffère delà sy-

- iriétfie apparente, qui se rapporte purement à la forme extérieure. De plus, Pélecfrtdté polaire, ce phénomène sur la cause duquel Haiïy et les physiciens se sont tus jusqu'à présent, est facile à concevoir. On aperçoit clairement la raison physique de

1 Cette singulière propriété, quand on songe aux résistances diverses que doivent dffrîr aux mouvements du fluide qui produit -laohateurét t'élfcctrifcîté, de paneilles files de molécules, selon que ce fluide* parcourt le milieu dans un sens ou dans le Sens Contraire. On n'est plus «surpris de rencontrer des propriétés physiques différentes dans des parties, de ferme semblable à la vérité, mais où tes itfoléeulès se présentent dans des situations diverses et opposées.

(Ainsi, selon nous, l'électricité polaire et Fhémiédrie de trYêtne nom n'ont pôim entre elles la rèfafion de cause à effet que :Fîaëy leur suppose; mais ces phénomènes sont tous deux des 'Conséquences d'un même fait primordial, qui a échappé' à cet Habile cristaltagraphe ,' «avoir : 'd'une forme et d'une structure

- moléculaire telles quHl en résulte dans le cristal des files de molécules à eatrémités dissetnbiahfos.

Otyjtautgéfléralitfer' fexptieatîoD pfrédédente(i), en disant que, pour qu'une substahee Cristallisée manifeste la polarité électVi^ue>a«x deux ^extrémités d'un métne txe,îl faut que ses molécules aient urie forme tétrfréOrique, et'que les files 'patafWfes à Oêt axe soient %étérepoittires.

{t\ Voyex Js Mémoire déjà, «itésnr la GriHalUsaUop» publié 4*i* le tome Vffl des Savfahts étrangers, où cette explication a été donnée pour 1& première Ibis, et ittridùe à plusieurs substances pyro^leétfiqttes.