PREMIÈRE PARTIE

GÉNÉRALITÉS

NOTIONS PRÉLIMINAIRES

Si nous jetons les yeux sur ce qui nous environne, nous sommes frappés par la vue d’une multitude d'objets d'une diversité inlinie. Tous ces objets, quels qu'ils soient, ont reçu le nom générique de corps. Ainsi, le soleil, la terre, ma maison, la chaise sur laquelle je suis assis, la plume avec laquelle je trace ces lignes, l'encre dans laquelle je la plonge, et l’encrier qui la contient, sont des corps.

Ce qui constitue les corps s'appelle matière ou substance. D'une manière générale on peut dire, que la matière est tout ce qui frappe nos sens, et d'une manière plus scientifique, que la matière est tout ce qui obéit aux lois d 1 la gravitation.

Les corps ne sont point formés d’une substance partout continue à elle-même, routine le démontrent leur porosité, leur faculté d'augmenter ou de diminuer de volume sous certaines influences, et même de changer d'état; ils sont constitués par une agrégation de petites masses placées à une certaine distance les unes des autres, nommées molécules, et maintenues eu équilibre parle jeu des attractions et des répulsions qui s'exercent entre elles.

Ces molécules ne sont point la dernière limite à laquelle on puisse parvenir dans la division do la matière. Eu faisant agir d’autres forces on peut, dans la plupart des cas, les diviser elles-mêmes en masses plus petites, qui prennent le nom d'atomes.

Dans des cas exceptionnels elles ne sont pas divisibles. On dit alors que les corps auxquels elles appartiennent ont un atome et une molécule qui se confondent.

L’ensemble de tous les corps qui existent a reçu le nom de nature, et l’étude delà nature s’appelle philosophie naturelle.

Dans la philosophie naturelle on doit faire d’abord deux grandes divisions.

Certaines sciences étudient les corps vivants, surtout en tant que vivants, c’est-à-dire y recherchent les lois de la vie en laissant de côté les propriétés qu’ils ont de communes avec les corps bruts; lorsqu’elles s’occupent des corps bruts, elles n’étudient que leur manière d’être dans la nature, leurs propriétés extérieures, sans s’occuper des modifications que ces propriétés peuvent subir sous l’in- Iluence de tels ou tels agents. D’autres sciences, au contraire, en étudiant les corps bruts, recliei client et leurs propriétés extérieures et les modilicat ions que nous pouvons leur imprimera l’aide desagents dont nous disposons. Elles ne s’occupent pas des êtres vivants, ou. du moins, ne les étudient qu’au point de vue des propriétés communes à eux et aux corps bruts.

On donne le nom de sciences naturelles proprement dites ou d’histoire naturelle aux premières de ces sciences, et l'on réserve aux secondes le nom de sciences physiques.

Les sciences physiques contiennent deux sciences distinctes : la physique et la chimie.

La physique étudie les corps au point de vue île leurs propriétés et des actions qu'ils exercent les uns sur les autres, en tant que ces actions n’intéressent pas leur constitution intime.

La chimie, au contraire, s’occupe des propriétés des coq* et des actions qu’ils exercent les uns sur les autres, en tant que ces actions touchent à leur constitution intime.

Cette définition de la physique et de la chimie, qui, à quelques modifications près dans la forme, est celle qu’on trouve dans tous les ouvrages, est incomplète. Après avoir dit que les phénomènes chimiques louchent à la constitution intime des corps, et les plu -

NOTIONS PRÉLIMINAIRES

noinénes physiques, non, il reste à délinir ce que l'on entend par constitution intime.

On dit que les corps ne sont pas modiliés dans leur constitution intime lorsque les phénomènes dont ils sont le siège se passent entre leurs molécules sans que ces dernières subissent d'altération ni dans le nombre des atomes qui les composent, ni dans la dis. tance respective de ces atomes, ni dans leur mode de groupement, ni dans leur nature.

On dit, au contraire, d’un corps qu’il est modifié dans sa constitution intime lorsque sa molécule est altérée dans la nature, le nombre, la distance ou le mode de groupement des atomes qu'elle contient.

Ainsi : tous les phénomènes dans lesquels la molécule reste intacte sont du domaine de la physique; tous ceux, au contraire, dans lesquels la molécule est plus ou moins modifiée, appartiennent au domaine de la chimie.

Pour rendre cette définition tout à fait claire, donnons un exemple de ces deux ordres de phénomènes.

Si l'on prend du fer doux et qu’on le soumette à faction d'un courant électrique, le fer acquiert toutes les propriétés d un aimant. Interrompt-on le courant, le métal reprend toutes ses propriétés premières. Ses molécules n'ont subi aucune altération; la modilication observée pendant un instant n'a point porté sur sa constitution intime : c'est un phénomène physique.

Que, par contre, on chauffe un morceau de phosphore à l'abri de l’air, pendant un temps suflisant et à une température de 2 t0° environ; de jaunâtre, transparent, très- inflammable et soluble dans certains dissolvants qu'il était; il devient rouge, opaque, moins facilement inflammable, et insoluble dans les mêmes dissolvants. Il conserve ces nouveaux caractères après complet refroidissement. La modification opérée sous l'influence de la chaleur porte sur sa constitution intime. Le phénomène est un phénomène chimique.

En chimie, on range les corps en deux grandes classes ; les corps simples et les corps composés.

Les corps simples sont ceux desquels on n’a pu jusqu'à nos jouis retirer qu'une seule et même espèce de matière.

Les corps composés sont ceux dans lesquels on est parvenu à

I’IIINCIPES DE CHIMIE.

mettre en évidence plusieurs substances jouissant de propriétés différentes. La notion de corps simple n'a rien d'absolu : tels, envisagés connue simples aujourd’hui, pourront être considéi ê> comme composés demain.

Parmi les corps composés, il en est qui sont de simples mélanges, d'autres qui résultent d'une combinaison délinie. On les distingue par deux ( aractères principaux :

1° Dans les mélanges, chaque élément peut être dans une proportion quelconque vis-à-vis des autres, bans les composés qui résultent d'une combinaison, cette proportion est constante, délinie.

2° bans les mélanges, tous les éléments conservenHes propriétés qui leur sont propres ; dans les composés qui résultent d une combinaison, chaque élément jierd les propriétés qui le caractérisent pour eu acquérir de nouvelles communes à tous. Un a véritablement un corps nouveau ; ainsi :

Le soufre est soluble dans le sulfure de carbone, et le fer est altirable à l'aimant. Qu'on mêle du fer et du soufre réduits eu poudre, fer et soufre auront conservé leurs propriétés; on |nnirra retirer le fer à l aide d'un aimant, et le soufre, en le dissolvant dans le sulfure de carbone.

Vienl-on à chauffer la poussière précédente, une action chimique intervient ; la masse prend une couleur noire, et des propriétés nouvelles s'y manifestent : elle n'c>t plus attirable à l'aimant comme le fer, ni soluble dans le sulfure de carbone, comme le * soufre. Avant d'avoir fait agir la chaleur, on avait un simple mélange ; on a maintenant une combinaison délinie.

Lorsqu’une combinaison se produit, errtains phéiioméms en avertissent l’observateur ; il y a toujours, dans ce cas, dégagement de chaleur et développement d'électricité, quelquefois production de lumière, souvent contraction de la masse.

La production des combinaisons est favorisée par la chaleur, la lumière, l’électricité, l'état naissant, la force catalytique, la masse et certaine propriété élective en vertu de laquelle un corps donné se combine avec un second corps plus facilement qu'il ne se combine avec un autre.

1° Chnlenr. Dans l'action qu'exerce la chaleur sur le mélange de fer et de soi fre, nous avons déjà vu comment intervient cet agent

NOTIONS PRÉL1M1NAIHES.

2° Lnmlêrc. La lumière intervient aussi très-souvent. C’est ainsi qu’un rayon violet suffit pour déterminer la combinaison subite du chlore el de l’hydrogène, laquelle ne se fait pas dans l’obscurité absolue.

3° Électricité. Ce fluide a une action qui n'est plus douteuse. Elle a été démontrée d’une manière éclatante par la combinaison directe du carbone et de l'hydrogène réalisée par M. Berthelot. Cette combinaison, qui ne se faisait à aucune température en dehors de l’action électrique, s’est faite facilement sous l’influence d’un fort courant.

4° État naissant. On entend par ce mot l'état dans lequel se trouvent les corps au moment où ils sortent d’une combinaison. L’expérience prouve que dans ces conditions ils ont plus de tendance à se combiner que lorsqu’on les prend à l’état de liberté.

5° Action de masse. Ce sont des actions dans lesquelles deux corps se chassent mutuellement d’une combinaison, celui qui est' en plus grande quantité prenant la place de l’autre.

M. Deville a donné, dans ces derniers temps, une explication très-rationnelle des actions de masse. Il a été amené à conclure de ses expériences qu’il se passe, dans les décompositions des corps par la chaleur, des phénomènes analogues à ceux que l’on observe dans la vaporisation des liquides. De même que le passage d’un liquide à l’état gazeux exige une certaine quantité de chaleur qui est entièrement absorbée, de même un corps composé, pour se réduire en ses éléments, absorbe une quantité de chaleur égale à celle qu’il a dégagée en se formant.

Quand un liquide est chauffé à une température plus basse que son point d’ébullition, il émet encore des vapeurs. Bientôt, l’espace étant saturé, la vaporisation s’arrête, les vapeurs déjà formées équilibrant la tendance qu’aurait le reste du liquide à se vaporiser.

Un phénomène analogue s’observe dans les décompositions. Lorsqu’on chauffé un corps composé à une température insuffisante |wur en opérer la décomprsition complète, une partie cependant se dissocie en ses éléments, mais son poids ne forme qu’une très-faible ]>ortion de la masse totale. La dissociation paraît ensuite s'arrêter. Cet équilibre se produit lorsque la décomposition qui continue à se faire est exactement compensée par la recomposition qui a lieu en même temps.

Supposons maintenant qu’on chauffe à 120” fie la vapeur d'eau dans un grand excès de chlore (l’eau se compose d'hydrogène et d'oxygène), une petite quantité d’hydrogène et d'oxygène de\iendra libre. L’hydrogène libre tendra .à se combiner soit au chlore, soit à l'oxygène; mais l'oxygène étant en très-faible quantité par rapport au chlore, c'est avec ce dernier corps que se combinera la plus grande partie de l’hydrogène; le phénomène se continuera ainsi, et. par conséquent, il se détruira plus d’eau qu’il ne s’en reconstituera, et la majeure partie de l’eau se trouvera dans un temps déterminé transformée en acide chlorhydrique (composé de chlore et d’hydrogène) .

Si l’on chauffait, au contraire.de l’acide chlorhydrique dans une grande masse d'oxygène, l'oxygène se trouverait toujours en grand excès relativement au chlore. Dès lors, c’est avec l’oxygène que se combinerait la plus grande partie de l’hydrogène devenu libre dans la dissociation de l’acide chlorhydrique. L’acide chlorhydrique se trouverait ainsi presque entièrement transformé en eau. En un mot, les mêmes phénomènes s'accompliraient encore, mais dans un ordre inverse.

6“ Catalyse. On a donné le nom de phénomènes catalytiques à des phénomènes dans lesquels un corps détermine une combinaison ou une décomposition par le seul fait de sa présence et sans intervenir dans la réaction.

7° Propriétés électives. Les propriétés électives en vertu des quelles les corps ont plus ou moins de tendance à se combiner, sont un fait d’expérience. Elles tiennent à la nature intime des corps. On peut le plus souvent les prévoir en se basant sur les considérations suivantes ;

Lorsque deux corps se combinent, le composé peut être réduit en ses éléments sous l’influence d’un courant électrique. Dans ce cas, un des principes constituants se rend au pôle positif et l’autre au pôle négatif. On suppose le premier, celui qui va au pôle positif, chargé d’électricité négative, et on le dit électro-négatif par rapport au second, que l’on suppose chargé d’électricité positive, et qu'on dit électro-positif. Tous les corps simples peuvent être rangés en une série telle que chacun d'eux soit électro-positif vis-à-vis de tous ceux qui le précèdent, et électro-négatif vis-à-vis de tous ceux qui le suivent. L’expérience prouve que deux corps ont une tendance

NOTIONS PRÉLIMINAIRES. 7

ù se combiner qui est en raison directe de la distance qui les sépare dans la série électrique.

Nous avons déjà vu que pour comprendre les divers phénomènes physiques et chimiques, on est obligé de supposer la matière formée par des particules indivisibles au moyen des forces dont nous disposons, particules que l'on nomme molécules ou atonies.

Nous avons vu de plus que ces deux mots sont loin d'ètre synonymes, la molécule étant généralement constituée par une agrégation d’atomes, ha force qui lie ensemble les atomes dans la molécule a reçu le nom d'affinité ; celle qui unit entre elles les molécules pour former les corps se nomme cohésion. Autrefois on définissait l’afiinité la force qui unit les atonies de plusieurs substances différentes. Cette définition était incomplète. La force qui unit deux atomes d'hydrogène dans la molécule de ce corps est aussi bien de l'adinité que celle qui unit un atome d'hydrogène à un atome de chlore dans la molécule de l'acide chlorhydrique.

Par suite de cette fausse délinitiou, le mot allinité présente, à côté de l’acception toute philosophique que nous venons d'indiquer, une acception différente. On appelle encore allinité la propriété élective dont nous avons parlé, et en vertu de laquelle certains corps sont plus ou moins aptes à se combiner. C'est à ce titre qu’on dit que le chlore a beaucoup d'affinité pour l'hydrogène.

On dit d'un corps composé qu’il est stable lorsqu'il résiste facilement aux agents de décomposition. Dans le cas contraire, on le dit instable.

Deux corps A et B peuvent souvent former plusieurs combinaisons définies, dans lesquelles ils entrent en proportions variables. Si l'on prend de chacune d’elles une quantité telle quelle contienne un poids constant du corps A, les quantités pondérables de la substance B seront toujours dans des rapports rationnels et commensurables.

Ainsi la quantité de A contenue dans des poids divers dechacun des composés qu'il forme avec B, étant 1 , celles de B seront entre elles comme

de même, le poids de A étant 2, ceux de B seront entre eux comme 1 :2: 3 : 4 : 5 : 6 : 7 ....

et ainsi de suite. Cette loi a reçu le nom de loi des proportions multiples, elle est due à Dalton.

Lorsque les corps qui se combinent aflertent l'étal gazeux, il y a toujours un rapport lrcs-> impie entre les volumes des deux gaz primitifs et le volume du composé formé, considéré à l'état de vapeur dans les mêmes conditions de pression et de température.

Le composé formé occupe souvent un volume plus faible que la somme des volumes des gaz élémentaires. On dit alors qu'il y a contraction. Cette contraction peut s'exprimer par la formule gé-

nérale

où V représente le volume du mélange des deux gaz,

v le volume du composé formé.

Quelquefois le composé formé occupe le même volume (pie la somme des deux gaz élémentaires; ce cas ne se rencontre que lorsque les deux gaz élémentaires se combinent à volume égal, l'inverse n'est pas vrai. Tontes les fois que deux gaz se combinent à volume égal il n’y a point absence de contraction.

Jamais le volume du composé formé ne dépasse la somme dos volumes des gaz élémentaires. Kn un mot, on n'observe jamais de dilatation dans la combinaison des gaz. Cette loi porte le nom de loi deGay-Lussac.