PREMIERE PARTIE

TRAVAUX DE CRISTALLO<i IIAPIIIK

Si on veut se rendre un compte exact du progrès apporté dans la science par les divers travaux de Pasteur, la première chose à faire est de se représenter l'état de nos connaissances au moment où chacun d'eux les faisait avancer. Pour bien comprendre le progrès qu'elles ont fait avec lui, il faut savoir d'où elles étaient parties. Mais cela n'est pas aussi facile qu'on pourrait le croire. On ne peut pas se contenter, pour se faire une idée de l'état général des esprits à une période quelconque, de lire les livres classiques et les manuels de l'époque : ces livres sont toujours en retard sur la science des laboratoires^ celle qui Hotte dans l'air qu'on y respire et qui excite les chercheurs. On court un autre danger à recourir aux sources, et à

lire les mémoires originaux : c'est celui de prendre les opinions ou les idées de leurs auteurs pour des opinions et des idées courantes. Un savant digne de ce nom est toujours en avant de ses contemporains : entre eux et lui existe une zone moyenne dans laquelle il faudrait se tenir pour juger des efforts et des progrès; mais où la trouver, et comment, quand on l'a trouvée, y voir juste, c'est-à-dire juger avec les idées du temps? Comment s'abstraire de ce qu'on a appris depuis et se refaire l'ignorance nécessaire?

J'essaierai pourtant d'arriver à ce résultat dans tout le courant de ce volume: mais, ainsi qu'il est facile de le comprendre, les plus grandes difficultés sont au commencement. Familiarisés comme nous le sommes aujourd'hui avec les idées de structure moléculaire, nous avons quelque peine à nous représenter l'état chaotique de ces notions chez les savants de 1840.

Ils connaissaient la molécule chimique. Ils savaient qu'elle est formée d'un groupement en général assez stable d'atomes, dont le nombre, le poids et la nature peuvent être d'ordinaire très bien définis. Ils savaient par exemple qu'il y a un atome de chlore et un atome de sodium dans le sel marin, un atome de calcium, un atome de carbone et trois atomes d'oxygène dans le carbonate de chaux. Ils avaient reconnu que les différentes molécules composées se différencient d'ordinaire par le nombre et la nature de leurs atomes constituants, qu'il y en a pourtant qui contiennent le même nombre des mêmes atomes sans être pour cela identiques, de sorte qu'on est amené à soupçonner entre eux des différences d'arrangement. Mais en quoi consistaient ces arrangements? Comment les atomes se disposaient-

ils les uns par rapport aux autres dans la molécule ? Quelle forme en résultait pour cette molécule? Autant de questions sur lesquelles personne n'avait d'idées claires.

La cristallographie n'en avait donné aucune, contrairement à ce qu'on pourrait croire aujourd'hui, après les enseignements que cette science nous a fournis. Cela tenait à la conception trop étroite et géométrique que Haiïy s'était faite de la molécule intégrante du cristal. On sait qu'il appelait de ce nom le petit solide

Fia. l.

dont la juxtaposition et la superposition en nombre infini finissaient par constituer le cristal. En brisant un cristal cubique de sel marin, on le réduit en plus petits cubes qui, pulvérisés à leur tour, nous conduiraient, si on pouvait pousser la division assez loin, jusqu'à la molécule intégrante, que nous pouvons supposer aussi cubique. En superposant ou juxtaposant un assez grand nombre de ces cubes invisibles, nous pourrons constituer un cristal cubique de volume quelconque, et cet exemple nous suffit pour bien nous représenter les molécules intégrantes d'Haiiy. Or, pour ce savant, ces molécules intégrantes du cristal n'avaient aucune relation nécessaire avec la molécule chimique. Il suffisait, pour constituer une molécule intégrante de sel

marin, que huit molécules chimiques, formées chacune d'un atome de chlore et d'un atome de sodium, se groupent en forme de cube. Que ces molécules chimiques soient elles-mêmes sphériques (comme elle le sont représentées dans la fig. i), cubiques, tétraédriques, etc., cela était fort indifférent; leur forme n'était pour rien dans l'affaire; c'était leur groupement seul qui déterminait la forme de la molécule intégrante du cristal, et, par suite, celle du cristal lui-même.

Ce groupement, pour Hatiy, était commandé par la nature propre de la molécule chimique, et ne pouvait se faire qu'entre molécules similaires et complètement identiques. La régularité géométrique traduisait la régularité physique et la régularité chimique. La découverte des faits relatifs à Fisomorphisme vint bientôt changer les idées sur ce point. En montrant qu'on pouvait, sans changer la forme d'un cristal de carbonate de chaux, de spath d'Islande, par exemple, y remplacer tel nombre qu'on voulait d'atomes de calcium par un nombre égal d'atomes de magnésium, Mitscherlich introduisait dans les esprits, sous une forme vague encore, une conception structurale du cristal toute différente de celle d'Haùy. Si des atomes de calcium et de magnésium peuvent, sans aucun changement de formes, être substitués l'un à l'autre dans un cristal, c'est qu'ils sont de même forme ou, ce qui revient au même, qu'ils exercent à distance les mêmes actions. On sortait donc ainsi de la géométrie de la molécule intégrante pour aborder la géométrie de la molécule chimique, et on pouvait dire que le calcium, le magnésium, le fer, le manganèse, le zinc, qui donnent des carbonates cristallisés de même forme que le

spath d'Islande, ont des atomes de même forme, tandis que le baryum, le strontium, qui donnent des carbonates tout différents, non isomorphes avec les premiers, ont des atomes d'une autre forme. Comme dans les molécules des carbonates de calcium, de fer, de magnésium, de manganèse et de zinc, tout est identique, sauf les métaux dont les atomes sont de même forme, on peut admettre que les molécules chimiques de ces divers corps sont aussi de même forme, et en songeant que les molécules intégrantes des divers cristaux sont aussi de même forme, ou arrive à établir ent^e la forme cristalline d'une substance quelconque et la constitution de sa molécule chimique une relation, vague encore, mais à coup sûr beaucoup plus étroite que ne le supposait la théorie d'Haûy.

Toutes ces déductions n'étaient évidemment pas très solides, et on aurait pu expliquer presque aussi bien ces faits nouveaux dans la doctrine d'Haiiy, en admettant que des molécules chimiques de formes diverses pouvaient se faire équilibre aux huit angles d'un cube, et qu'une molécule de carbonate de fer pouvait se substituer à un de ces angles, sans rien troubler, à une molécule de carbonate de chaux d'une configuration toute différente. Mais une théorie nouvelle, pour être utile et féconde, n'a pas besoin d'être solidement assise. Il suffit qu'elle le soit assez pour imposer un changement de point de vue, pour amener à voir les choses à rebours, et il arrive même que des théories inexactes peuvent réclamer à leur actif une part de progrès. Celui qu'avaient apporté les travaux si originaux de Mitscherlich était incontestable.

Quelques années après, un élève d'Haiïy, M. Delafosse, avait fait un pas de plus, en étudiant un autre phénomène que risomorphisme, celui de l'hémiédrie. Les belles lois géométriques posées par Haiiy se trouvent parfois en défaut. Elles veulent par exemple que les huit angles d'un cube étant identiques au point de vue physique, toute modification naturelle qui porte sur l'un porte aussi sur l'autre, car pourquoi y aurait-il un choix? Si l'un d'eux est coupé par une face et porte une troncature, cette troncature, quelle qu'elle soit, doit être répétée 8 fois. Or il arrive parfois que quatre seulement des angles du cube portent des faces, placées de telle façon qu'il n*y en a jamais deux aux extrémités d'une même arête du cube. L'ensemble de ces quatre faces prolongées par la pensée forme un tétraèdre : c'est le cas de la boracite, qui cristallise dans le système cubique. De même le quartz forme des prismes hexagonaux (fig. i), et les 12 angles placés autour de ses deux bases sont physiquement identiques. Cependant il arrive souvent que six seulement de ces angles, placés par exemple alternativement en haut et en bas des arêtes latérales, sont coupés par des facettes qui, en se rejoignant, formeraient un rhomboèdre à <> faces. On relève des faits analogues dans les autres systèmes cristallins. D'où peuvent provenir ces exceptions apparentes à cette régularité que nous attribuons, au fond sans savoir trop pourquoi, aux lois de la nature.

Haùy connaissait beaucoup de ces phénomènes dhémiédrie, et s'il ne leur attribuait pas plus d'importance, c'est que sa théorie le conduisait à les voir en quelque sorte à rebours, comme je le disais tout à

l'heure. La forme de la molécule intégrante était pour lui, de préférence, celle que lui donnait la division naturelle du cristal, le clivage. Un cristal cubique de sel marin donne des cubes par clivage; un cristal rhomboédrique de spath d'Islande donne de même des rhomboèdres. Le rhomboèdre était donc pour Haiiy une forme primitive. Quand on en coupe les 6 angles latéraux par des plans également inclinés sur les faces, on obtient par une voie de dérivation parfaitement régulière le prisme hexagonal du quartz. Et ainsi pour les autres cas. Toute cette conception formait un ensemble logique et cohérent, mais avait laissé Haiiy indifférent aux questions d'hémiédrie.

Pour bien voir le caractère hémiédrique du rhomboèdre, il fallait renverser les choses et prendre le prisme hexagonal comme forme primitive. Alors le rhomboèdre ne peut en dériver que par voie d'hémiédrie. De même dans les autres systèmes. C'est ce que fit le minéralogiste Weiss, et, du coup, l'hémiédrie apparut un phénomène plus fréquent qu'on ne l'avait cru, et un problème se posa qu'il fallut résoudre. Pourquoi cette dérogation à la loi de symétrie?

C'est ce que Delafosse essaya d'expliquer en 184U, à l'aide d'un artifice de conception qui peut sembler aujourd'hui bien innocent. « Dans le quartz prismatique, dit-il, la constitution hémiédrique existe, sans être marquée au dehors, puisque ce prisme peut être dérivé d'un rhomboèdre. Des rhomboèdres peuvent fort bien s'empiler de façon à donner une construction en prisme hexagonal. De même des tétraèdres s'ajustent de façon à donner un ensemble cubique. Admettons donc que le réseau cristallin du quartz prismatique est formé de

ir, HISTOIRE D'UN KSPRIT

molécules rhomboedriques, que la boracite est formée de cristaux tétraédriques, et toute difficulté disparaîtra entre Weiss et Haiiy : le polyèdre moléculaire exprimera la dissymétrie par sa forme, mais cette dissymétrie n'apparaîtra pas nécessairement dans l'aspect extérieur du cristal. »

Cette solution de la difficulté a, je le répète, je ne sais quoi d'enfantin. Elle est un pur jeu de l'esprit, et Delafosse ne fit rien pour lui donner une base plus solide; elle n'en constitue pas moins un progrès, en vertu du mécanisme que j'indiquais tout à l'heure, car elle fit pénétrer dans les esprits cette idée que la forme de la molécule intégrante du cristal n'était pas aussi étroitement liée que le pensait Haiiy à la forme du cristal lui-même, et nous verrons bientôt l'influence de cette conception sur Pasteur, élève de Delafosse, et passionné comme lui pour les questions de structure moléculaire.