ENTRE L'HOMOLOGIE, LE POIDS MO- DENSITÉ PAR RAPPORT A L’EAU

Il semble, à première vue, qu'il n’existe aucune relation fixe entre les poids moléculaires des corps solides et liquides et leurs densités par rapport à l’eau . La détermination d’une densité fait naître l’idée d’une notion toute diverse de celle du poids moléculaire.

L’unité, dans ce dernier cas est différente ; c’est l’hydrogène, corps dont l’état est gazeux, tandis que l’eau est liquide, et c’est à l’état de gaz qu’on fait toutes les comparaisons, d’après la loi d’ Ampère et Avogadro.

Lorsque les corps ne sont pas volatils sans décomposition, on emploie d’autres procédés indirects pour déterminer le poids moléculaire; on a tou-

jours en vue des notions très-exactes de substitutions atomiques, de combinaisons à poids moléculaires parfaitement connus. Ces idées subtiles et délicates paraissent bien différentes de celle qui nous est fournie par la notion de densité par rapport à beau, où il s’agit à peine d’une simple relation de poids à volume, sans qu’il soit nécessaire d’avoir recours à l’appréciation des poids élémentaires renfermés dans le tout, que nous comparons.

Ainsi, lorsque par exemple, on prend la densité de l’alcool éthylique par rapport à beau, on trouve qu’elle est à une certaine température, égale à 0,789; on veut exprimer par là que, sous le même volume, l’eau pesant 1, l’alcool pèse 0,789, c’est-à-dire qu’il pèse 0,211 moins que

l’eau; ce qu’on exprime en disant simplement que l’alcool est moins dense que l’eau. Mais, nous

ne cher-chons pas à savoir si sous l’unité de vo-

lume, il existe ou non le même nombre de molécules d’eau ou d’alcool, ou si les molécules de l’alcool pèsent plus ou moins que celles

de l’eau. En effet la densité par rapport à l’eau, étant déterminée, le corps pourra, tout en étant moins dense que l’eau, présenter un poids moléculaire plus fort ; tel est le cas de l’alcool, dont le poids moléculaire est 46, tandisque celui de

l’eau est 18, nombre inférieur à 46; tel est aussi le cas de la grande majorité des corps organiques.

Un poids spécifique petit n’implique pas poids moléculaire également faible ; si l’on réfléchit à ce fait, on voit, en effet que, sous le volume V il peut exister un nombre variable de molécules d'eau et d’un corps quelconque Y. En supposant que le nombre des molécules de Y soit plus grand que le nombre de celles de l’eau, chaque molécule de ce corps peut bien peser moins que chaque molécule d’eau ; en supposant le nombre plus petit, il se pourra que chaque molécule pèse plus. Étant donné qu’il y ait le même nombre de molécules d’eau et de celles du corps Y, sous le volume F, les mêmes hypothèses peuvent encore être formulées. D’où l’on conclut qu’il n’y a point de rapport fixe entre la densité des corps et leur poids moléculaire.

C’est sans doute envisager les faits d’une manière générale, mais si l’on les considère sous un autre point de vue spécial, ce raisonnement perd son caractère de généralité, et nous serons surpris par des rapprochements, qu’il ne serait pas possible de prévoir ou même de soupçonner.

En faisant intervenir la notion d’homologie, afin

de rechercher quelques traits d’union entre la

densité par rapport à l'eau et les poids moléculaires respectifs, nous avons eu l’occasion de découvrir des rapports très-remarquables, que nous nous empressons de relater.

Ils constituent un caractère de plus à ajouter à la notion d’homologie. On sait que Gerliardt a ainsi défini les corps homologues: ceux qui remplissent les mêmes fonctions chimiques, selon les mêmes lois de métamorphose et qui diffèrent les uns des autres par n CH.2 Métamorphosés sous l’influence du même agent, les corps homologues donnent de nouvelles substances homologues entre elles. On connaît bien également telle ou telle gradation qui existe entre quelques-unes des propriétés physiques des corps homologues, ainsi que la presque équidistance des points d’ébullition.

A tous ces caractères connus nous pouvons maintenant ajouter le suivant; que les exemples que nous donnons plus loin justifient: Le poids moléculaire des corps homologues est égal au produit de leur densité par rapport à Veau par autant de molécules d’eau que les unités d ordre de la série plus 1.

Les exemples vont confirmer cette loi.

1er exemple — Le poids moléculaire de l’alcool amylique, déduit de la densité de sa vapeur, qui est

3, 147, donne 89, calculé tant par ma formule

p — DXIOÇM) e par formule ordinaire P=D X

La densité de l’alcool amylique par rapport à Peau, qui est de 0,8296 à 0° étant déterminée; étant connu aussi le nombre d’ordre du même alcool dans la série homologue correspondante, nombre qui est 5, nous pouvons d’après la loi citée, calculer de la manière suivante le poids moléculaire de l’alcool amylique: 0,8296x18x5 -(-1=14.9328x6=89 plus une petite fraction. Or, nous avons vu que le poids moléculaire calculé d’après la densité delà vapeur est juste 89.

2rae exemple. — L’aldéhyde acétique est le second terme de la série homologue à laquelle elle appartient, et sa densité par rapport à l’eau est 0,807 à 0° Donc:

Le nombre 43,5 représente le poids moléculaire de l’aldéhyde, poids qui déduit de la densité de la vapeur 1,532, donne, d’après ma formule, 43,7, chiffre très voisin de 43,5.

(1) Ma formule donne même une approximation plus grande.

Nous pourrions produire d’autres exemples; ce que nous ferons à la fin de cet article ; mais nous croyons nécessaire, avant tout, de faire remarquer qu’on doit prendre les densités à 0° pour obtenir des résultats satisfaisants; personne n’igmore en effet que les densités varient avec la température. Peutêtre même, pour trouver des résultats mathématiquement exacts faudrait-il prendre les densités à une température telle qu’elle coincidât avec le maximum de contraction de volume de chaque corps.

Une semblable détermination nécessite des expériences préalables qui doivent être entreprises dans ce but.

Pour plus de simplicité on peut réduire les calculs à la formule générale:

P=Dxl8 (n+1).

Dans laquelle P est le poids moléculaire que bon cherche, 18 le poids d’une molécule d'eau, D la densité du corps par rapport à l’eau, et n le nombre d’ordre dans] la série homologue.

Pour développer cette formule, il faut se rappeler qu’elle est déduite du rapport suivant:

Si l’on y substitue les valeurs des facteurs littéraux par les valeurs numériques correspondantes,

comme dans l’exemple suivant, qui porte sur l’alcool butyrique, nous aurons:

D'où l’on tire...æ=74, 160, Or, le poids moléculaire de l’alcool butyrique, réprésenté par la formule

O H10 O, est précisément 74.

Il existe donc, un rapport très-intime entre les poids moléculaires des corps homologues, leurs densités par rapport à l’eau, le poids moléculaire de l'eau, et le nombre d’ordre qu’ils occupent dans la série. Chaque accroissement de la raison chimique CH2, dans la progression croissante par différence, qui constitue une série homologue, répond à une unité de plus, qu’il faut ajouter au facteur (nombre d’ordre), qui doit multiplier une molécule d’eau ou la densité par rapport à l’eau, vu que l’ordre des facteurs n’altère pas le produit. En un mot, il existe un rapport très-remarquable entre une certaine somme de densités par rapport à l’eau et les poids moléculaires des corps homologues. Cette somme est limitée par celle des raisons chimiques CH2, ou nombres d’ordre.

En effet, pour l’alcool caprylique, par exemple, 9 densités multipliées par une molécule d’eau (18), donnent le poids moléculaire du même alcool.

Ces relations démontrent d’une manière évidente que les propriétés physiques sont dans un rapport plus étroit qu’il ne paraît à première vue avec les propriétés chimiques et la structure atomique des corps. Voilà comment des relations de poids brut à volume nous pouvons parvenir à des déterminations imprévues du poids moléculaire.

Voilà comment notre premier raisonnement, d’apparence évidente, a souffert une restriction remarauable, [par l’admission, d’une manière incontestable, des connexions intimes qui existent entre les densités et les poids moléculaires; ce qui veut dire, en dernière analyse, entre les densités par rapport à l’eau et à l’hydrogène. En effet, il est aisé de passer du fait en référence aux poids moléculaires, au fait en référence aux densités prenant pour unité l’hydrogène, ou l’air athmosphéque.

On conçoit le caractère de généralisation qui se rattache à cette notion, si l’on tient compte que les séries homologues déjà établies sont très-nombreuses.

Les relations intimes que nous venons d’établir donnent à la notion d’homologie un fond plus philosophique encore, parce qu’elles établissent des gradations atomiques et numériques, intrinsèques.

Comme dès aujourd’hui on peut prévoir que les corps organiques seront un jour classés par séries homologues complètes, lorsqu’on aura établi l’arrangement constitutionnel de chacun d’eux, la densité d’un corps étant donnée par rapport à l’eau et son nombre d’ordre étant connu, par un simple calcul on obtiendra son poids moléculaire et vicever sà.

Comme exemples justificatifs nous donnons cijoint trois listes de séries homologues, comprenant les trois fonctions : Alcools, aldéhydes et acides.

Par leur inspection, on constatera le principe, que nous avons posé.

Alcools