DES RAPPORTS DE LA FORME CRISTALLINE ET DE LA COMPOSITION CHIMIQUE

La plupart des substances capables de cristalliser ont une forme cristalline qui leur est propre, en même temps qu'une composition chimique déterminée. Mais la forme cristalline étant étroitement liée à celle de la molécule physique, et celle-ci dérivant à son tour du type particulier de la molécule chimique» lequel résulte de la nature, du nombre et de l'arrangement des atomes composants, on sent bien qu'il doit y avoir une certaine dépendance entre les deux caractères fondamentaux et d'ordres différents, qui nous servent ù distinguer les espèces, savoir : le caractère physique de la forme cristalline, et le caractère chimique de la composition moléculaire, tel que le donnent les formules atomiques.. Cette relation se manifeste par plusieurs phénomènes, dont nous avons déjà parlé (p. 28 et suiv.), et sur lesquels nous allons revenir : ce sont ceux que les chimistes et les cristallograpbes désignent par les noms de polymorphisme et d'isomorphisme. Elle apparaît encore par l'influence prédominante que certaines parties composantes exercent évidemment sur la combinaison d'abord, et ensuite sur la cristallisation, et même sur l'ensemble des caractères physiques et extérieurs du minéral. Cette influence bien marquée de certains principes est précisément celle qui nous a conduits déjà à les distinguer» sous les noms de principes électro-négatifs ou minéralisateurs : ils sont

HAPPORTS DE t FOBHB CElffTALLINI. 5oj

pour ainsi dire doues d'une force plastique particulière, d'un certain msus formativus% tandis que les autres éléments ne sont que passifs, et se montrent dans un état de subordination, à l'égard des premiers.

$ i. Du polymorphisme.

Nous avons vu qu'il existe des corps qui ont une même composition chimique relative, en ce qu'ils donnent exactement le même résultat à l'analyse, et qui diffèrent cependant par leurs propriétés chimiques, et de plus par leur forme cristalline, par leur densité et généralement par tous leurs caractères physiques. Les chimistes, comme les physiciens, admettent dans ce cas une modification dans les types de composition des groupes moléculaires, et par conséquent une différence de nature dans les corps dont il s'agit. Ces corps sont ce que Ton nomme des composés isomères (voyez p. 19).

H existe en même temps d'autres corps qui présentent avec la même ressemblance de composition , la même diversité de forme cristalline et de propriétés physiques, mais dans lesquels il est difficile de constater une différence de nature par les moyens chimiques sâuls. A cause de cette circonstance, on a supposé qu'il n'y avait rien de changé dans le groupe moléculaire de ces corps, ni par conséquent dans leur nature intime ; et que c'était le même corps, qui se montrait avec des structures et des formes cristallines différentes; on a cru pouvoir conclure de ce fait, qu'une même substance, une même combinaison chimique, pouvait, en cristallisant dans des circonstances et sous des conditions physiques diverses, donner des cristaux géométriquement et physiquement différents, avec une composition identique. Dans cette hypothèse, le soufre qui, à i5°, cristallise par voie de dissolution, en octaèdres droits rhombiques, et celui qui a cristallisé à no0, par voie de fusion, en prismes klinorhombiques, seraient un seul et même corps dimorphe (ou à deux formes différentes), une seule et même substance douée de polymorphisme, c'est-à-dire de la faculté de cristalliser, en diverses circonstances, sous des formes appartenant à des systèmes différents. Le calcaire apathique et l'arragonite seraient une même espèce chimique (le carbonate de chaux), cristallisant tantôt dans le système rhomboédrique, tantôt dans le système orthorhombique. Il en serait de même des deux pyrites ou bisulfures

5o8 UVRB II. CHAPITRE m.

de fer, dont Pane est cubique, et l'autre prismatique. L'acide titanique serait une substance itimorplie ou à trois fermes différentes, et ce sont ces trois formes qui constitueraient seules les différences extérieures que nous offre ce composé, à l'état de rutile, d'auatase ou de brookite.

Dans cette manière de voir, établie d abord par M. Mitscherlich, et adoptée depuis par la plupart des chimistes, le dimorphisme ou polymorphisme serait un principe nouveau» tout-à-fait distinct de l'isomérie. Nous l'avons déjà dit : pour nous, le fait qu'on a voulu exprimer par ce mot, n'est qu'un cas particulier d'isomérie, qui probablement se rapporte plutôt à la molécule physique qu'à la molécule chimique, mais qui n'eri consiste pas moins dans une modification moléculaire, et par conséquent constitue pour le minéralogiste, des corps réellement différents» un véritable changement d'espèce. A ses yeux, le calcaire et Farragonite ne sont pas une seule et même espèce dimorphe, mais bien deux espèces hétéromorphes. Le mot kétéromorphie devrait remplacer, dans les cas de ce genre, le mot polymorphisme, qui n'a de sens réel que pour ceux qui se placent au point de vue particulier des chimistes.

Nous le répétons encore: les différences polymorphiques peuvent s'expliquer de la même manière que celles qui tiennent à l'isomérie proprement dite; et la distinction qu'An a voulu établir entre les corps isomères et les corps polymorphes, nous semble complètement arbitraire. D'ailleurs, de l'aveu même des chimistes, on ne peut établir de limite bien tranchée entre les cas de dimorphisme et ceux d'isomérie ; et telle modification qu'ils ont cru devoir rapporter au premier genre, pourrait bien n'être qu'une isomérie, moins stable et moins profonde que les autres. 1 Le polymorphisme, comme risomérie, se rencontre aussi bien dans les corps réputés simples, que dans les combinaisons proprement dites: cela tient à ce que toutes les molécules cristallines sont nécessairement polyatomiques, et par conséquent composées: seulement, dans le cas des substances élémentaires, les molécules sont formées par des atomes chimiques de même espèce, au lieu d'être composées d'atomes simples de plusieurs . sortes. Dans les combinaisons proprement dites, où il existe une différence entre la molécule chimique et la molécule physique ou cristalline, celle-ci est de même un aggrégat d'atomes tous semblables entre eux : mais ces atomes sont composés, au lieu d'être simples : ce sont les molécules chimiques elles-mêmes. On

RAPPORTS DR LA FORME CRISTALLIN!» 5og

a cm devoir designer par un nom particulier les modifications isomériques qui se rapportent aux molécules des corps simples: on les appelle des modifications allotropiques.

$ a. De Cisomorphisme.

Quand deux compojfc chimiques sont formés par un égal~ nombre d'atomes, de nature différente, arrangés entre eux de la même manière, ils ont même type moléculaire, et par conséquent doivent présenter à la fois une formule de composition atomique semblable et une forme cristalline à peu près égale. Telle est la loi de Yisomorphisme, telle qu'elle a été reconnue et posée pour la première fois par M. Mitscherlicb; et ce nouveau principe, dont la science s'est enrichie depuis les grands travaux du cristallographe français, a exercé If plus grande influence sur les progrès de la chimie et de la minéralogie. Deux corps isomorphes, dans le sens que le physicien allemand attache à ce mot, sont donc des corps qui offrent à la fois une double ressemblance de composition atomique et de forme cristalline, la ressemblance de la forme n'étant que la conséquence de l'analogie de composition. Si les deux corps cristallisent dans le système régulier, l'identité de forme est rigoureuse; mais si leurs formes se rapportent à l'un des cinq autres systèmes cristallins, l'isomorphisme n'est qu'approché, et ce n'est plus qu'un homœomorpkisme ; les formes sont à très-peu près les mêmes, et elles peuvent offrir dans leurs angles correspondants des différences, souvent légères, mais qui peuvent cependant s'élever jusqu'à deux ou trois degrés. Dans tous les cas d'isomorphisme, cités par H. Mitseherlich, les formes cristallines étaient du même genre et appartenaient toujours au même système : mais, suivant un habile chimiste français (M. Laurent), l'isomorphisme pourrait franchir les bornes ordinaires des systèmes cristallins et se montrer entre des formes de genres différents, mais cependant très-rapprochées, parcs qu'elles sont placées sur la limite de deux systèmes voisins.

M. Mitseherlich a démontré l'existence de plusieurs séries de corps, dans chacune desquelles les composés se ressemblent par leur composition atomique et par leur forme cristalline. Ces substances sont le plus ordinairement des sels, au même degré de saturation, et composés d'un acide commun et de bases différentes, ou d'une même base et d'acides différents, mais de telle

5lO LIVRE II. CHAPITRE Ifl.

manière que les bases ou acides qui diffèrent contiennent toujours le même nombre d'atomes d'oxygène. Ces acides ou ces bases, qui jouent le même rôle dans la combinaison, sont euxmêmes isomorphes, c'est-à-dire qu'ils présenteraient une même forme, si on les trouvait cristallisés séparément. Ainsi, des bases ou des acides, qui sont isomorphes, communiquent la même propriété aux composés dont ils font gftie, pourvu d'ailleurs que tout soit pareil dans la combinaison.

Nous citerons ici, comme un bel exemple de sels isomorphes, le groupe des carbonates neutres rhomboédriques, dans lequel on trouve un grand nombre d'espèces dont la formule générale de combinaison est Cr (r désignant le radical variable de la base), et dont les formes cristallines sont des rhomboèdres obtus, dont l'angle varie au plus de -un à deux degrés dans la série. Nous avons indiqué ailleurs (p. 48o) les différents groupes de corps, dans lesquels l'isomorphismc a été constaté, tant parmi les corps simples, que parmi les composés binaires, acides ou basiques.

Non-seulement les éléments isomorphes ont la propriété de se substituer les uns aux autres dans un même type moléculaire, parce qu ils y jouent très-sensiblement les mêmes rôles, tant chimiques que statiques; mais encore les molécules des composés isomorphes peuvent se remplacer les unes les autres, comme on l'a vu p. 66 et 67, parce que, sans être rigoureusement identiques, elles sont sensiblement équivalentes au point de vue physique et sous le rapport de la cristallisation, qui les emploie presque indifféremment les unes pour les autres. Cette propriété des molécules isomorphes de cristalliser ensemble en s'entremé- Jant entre elleq, a été démontrée par M. Mitscherlich à l'aide de l'observation et de l'expérience : ce n'est que la généralisation d'un fait anciennement remarqué par Gay-Lussac dans la cristallisation des aluns potassique et ammoniacal. On se rappelle que, dans ces cas de mélanges intimes entre les molécules isomorphes» les angles du cristal mixte ont des valeurs peu différentes de celles des cristaux simples, que produirait chaque espèce de molécule séparément, et ordinairement des valeurs intermédiaires. Nous avons vu aussi comment la ressemblance de composition atomique de ces molécules chimiquement différentes permettait de soumettre au calcul les analyses de tous ces mélanges, malgré les variations à l'infini qu'elles peuvent offrir dans les proportions des composants.

RAPPORTS DE LA FORME CRISTALLINE. 5ll

Haûy était loin, comme nous l'avons dit, de soupçonner la possibilité de l'isomorphisme. Il pensait que deux minéraux de composition différente ne pouvaient avoir la même forme, à moins que ce ne Ait une de celles du système régulier. La découverte de M. Mitscherlich. a fait voir ce que cette assertion renfermait d'inexact: elle ne Ta pas complètement détruite, comme on Ta souvent répété ^ar, i! faut convenir que, même dans les composés les plus exaoement isomorphes, la différence de nature des éléments est toujours marquée par une différence correspondante dans la mesure des angles, les formes du système cubique exceptées; mais cette- différence est quelquefois très-faible et difficile à skisir.

Le principe de l'isomorphisme, énoncé d'abord d'une manière peu exacte, mais bientôt ramené par son auteur à sa véritable signification, a donné lieu, comme celui du polymorphisme, à de nouvelles attaques contre la méthode de Haùy. On a été jusqu'à proclamer sa défaite ; on a pris occasion de là, pour annoncer que la minéralogie venait d'être à tout jamais replacée sous l'empire de la chimie. C'était bien mal juger la valeur et la portée du nouveau principe, qui, loin de chercher à mettre aux prises les deux sciences, est venu plutôt pour les réconcilier, et cimenter entre elles une perpétuelle alliance. Qu'est-ce en effet que l'isomorphisme, si ce n'est une relation établie entre l£ forme cristalline et la composition chimique, relation qui se manifeste dans un grand nombre de cas où le chimiste et le cristallographe, au lieu d'opérer isolément, peuvent marcher de concert et contrôler leurs résultats les uns par les autres? A l'aide de ce principe, les deux sciences désormais se prêteront un mutuel secours, et parviendront par là à éviter les erreurs dans lesquelles chacune d'elles est tombée, lorsqu'elle a été livrée à elle-même.

La découverte de ce principe est une des plus belles qui aient eu lieu dans le domaine de la cristallographie et de la minéralogie proprement dite, depuis les grands travaux de Haiiy. C'est le pas le plus important qui ait été fait, en dehors du champ de la spéculation pure, pour arriver à la confirmation de- cette vue d'Ampère, que dans les substances cristallisées, la forme des molécules intégrantes, et par suite celle du cristal lui-même, dépendent du nombre et de la disposition relative des atomes dont les molécules se composent. En faisant voir que l'analogie des compositions atomiques entraîne généralement comme conséquence

5l2 LIVBB II. CHAPITRE UL

l'analogie des formes cristallines, M. Mitscherlich a mis hors de doute l'existence d'un lien caché entre la composition et la forme. Mais quelle est la nature de cette relation? comment telle composition atomique donne-t-elle naissance à* telle forme cristalline? en quels nombres et dans quel ordre les atomes chimiques sontils distribués dans ce groupe moléculaire qu'on appelle la molécule physique du cristal, et dont dé|£id immédiatement la forme cristalline? C'est ce que la théprie connue de l'isomorphisme ne nous apprend en aucune manière.

Ampère a essayé le premier de déterminer les proportions atomiques des combinaisons, d'après certaines formes polyédriques qu'il regardait comme les formes représentatives de leurs molécules. Mais dans la construction de ces polyèdres moléculaires, il s'est appuyé uniquement sur des considérations puisées dans la théorie des volumes et dans ses propres idées sur la constitution des gaz, et n'a eu aucun égard à la forme particulière qu'affecte chaque combinaison, quand elle se présente à l'état cristallin. Quelques tentatives ont été faites pour continuer l'œuvre d'Ampère et étendre ses applications aux corps solides, avec l'intention avouée de tenir compte de leurs formes cristallines. M. Gaudin a présenté à l'Académie des Sciences plusieurs mémoires sur une nouvelle théorie relative au groupement des atomes dans la molécule et des molécules dans le cristal : cette théorie repose sur des hypothèses, et conduit à des conséquences que nous ne saurionsadmettre, parce qu'ejles nous paraissent en opposition avec les principes et les faits les mieux avérés. D'autres essais encore ont été tentés pour arriver à grouper les atomes en molécules, propres à servir d'éléments aux formes cristallines. M. Baudrimont a cherché de son côté à construire quelques molécules, mais en se soumettant cette fois aux lois rigoureuses de la symétrie et faisant en sorte que la composition atomique absolue fût d'accord avec la forme cristalline. Enfin, nous avons essayé nousméme de construire géométriquement quelques formules atomiques, en cherchant aussi à accorder entre elles les indications de la chimie et de la cristallographie, sans faire aucune violence aux idées reçues dans l'une et l'autre science : tel a été l'objet d'un mémoire présenté par nous à l'Académie des Sciences en i848(i).

(1) Mémoire «tir un* relation importante qui se manifesté, en Certains eas% entre la composition chimique et la forme cristalline; par M. Delafosse. (Publié dans les Annales des Mines, et le tome XIII des Savants étrangers.)

RAPPORT» DE LA VORMI OSMCALURl, 5l3

Les principes qui notas ont guidé dans le groupement des atomes en molécules cristallines, sont ceux même d'Ampère, mais convenablement modifiés et étendus. Nous avons admis avec lui, que les atomes lie même espèce se placent généralement de manière que leurs centres de gravité occupent toujours des sommets identiques du polyèdre qu'ils figurent dans l'espace. Mais, en prenant cette idée pour point de départ, nous l'avons combinée avec une autre idée non moins essentielle, savoir : que la forme de la molécule doit toujours s'accorder avec celle du corps, par conséquent être une des formes mêmes de son système cristallin, et nous avons été amené naturellement, dans plusieurs cas, à une construction géométrique fort simple de la formule du corps, en rapprochant la loi numérique qui règle la répétition des parties identiques dans les diverses formes du système, des nombres mêmes d'atomes marqués par cette formule.

Mais, en procédant ainsi, nous avons été conduit à admettre, contrairement aux idées d'Ampère, que les sommets du polyèdre moléculaire ne sont pas toujours occupés par des atomes simples, qu'ils peuvent l'être aussi par des atomes complexes, et le plus souvent par des atomes composés binaires (oxydes, sulfures, chlorures, etc.), et que l'intérieur des polyèdres moléculaires ne reste pas constamment vide, mais qu'au contraire leur centre est le plus souvent marqué par un atome, qui peut pareillement être simple ou composé. Dans ce cas, la molécule est constituée par un noyau central et par une enveloppe polyédrique extérieure ; et c'est cette enveloppe superficielle qui détermine de la manière la plus immédiate la forme du groupe moléculaire : c'est elle qui, représentée par un certain groupe partiel d'atomes, et distinguée soigneusement de ce qui compose le reste de la molécule ou le ntyau, établit une relation entre la forme et la composition atomique, et, remplissant une condition à laquelle la formule chimique doit satisfaire, fournit un moyen de contrôle pour la formule elle-même.

Nous aurons occasion, dans le cours de cet ouvrage, de citer plusieurs exemples de ces constructions ou transformations de formules atomiques en types moléculaires conformes aux types cristallins : mais il ne faut pas espérer que de pareilles constructions seront fréquemment réalisables : car elles supposent que la molécule cristalline est la molécule chimique elle-même, tandis que, le plus souvent, elle n'est qu'un groupe secondaire, un multiple de cette première molécule, et alors le type moléculaire Cwn de Minéralogie. Tome I. 33

Sf 4 WfËM II. CHAPITRE III.

dépend bien plus immédiatement du facteur particulier qui détermine ce multiple, que des nombres mêmes d'atomes contenus dans la molécule qui se répète. Et d'ailleurs, même dans les cas où les molécules physiques et chimiques n'en font qu'une, il ne doit pas être toujours facile de démêler le véritable arrangement des atomes, parce qu'il est bien constant qu'un groupe de plusieurs atomes peut, dans certaines circonstances, jouer le même rôle, à la fois chimique et mécanique, que jouerait na atome simple, comme le prouve l'alun ammoniacal comparé à l'alun potassique; parce qu'une même sorte d'atome peut jouer un rôle multiple dans une même combinaison, ainsi qu'on le voit pour l'eau, qui peut être à la fois eau basique et eau de cristallisation dans les phosphates et autres sels; enfin, parce que des atomes de même nature peuvent, à la rigueur, ne pas jouer exactement le même rôle statique, se présenter dans le groupe général avec des orientations différentes; et il se pourrait que ce changement de position fût équivalent à une différence de nature.

L'isomorphisme, tel que nous l'avons considéré jusqu'à présent, est l'isomorphisme proprement dit, ou isomorphisme de Mitscherlich. Cet isomorphisme est rigoureux, quand il s'agit de cristaux appartenant au système régulier; il n'est qu'approché, quand les substances comparées se rapportent à l'un des cinq autres systèmes : mais dans les deux cas, la propriété que ce mot rappelle à l'esprit consiste toujours dans une double analogie que Ton observe, d'une paît entre les formes cristallines, et d'une autre part entre les compositions atomiques de deux substances cristallisées. Ainsi, pour que deux corps soient isomorphes, dans l'acception ordinaire du mot, ou suivant la définition de Mitscherlich, il ne suffit pas que leurs formes soient semblables, il faut encore que leurs compositions chimiques puissent se ramener à une même formule, et dans ce cas, l'analogie des formes n'est qu'une conséquence de celle qui préexiste dans les types moléculaires.

Cette analogie des types moléculaires a été considérée comme déterminée généralement par une même loi d'arrangement des atomes composants, loi tout à la fois numérique et géométrique; mais cette égalité de nombre et cette similitude de disposition dans les parties du groupe moléculaire, doivent-elles se rapporter toujours aux atomes élémentaires proprement dits? On l'a pensé tout d'abord, et dans cette opinion l'on ne s'est pas contenté de

RAPPORTS B| LA VOBMS GRIiTALUHB. 5|5

dire, que des corps de même composition atomique ont généralement des formes semblables (les cas de dimorphisme exceptés), on a cru pouvoir conclure de l'ensemble des faits connus, que deux corps, qui ont même forme cristalline, doivent avoir même composition atomique, et renfermer le même nombre d'atomes élémentaires, réunis entre eux de la même manière. On n'appliquait pas toutefois cette conclusion aux substances du système régulier, quoiqu'il y ait cependant des cas de véritable isomorpbisme dans ce système, comme on le voit dans les aluns et dans les grenats. Cest par une application de ce principe, que l'on a

été conduit à représenter l'alumine par la formule il, bien qu'on ne connût pas de degré inférieur d'oxydation pour l'aluminium,, et on Ta fait uniquement, parce qu'un de ses isomorphes, le péroyxde de fer, a pour formule certaine, ou du moins très-probable, ¥e. Enfin, on a aussi conclu très-souvent de l'isomorphisme des combinaisons» à l'isomorphisme de leurs parties composantes.

Ces principes ne peuvent plus être admis aujourd'hui dans toute leur rigueur, et quoiqu'ils se vérifient très-souvent, on a été obligé de reconnaître qu'ils comportent d'assez nombreuses exceptions. Une de celles qu'on a d'abord remarquées, et qui a été signalée par H. Hitscherlich lui-même, est due aux modifications polymorphiques : ce savant voyait dans le dimorphisme du carbonate de chaux, une exception réelle à sa loi de l'isomorphisme, comme on avait vu dans la cristallisation de la boracite et de la tourmaline une exception à la loi de symétrie de Haiiy : et c'est pour cela qu'il a cru devoir ériger le polymorphisme en un nouveau principe. Cependant, si les idées que nous avons émises sur celait sont exactes, l'exception ne serait qu'apparente, puisque, le polymorphisme n'étant qu'un cas d'isomérie, il y aurait toujours en réalité différence de constitution atomique, et comme conséquence naturelle, hétéromorphie. On a voulu voir encore une exception à la loi de l'isomorphisme, dans les deux oxydes de manganèse, appelés braunite et hausmannite, dont on représente les compositions par les formules Mn, et Mn Mn. Ces formules étant analogues à celles qui expriment les compositions du peroxyde de fer et du fer magnétique, les formes cristallines, qui se correspondent dans les deux séries d'oxydes, devraient être semblables, et cependant il n'en est rien. Mais, outre que les formules Mn, et Mn Mn pourraient s'écrire d'une autre ma-

5l6 LTOMt n. CHAPITRE III.

nière, MnMn et Mn Mn», il se pourrait qu'il y eût là un cas particulier tfisodimorphisme, c'est-à-dire que chacun des oxydes de fer ou de manganèse fût dimorphe, avec isomorphisrae entre les modifications correspondantes, cette double corrélation ayant déjà été observée plusieurs fois : mais ici, on ne connaîtrait du premier corps que Tune des deux formes possibles, et du second que l'autre forme, cas tout-à-fait semblable à celui que nous offrent les sulfures d'argent et de cuivre, qui peuvent être dits isodimorphes au même titre.

Mais, ce qui constitue une exception réelle, non pas à la loi de fisomorphisme bien entendue, mais à l'interprétation ancienne de cette loi, d'après laquelle les nombres vrais d'atomes élémentaires devraient toujours être égaux, c'est ce fait bien avéré, et très-facile à concevoir, qu'un certain groupe d'atomes peut être isomorphe avec un atome simple, et le remplacer dans une combinaison, sans qu'il y ait altération notable dans la forme crisr talline, parce que ce groupe d'atomes est iso-dynamique avec l'atome simple, c'est-à-dire joue absolument le même rôle, soit chimique, soit statique. C'est ce que l'on voit dans l'alun ammoniacal comparé à l'alun potassique, où l'atome complexe A* H* remplace l'atome simple du potassium. Il arrive souvent qu'un atome simple soit isomorphe avec deux ou trois atomes d'une autre espèce : c'est ce que l'on voit dans les sulfures d'argent et de cuivre, AgS, Cu*S, qui sont isomorphes, et où par conséquent Ag équivaut à aGu. On a voulu identifier les deux formules, en dédoublant le poids atomique de l'argent, ce qui permet d'écrire Ag* S; mais un tel changement ne ferait pas disparaître tontes les anomalies : car, si AgS est isomorphe à Cu*S, il parait l'être aussi avec PbS; et ce dernier cas d'isomorphisme nous figerait à ramener la composition atomique du sulfure d'argent à sa première forme. Suivant M. Scheerer, il arriverait souvent que, dans les silicates magnésiens, un atome de magnésie serait remplacé par trois atomes d'eau basique, et non par un seul ; et ce remplacement d'un atome ample par un atome multiple constitue à ses yeux un cas particulier d'isomorphisme, qu'il appelle isomorphisme polymère, pour le distinguer des cas ordinaires où l'Uomorphisme peut être dit homœomère.

Nous verrons ailleurs que des raisons assez puissantes ont conduit les minéralogistes à penser que, dans certains cas, la silice Si pouvait être remplacée par l'alumine Al, malgré la différence

RAPPORTS B* Là. FORME CKfSTÀMPrB. 5|J

des formules, l'alumine dans ce cas faisant fonction d'acide ; que dans d'autres circonstances» où l'alumine joue le rôle de base» elle peut remplacer certaines bases à un atome d'oxygène (1). Ce changement de rôle, et sans doute le changement de constitution intime qu'il suppose, peut être attribué à une action de présence, ou à une influence prédominant* exercée par certains principes, sur les composés qui sont près d'entrer en combinaison.

Il importe de remarquer en effet que l'isomorphisme, qui consiste essentiellement en une ressemblance de type moléculaire dans certains composés et dans leur aptitude à remplir les mêmes fonctions, n'est pas un caractère fixe, qui leur soit inhérent et préexiste toujours à l'acte de la combinaison ultérieure ou de la cristallisation, par lequel nous le constatons; il est souvent produit parles circonstances mêmes qui accompagnent cet acte. Ainsi, lorsqu'une combinaison saline est dimorphe, la présence dans la dissolution d'un petit cristal de l'une des deux formes détermine quelquefois le sel à cristalliser sous cette forme, de préférence à l'autre. H y a donc une sorte d'isomorphisme, qu'on peut appeler conditionnel, parce qu'au lieu de précéder la combinaison, il dépend d'elle en quelque sorte, étant dû à une action de présence que certaines molécules physiques exercent sur d'autres, pour les ramener à leur propre type, ou bien aux réactions mutuelles qui ont lieu entre les différentes molécules, et d'après lesquelles elles se modifient réciproquement pour arriver toutes à une forme moyenne et commune.

Ces sortes d'actions peuvent être à la fois physiques et chimiques.Le sulfure d'argent et le sulfure de cuivre sont isodimorphes : le premier» quand il est seul, cristallise en cube, et le second de son côté en prisme orthorhombique : mais quand ils cristallisent ensemble, le sulfure de cuivre oblige le sulfure d'argent à prendre l'état polymorphique pour lequel il a le plus de tendance, et il se produit des cristaux.de stromeyérine, qui ont la forme du sulfure de cuivre. L'arsenic et l'antimoine ne passent pas ordinairement pour être isomorphes avec le soufre : cependant on

(1) Dans ce cas, on la considère comme étant équivalente à trois atomes d'une 'pareille base ; et plusieurs chimistes ont même émis l'opinion que tout sesqufcoxyde, tel que Al, <Fe, îïnv se divisait réellement en trois atomes simples de la forme r, en sorte que M soit égal à 3.a/, en représentant par al les

5l8 L1VHE II. CHAFTTBE III.

ne peut guère douter qu'ils ne le deviennent en sa présence dus les arsénio-sulfures de nickel, de cobalt et de fer, et dans Fantimonio- sulfure de nickel.

Les réactions n'ont pas seulement pour effet de produire dans un des composés une simple modification physique, qui le rende isomorphe à l'autre, en même temps qu'elle le transforme en un de ses états polymorphiques : dans quelques cas, elles produisent une modification chimique» et amènent la formation d'un nouveau composé, qu'on ne rencontre pas à l'état libre, parce qu'étant peu stable par lui-même, il ne peut naître et se maintenir qu'en présence du composé plus fixe qui a provoqué sa formation. Tel est le cas du sesquioxyde de titane, dont on admet l'existence, et seulement à l'état de mélange, dans les oxydes de fer titanes. Oit pourrait encore citer comme exemples d'un isomorphisme conditionnel ou accidentel, avec modification préalable dans la composition chimique, ces mélanges cristallins artificiels, originaires de sulfates hydratés qui différaient primitivement par le nombre de leurs atomes d'eau de cristallisation et par leurs formes, et qui, en se combinant, sont parvenus à s'identifier sous les deux rapports. Ces réactions mutuelles ont toujours lieu dans les cas d'isomorphisme ordinaire, où l'égalité des formes n'est qu'approchée : H arrive toujours que les molécules de nature différente et de type à peu près semblable, lorsqu'elles viennent à se mélanger et à cristalliser eusemble, réagissent les unes sur les autres, et par leur mutuelle influence, se modifient de manière à prendre une forme commune, moyenne entre toutes les formes particulières des composants. Il se passe là quelque chose d'analogue à ce qu'on voit dans deux pendules 'dont la marche est un peu différente et que l'on attache à un même support : elles s'influencent Tune l'autre par la communication réciproque de leurs mouvements, et finissent bientôt par se mettre d'accord.

Ce que nous venons de dire, de cette tendance qu'ont en général les molécules isomorphes, en prenant ce mot dans son acception habituelle, à se modifier réciproquement quand elles sont mêlées ensemble, pour s'assimiler complètement les unes aux autres sous le rapport de la forme, peut s'appliquer à des molécules qui ne rempliraient pas tout d'abord les conditions ordinaires de l'isomorphisme, mais qui seraient capables de les acquérir par.de légères modifications chimiques dans leurs compositions déjà à peu près semblables.

Remarquons ici que ces actions de présence ou ces réactions

HAPPORTS m LA WÙBME emiSVALLOX. 5ig

mutuelles, pour être efficaces, peuvent exiger des proportions relatives à peu près constantes, ou du moins dont les variations se renferment dans des limites assez étroites,* et c'est sans doute ce qui explique ces sortes de mélanges isomorphiques, qui offrent presque toujours des rapporte simples et à peu près fixes, parce qu'ils ont dû se faire dans les conditions qui rendaient leurs composants plus propres à s'assimiler entre eux. 11 résulte de là que beaucoup de mélanges de ce genre peuvent simuler de véritables composés définis, et qu'on a dû les confondre souvent avec les combinaisons chimiques proprement dites, c'est-à-dire les combinaisons intra-moléculaires. Exemples : la dolomie; Pantimoine arsenical; le prétendu tellurure de bismuth, etc.

Enfin, ces mêmes réactions entre des molécules de nature différente, peuvent nous conduire à concevoir la possibilité d'un nouveau cas d'isomor^hisme que M. Hermann a proposé d'admettre sous le nom d'isomorphisme héléromère; il se pourrait en effet qu'il existât une combinaison isomorphique, entre des composés de formules différentes (composés hétéromères), mais qui, sans être tout-à-fait semblables, auraient cependant entre eux une certaine analogie, une ressemblance au moins partielle et de forme et de composition.

Il est certain qu'il y a des groupes de corps qui présentent un isomorphisme partiel, qui se montrent, par exemple, parfaitement isomorphes dans la zone du prisme fondamental, tandis que leurs cristaux diffèrent un peu plus par les sommets, étant terminés tantôt par une base droite, tantôt par une base légèrement oblique dans un sens ou dans un autre; et ces corps en même temps ont des compositions très-rapprochées. Cest un hémisomorphisme tout à la fois chimique et géométrique, provenant sans doute de ce que les molécules sont elles-mêmes semblables en partie par leur composition et par leur structure ; et elles engendrent des formes cristallines qui, sensiblement les mêmes dans deux de leurs dimensions, ne différent que par la troisième. II y aurait à distinguer dans ces petits groupes moléculaires, deux sortes de parties, les parties latérales qui seraient formées par un même nombre d'atomes, disposés de la même manière, et les parties terminales, qui auraient une constitution atomique un peu différente, celle-ci n'ayant d'autre effet que de modifier légèrement la terminaison du prisme fondamental. Dans beaucoup de sels hydratés, cette variation pourrait provenir du nombre des atomes d'eau, qui se trouveraient rejetés vers les deux extrémités de l'axe.

5aO L1VRS II. GHAPITBB M.

Un pareil groupe de composés isomorphes, bien qu'hétéromères, pourrait se comparer au groupe des tartrates, si bien étudié par M. Pasteur, et dans lequel il a toujours trouvé sensiblement le même prisme, avec une base tantôt droite, et tantôt légèrement oblique, quoique ce groupe fût composé de tartrates simples ou doubles, de mono tartrates ou de bitartrates. Le règne minéral me paraît offrir des exemples de cas tout semblables, surtout dans la grande classe des silicates. Je citerai le groupe des mésotypes, qui comprend la natrolitbe, la mésolithe et laf scolésite, et présente dans ces diverses espèces des cristaux prismatiques,isomorphes dans la zone principale, mais ayant comme le prisme des tartrates une base variable, tantôt droite, et tantôt légèrement inclinée; on voit aussi dans ce groupe le nombre des atomes d'eau varier, et déterminer, en même temps que la -modification de la forme, un changement dans les propriétés physiques, puisque la scolésite est pyro-électrique, et que la natrolitbe ne Test pas. Le groupe des feldspaths, le groupe des amphiboles et pyroxènes, celui des silicates simples d'alumine, comprenant la staurotide, le distbêne et l'andalousite, peuvent aussi venir à l'appui du fait que je cherche à établir en ce moment Ce fait ne serait pas bien éloigné de celui que M. Hermann appelle l'isomorphisme hétéromère, et il aurait surtout la plus grande affinité avec l'hétéromérie , telle que la conçoit M. Rammelsberg, et avec la nouvelle constitution qu'il prête aujourd'hui aux tourmalines et aux micas. Si le mélange est possible entre composés hétéromères de ce genre, l'isomorphisme, de partiel qu'il était auparavant, doit devenir complet par suite des réactions qui s'opèrent entre les diverses molécules : car, il faut toujours qu'elles finissent par s'assimiler entre elles, pour produite une cristallisation parfaitement régulière.

Les corps qui sont isomorphes dans le sens ordinaire du mot, c'est-à-dire géométriquement et chimiquement à la fois, le sont aussi sous les rapports purement physiques ; et il arrive le plus souvent que si l'un d'eux possède des clivages très-nets, les autres présentent des clivages analogues, comme on le voit dans le .groupe des carbonates spathiques; il est cependant quelques exceptions à cette règle. Les corps isomorphes doivent avoir des structures réticulaires semblables, offrir un même mode de cristallisation; les parallélipipèdes générateurs de leurs réseaux cristallins doivent être sensiblement égaux, par conséquent aussi, leurs volumes moléculaires et leurs densités géométriques (voyez