I. Exposé historique du développement d(S la théorie

des proportions chimiques.

DÈS que l'on commença à considérer les corps comme composés d'éléments simples, il paraît qu'on admit aussi que, dans les corps composés, les mêmes tiaractères extérieurs et les mêmes propriétés internes indiquent une combinaison des mêmes 'éléments dans les mêmes proportions. On trouve cette idée adoptée par les philosophes dès les temps les plus anciens, où l'expérience n'était pas encore suffisante pour servir d'appui à la spéculation. Elle a fait déjà partie de la philosophie de Pythagore; et Philon, auteur du Livre de la sagesse, compris parmi les livres apocryphes de l'Ecriture Sainte, et que l'on croit avoir vécu au temps de Caligula, dit, dans le chapitre II, v. 2a : Dieu atout fait ai^ec mesure^ nombre et poids. Toutefois, jgsqu'à nos jours, les philosophes n'ont eu qu'un pressentiment obscur de cette vérité; mais c'est sans doute à la conviction de la justesse d'une pareille idée qu'est dû le premier essai d'une exacte analyse chimique. Cet essai n'est pas ancien ; et qu'oiqu'on ne puisse pas désigner avec certitude quel fut le premier chimiste qui tenta de déterminer, par l'analyse d'un corps, la pro-

a THiORIE

portion de ses principes constituants, il est néanmoins suffisamment constaté que l'art de faire ces expériences avec précision , ne date que de la seconde moitié du siècle dernier, et que c'est à son perfectionnement que nous devons la théorie des proportions chimiques.

Wenzel, chimiste allemand, paraît être le premier qui ait fixé son attention sur ces rapports, et qui ait cherché à les vérifier par des expériences. Il examina un phénomène qui avait déjà frappé les chimistes, savoir, que deux sels neutres conservent leur neutralité après s'être mutuellement décomposés. Il exposa le résultat de ses expériences dans un Mémoire intitulé: Lehre von den Ferwandschaften y ou Théorie des affinités ^ publié à Dresde , en j «7 -j'y , et prouva , par des analyses singulièrement exactes, que ce phénomène était dû à la circonstance que les rapports relatifs, entre les quantités d'alcalis et de terres qui saturent une quantité donnée du même acide, sont les mêmes pour tous les acides; en sorte que si l'on décompose, par exemple, du nitrate calcique par du sulfate potassique, le nitrate potassique et le sulfate calcique qui en résultent, conservent leur neutralité, parce que la quantité de potasse qui sature un poids donné d'acide nitrique, est à la quantité de chaux qui sature la même quantité d'acide nitrique, comme la potasse est à la chaux qui neutralise une portion donnée d'acide sulfurique. Les résultats numériques des expériences de Wenzel sont plus exacts que ceux d'aucim autre chimiste de son temps; et la plupart ont été confirmés par les meilleures analyses faites depuis. Néanmoins on y fit à peine attention, et l'on admit, sur l'autorité de noms plus connus, des résultats moins exacts, qui étaient contredits d'ailleurs par le phénomène que Wenzel avait si bien expliqué.

Bergmann, dont les travaux obtinrent une si juste célébrité, s'aperçut aussi des phénomènes produits par les proportions chimiques, et les exposa dans une dissertation publiée à Upsal, en 1782, sous le titre: De di^ersâ phtogisti quantitate in metaUis. Il y rapporte

DES PROPORTiOirS CHIMIQUES. 3

un grand nombre d'expériences sur la précipitation des métaux l'un par l'autre , et il en tire cette conclusion : Phhgisti muiuas quantitates prœcipUantis et pneci^ pitandi ponderibus esse inversœ proportionales.

Bergmann travailla beaucoup au développement de la théorie des affinités, et tâcha d'expliquer le phénomène de la conservation de la neutralité des sels neutres après leur décomposition mutuelle; cependant ses analyses, n*étant pas aussi exactes que celles de Wenzel , ne lui dé* celèrent point la belle explication trouvée par ce dernier.

Mais c'est principalement à J. B. Bichter, chimiste de Berlin, que nous devons la première indication positive des proportions chimiques, fondée sur de nombreuses expériences, auxquelles il parait que ce savant consacra une grande partie de son temps. Il tâcha de donner à la chimie une forme entièrement mathématique dans un ouvrage \x\\SX\A^\ Stochiométrie chimique ^ où cependant son imagination ne se laissa pas toujours guider par l'expérience. Mais nous laisserons de côté ses erreurs, pour nous occuper uniquement de ses- travaux essentiels sur les proportions chimiques. On en trouve l'exposition dans un ouvrage périodique, publié par lui sous le titre de: JJeber die neueren Gegenstaende der Chemie, ou sur les nouueaux objets de la chimie , oîi il avait pris pour épigraphe le passage déjà cité du livre de la Sagesse, C'est surtout dans les cahiers 7 , 8 et 9 , imprimés de 1796 à 1798, que l'on trouve des expériences bien dignes d'attention sur les proportions chimiques. C'est là qu'il examine le phénomène observé par Wenzel, et qu'il l'explique de la même manière que ce dernier. îl cherche à déterminer la capacité de saturation relative des bases et des acides. Il fait ensuite remarquer que, dans la précijpitation des métaux les uns par les autres, la neutralité du liquide n'est point altérée, et il en donne une explication dont on reconnaît encore là jujstesse.

Lorsqu'on lit les travaux de Bichter sur les proportions chimiques ^ cm s'étonne que l'étude de ces rapports

ait pu être négligée un seul instant. Cependant, il y a dans les ouvrages de Richter une circonstance qui contribue à en diminuer l'impression sur l'esprit du lecteur : c'est que les résultats numériques de ses expériences ne sont pas très-exacts. Dans ses comparaisons, il part presque toujours du carbonate d'alumine, combinaison que nous savons maintenant ne pouvoir exister. Ses expériences avaient besoin d'être répétées pour détruire lé soupçon , qui naît naturellement dans-^l'esprit du lecteur, que le désir de ce chimiste, de voir confirmé son système, avait influé sur ces résultats. D'ailleurs son style est singulier; il adopte les découvertes de l'école antiphlogistîqùe , sans pouvoir se résoudre à abandonner entièrement le langage des phlogistiques; et, en cherchant à tenir le milieu entre les deux partis, il déplut à l'un et à l'autre.

Il est cependant à présumer ique ce qui empêcha, pendant quelque temps, les chimistes de donner leur attention aux travaux sur les proportions déterminées, fut principalement la grande révolution qui se fit vers cette époque dans la théorie de cette science , d'où elle bannit avec le phlogistique toutes les spéculations va^ gués, pour leur substituer le résultat des expériences et des recherches. Le système de Lavoisier était presque le seul objet des méditations des chimistes, et la lutte que ce système eut à soutenir, détourna leur esprit de tout ce qui n'appartenait pas directement à la nouvelle théorie et à son application pour expliquer les faits connus.

Ce système fut enfin généralement adopté; ses adversaires les plus décidés reconnurent qu'il méritait la préférence sur ceux de Stahl et de Becker, et la plupart des chimistes de nos jours l'ont suivi en étudiant la science. Alors se partagea l'attention long-temps fixée sur ce ]point, et l'on commença, sous l'égide de la nouvelle théorie, à diriger l'étude de la chimie sur toutes les parties de cette science. On peut donc dire que le développement du principe des proportions chimiques fut quel-

que teinps suspendu par celui du système antiphlogistique, qui prit uaissance à la même époque.

On ne trouve, dans les écrits de Lavoisier, rien de positif sur les proportions chimiques, si ce n'est la différence qu'il établit entré la solution 6t la dissolution ; l'une pouvaqt avoir lieu dans toutes les proportions , tandis que l'autre, changeant la nature du. corps dissous, n'admet que des proportions fixes et invariables.

Quelque temps après l'établissement du système de Lavoisier, fierthollet, un de ses plus célèbres coopérateurs, publia un ouvrage intitulé : Essai de statique chimique y Paris ^ i8o3, où il exposa, d'une manière vraiment philosophique, les affinités chimiques et les phénomènes qui en dépendent. 11 tâcha de prouver, dans cet écrit , que les forces actives ne sont pas aussi nombreuses qu'on pourrait le supposer d'après la diversité des phénomènes; il démontra la probabilité de la production de ces derniers par l'effet d'une même force principale; ainsi, que la force qui attire les corps vers la terre est la même que celle qui retient les planètes dans leurs orbites autour du soleil. Il prévit qu'on parviendrait un jour à calculer les effets de la première de ces forces, comme on avait calculé depuis long-temps les effets de la dernière. En développant ces idées, BerthoUet s'attacha à établir que la prétendue différence entre la solution et la dissolution ne consiste que dans les différents degrés de force d'une même affinité, le degré de la première étant plus faible que celui de la seconde. Les éléments, disait-il , ont leur maximum et leur minimum, au-delà desquels ils ne sauraient se combiner; mais entre ces deux limites, ils le peuvent dans toutes les proportions. Lorsque des corps se combinent dans des rapports fixes et invariables, ces phénomènes sont dus. à d'autres circonstances, telles que la cohésion, par laquelle une combinaison tend à devenir solide, et l'expansion qui la fait passer à l'état de gaz. Les éléments qui, en se combinant, subissent une forte condensation, s'unissent toujours dans des proportions fixes : c'est ainsi,

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par exemple, que le gaz oxigène et le gaa hydrogène

ne se combinent jamais que dans une seule proportion; mais lorsque, d'autre part, les éléments combinés restent au même état de densité, les combinaisons ont lieu dans toutes les proportions entre le maximum et le minimum. Suivant cette opinion,, la fixité daus les rapports des éléments des acides, des sels, etc., ne dépend que de la cristallisation , de la précipitation , ou , lorsqu'ils sont à l'état de gaz, de la condensation. BerthoUet fit nombre d'expériences ingénieuses pour démontrer la vérité de cette assertion; et bien que nous trouvions mainte-» nant qu'elle n'explique pas d'une manière assez corn-» plète les faits multipliés que des travaux plus récents ont découverts , il faut avouer que ce savent a exposé ses opinions, ainsi que les preuves sur lesquelles elles s'appuient, avec une clarté et une sagacité qui entraînent la con« viction. Examinant ensuite les ^données dé Richter sur les capacités de saturation des bases et des acides, il trouva d'autres nombres que ce dernier.

BerthoUet prouva d'une manière décisive que l'intensité de l'action chimique des corps les uns sur lès autres ne dépend pas uniquement du degré de leur affinité, mais qu'elle dépend aussi de la quantité du corps qui l'exerce, c'est-à-dire de la masse. Ce phénomène n'a lieu cependant que lorsque les corps qui tendent à se combiner, et les nouvelles combinaisons qui en résultent, conservent leur contact mutuel, c'est-à-dire leur forme liquide ou leur état de solution (i).

(i) Cette circonstance ne paraît point favorable au principe des prcxportions chimiques générales; elle y serait même entièrement contraire, s'il ne pouvait être prouvé que la combinaison d'un corps solide avec un liquide qui le dissout sans en altérer les propriétés chimiques, est d'une nature différente de celle d*une combinaison appelée chimique : par exemple, le nitre se combine avec Teau dans une dissolution dece sel, d'une tout autre manière que le carbonate magnésique ordinaire est combiné avec une certaine portion d'eau , qui en fait partie constituante y mais qui ne lui donne point de fluidité, et qui ne le rend point soluble.

DES PROPORTIOKS GHIMIQTTES. ^

La Statique chimique de M. Berthollet fit naître entrQ lui et M. Proust une discussion sur la fixité des propor* tions de plusieurs combinaisons; discussion aussi remarquable par la solidité des arguments produits des deux cotés, que par le ton modéré avec lequel elle fut soutenue. On crut d'abord que les effets de Faction de la masse chimique, constants dans les liquides, pouvaient s'étendre à des combinaisons solides, telles que les oxides métalliques, admettant 'qu'entre le maximum et le mi* nimum d'oxidation d'un métal, il pouvait y avoir un nombre infini de degrés. Proust s'appliqua principale* ment à prouver que cette idée était iiu'xacte, et démontra que les métaux ne produisent , avec le soufre comme avec Toxigène, qu'une ou deux combinaisons dans des proportions fixes et invariables, tous les degrés intermédiaires qu'on avait cru observer n'étant, en effet, que des mélanges de deux combinaisons à proportions fi^es. Berthollet se défendit avec une sagacité qui tint en suspens l'esprit de ses lecteurs, même lorsque leur propre expérience leur parlait en faveur des opinions de Proust; mais la grande masse d'analyses faites depuis . lors a enfin déci(jié la question conformément aux idées de 'ce dernier savant.

Quelque temps avant les travaux de Richter et de Berthollet, un savant irlandais, nommé Higgins, avait publié un ouvrage intitulé : u4 comparatisme vietv of the phlogistic and antiphlogistic théories (1789), dans lequel il envisageait sous un nouveau point de vue les différents degrés de combinaisons qui peuvent avoir lieu entre les mêmes corps. Il y établit que les corps sont composés de particules ou d'atomes. Selon lui, un nouvel atome d'oxigène ajouté à un oxide, c'est-à-dire à un corps composé d'un atome de radical et d'un atome d'oxigène, produit un nouveau degré d'oxidation. Cependant Higgins lui-même parut attacher peu d'importance à cette hypothèse, dont il ne chercha d'ailleurs à démontrer la vérité par aucune expérience analytique'; il , ne pressentit pas même les proportions multiples qui en

sont la conséquence nécessaire. Son ouvrage excita peu d'attention, et ne tarda pas à tomber dans l'oubli (i). Quinze années après, John Dalton reproduisit la même idée, mais il en fit une application plus étendue aux phénomènes chimiques, et chercha à la vérifier par les résultats des meilleures analyses. Les premiers écrits que Dalton publia sur cette matière, ne l'exposèrent pas assez clairement pour attirer sur elle une grande attention, et peu de chimistes s'aperçurent de leur tendance. Il fit paraître dans le journal de Nicholson, en 1807, une petite table contenant les poids absolus de quelques corps, c'est-;à-direles quantités relatives dans lesquelles les corps se combinent de préférence, ou les poids relatifs dé leurs atomes. Il publia l'année suivante le premier volume d'un nouveau système de chimie, sous le titre de New System of chemical philosophy ^ dont le second volume parut en 1810. D'après ce système , les corps sont composés d'atomes, et un atome d'un élément peut se combiner avec 1,2, 3, etc. atomes d'un autre élément, mais non avec des degrés intermédiaires ou des fractions d'atomes. De même, un atome d'un corps composé peut se combiner avec 1 ,*î4, 3, etc. atomes d'un autre corps composé. Cette hypothèse fut ensuite confirmée par de nombreuses expériences; et l'on peut dire, sans exagération, qu'elle e3t un des plus grands pas que la chimie ait jamais faitsvers son perfecticnnement.Dalton suppose que lés atomes élémentaires se combinent de préférence un à un ; et toutes les fois que nous ne connaissons qu'une seule combinaison de deux substances , il la considère comme composée d'un atome de chacune. Y en a-t-il plusieurs, il considère la première comme composée, par exemple, de A + B , la seconde de A H- 2 B , la troisième do A H- 3 B, etc. Dans son nouveau système de chimie, Dalton vient

(1) Trente adhées plus tard, Higgins voulut prouver que cette hypothèse, (lont il n^avait fait qu'une application fort limitée, devait le faire considérer comme l'auteur de la découverte des proportions* multiples.

DES PROPORTIOJSS CHIMIQUES. 9

(f examiner les corps oxidés , et il Indique le nombre d'atomes qu'il suppose y être contenus. Il paraît cependant que, dans ce travail, ce savant distingué s'est trop peu fondé sur l'expérience, et peut-être n'a-t-il pas agiiivec assez de précaution en appliquant la nouvelle hypothèse au système de la chimie. Il m'a semblé que, dans le petit nombre d'analyses qu'il a publiées , l'on pouvait quelquefois s'apercevoir du désir de l'opérateur d'obtenir un certain résultat ; ce dont on ne peut trop se garder lorsqu'on cherche des preuves pour ou contre une théorie dont on est préoccupé. Néanmoins c'est à Dalton qu'est dû l'honneur de la découverte de cette partie des proportions chimiques que nous appelons les proportions multiples i qu'aucun de ses prédécesseurs n'avait observées. Elles font, pour ainsi dire, la base des proportions chimiques, mais elles n'en constituent point toute la théorie, et ne suffisent pas pour déterminer les phénomènes des proportions chimiques, telles que nous les avons observées, comme on le verra plus bas. En même temps que Dalton publiait son système, il l'enseignait publiquemeut en Angleterre, ce qui, joint à un Mémoire de M. Wollaston sur les proportions multiples de l'acide oxalique dans ses trois combinaisons avec la potasse, publié dans le jounial de Nicholson, de novembre 1808, commença à fixer plus généralement l'attention des chimistes sur celte partie de la science.

Dans un travail sur l'eudiométrie, de Humboldt et Gay-Lussac trouvèrent, en j8o6, qu'un volume de gaz oxigène combiné avec deux volumes de gaz hydrogène, produit l'eau. M. Gay-Lussac, continuant les recherches auxquelles cette observation avait donné lieu, découvrit, quelque temps après, que les corps gazéiformes, en général, se combinent de telle manière, qu'une mesure de gaz absorbe j, i ^,2,3, etc. mesures d'un autre gaz; c'est-à-dire que les gaz se combinent ou à volumes égaux, ou que le volume de l'un est un multiple de celui de l'autre. Son Mémoire sur la combinaison des sub^ stances gazeuses les unes avec les autres ^ est imprimé

lO THEORIE ,

dans les Mémoires d^Arcueil^ T. II, Paris, i8og. Si. l'on substitue le nom êi atome à celui de volume^ et qu'on se figure les corps à l'état solide, au lieu d'être à l'état gazeux, on trouve, dans la découverte de Gay- Lussac, une des preuves les plus directes en faveur de l'hypothèse de Dalton. Gay-Lussac se contenta d'avoir démontré les rapports dans lesquels se combinent les substances gazéiformes, combinaisons qui, suivant la statique de BerthoUet , doivent toujours avoir lieu dans des proportions fixes ; mais il ne fit point d'application plus générale de cette découverte.

Dalton , au lieu d'être satisfait de la confirmation dont les expériences de Gay-Lussac venaient de couronner ses travaux spéculatifs, voulut prouver que ce savant s'était mépris, et que les corps gazéiformes ne se combinent point à mesures égales. Cependant les expériences de Gay-Lussac ont été confîrniées par celles d'autres chimistes, et l'on considère maintenant les résul- , tats généraux qu'il en a tirés comme bien constatés. Ayant aussi examiné la précipitation des métaux les uns |!)ar les autres, il obtint les mêmes résultats que Bergmann et Richter.

Enfin , pour achever ce petit tableau historique des travaux relatifs aux proportions chimiques, je dois ajouter que, depuis Tannée 1807, je me suis appliqué assidûnrent à les étudier. Les différents Mémoires qui ont résulté de mes travaux sur cette matière, se trouvent dans l'ouvrage suédois intitulé : Afhandlingar i Fysik^ Kemi och Minéralogie ou Mémoires relatas à la physique^ à la chimie et à la minéralogie^ T. III, IV, V et VT, ainsi que dans les Mémoires de V Académie des sciences dé Stockholm pour l'année i8i3.

Devant publier un Traité élémentaire de chimie, je parcourus, entre %utres ouvrages que l'on ne lit pas généralement, les Mémoires de Richter^ dont "il a été parlé plus haut. Je fus frappé des lumières sur la com-. position des sels et sur la précipitation des métaux l'un par l'autre que j*y trouvai, et dont on n'avait encore tiré

DES PROPORTIOirS CHIMIQUES. It

aucuA fruit. Il rësulte'des recherches de Richter, qu'au moyen des bonnes analyses de quelques sels, on pourrait calculer avec précision la composition de tous les autres. 3 en donnai un aperçu dans mon Traité élémentaire, T. I, p. 398 de la première édition de 1807, et je formai en même temps le projet d'analyser une série de sels, moyennant quoi il serait superflu d'examiner les autres. Il est évident que, si l'on analyse tous les sels for* ^nés par un acide, par exemple, par l'acide sulfurique avec toutes les bases, et ceux formés par une base, par exemple, la baryte avec tous les acides, on aura les données nécessaires pour calculer la composition de tous les sels. formés par une double décomposition, eii conservant leur neutralité. Pendant l'exécution de ce projet, la composition des alcalis fut découverte par M. Davy. Je trouvai , ainsi que d'autres chimistes , que l'ammoniaque laissait sur le pôle négatif de la pile électrique, un corps jouissant des propriétés d'wn métal, et j'en conclus que cet alcali devait être aussi considéré comme un oxide, dont la quantité d'oxigène^ quoiqu'il fût impossible de la constater par une expérience directe, devait être calculée d'après les phénomènes de la précipitation des métaux, dont nous venons de parler. L'étude de ces phénomènes devait donc faire partie de mes expériences ; et lorsque j'eus connaissance des" idées de Dalton sur les proportions multiples, je trouvai, dans le nombre des analyses dont j'avais déjà les résultats, une telle confirmatiot>de cette théorie, que je ne pus m'erapêcher d'examiner lesdits. phénomènes; et ce fut ainsi que le plan de mon travail sur une partie d'abord très-limitée des proportions chimiques, s'agrandit de plus en plus, et embrassa finalement les proportions dans toute leur étendue, dont j'étais loin de me faire une juste idée en commençant mes expériences. Elles donnèrent d'abord des résultats bien différents de ceux auxquels je croyais devoir m'attendre. A force de les répéter et d'y employer àds méthodes variées, je m'aperçus des fautes commises. Eclairé par l'expérience de mes propres erreurs, et à l'aide de

la THÉORIE

meilleurs procédés, je parvins à trouver une grande correspondance entre le résultat des analyses et les calculs de la théorie. La comparaison de ces résultats développa successivement de nouvelles vues, qui demandaient à être vérifiées, en sorte que le travail augmenta d'étendue et peut-être aussi d'importance.

IL Coup (Tœil sur la théorie des proportions chimie

ques et de leur cause.

Toute théorie n'est qu'une manière de se représenter l'intérieur des phénomènes. Elle est admissible et suffisante tant qu'elle peut expliquer les faits connus. Elle , peut cependant être inexacte, quoique, dans un certain période du développement de la science, elle lui serve tout aussi bien qu'une théorie vraie. Les expérience^ augmentent en nombre, on découvre des faits qui ne peuvent plus se concilier avec la théorie, on est obligé de chercher une autre explication applicable également à ces nouveaux faits, et c'est ainsi que, de siècles en siècles , on changera probablement les modes de se représenter les phénomènes dans les sciences, sans peutêtre jamais trouver les véritables; mais quand même il serait impossible d'atteindre à ce but de nos travaux, il ne faudrait pas moins s'efforcer d'en approcher.

Dans l'incertitude inséparable de toute spéculation purement théorique , il arrive quelquefois que deux explications différentes peuvent également avoir lieu : il devient alors nécessaire de les étudier toutes deux, et bien que notre incertitude en augmente, elle ne diminuera pas nos efforts pour trouver la vérité, parce que le véritable savant, celui qui s'applique plutôt à connaître ce qui est qu'à croire, étudie les probabilités, et ne donne la préférence à aucune opinion, tant quelle n'est pas fondée sur des preuves décisives.

En traitant les sciences, il nous faut toujours une théorie pour. ranger nos idées dans un certain ordre, sans lequel les détails seraient trop difficiles à retenir.

DES PROPÔnnoirs chimiques. i3

Nous avons une théorie quand elle explique tous les faits connus. Lorsqu'elle est généralement adoptée, il. est souvent très -utile pour la science que Ton puisse prouver que les phénomènes admettent encore une autre explication; mais il ne s'ensuit pas que la première doive être considérée comme inexacte, et c'est toujours une innovation blâmable que de changer une manière d'expliquer déjà adoptée pour une- nouvelle , dont la justesse n'est point fondée sur de plus grandes probabilités. Il est donc indispensable de prouver d'abord que celle qui est généralement établie est inexacte , et qu'il en faut une autre. Quant à celle qu'on lui substitue , on ne peut prouver autre chose, sinon qu'elle convient mieux aux faits connus à cette époque.

Les découvertes sur les proportions chimiques et sur l'influence exercée par l'électricité sur les affinités chimiques, réclament un changement dans la manière actuelle d'expliquer les'phénomènes; ce qui doit justifier une tentative faite pour en trouver une nouvelle, qui s'accorde mieux avec les faits.

Après s'être convaincu que les éléments, surtout dans la nature .inorganique, se combinent dans certaines proportions simples et déterminées ^ entre lesquelles il n'y a point de degrés intermédiaires , il faut tâcher de se faire une idée de la cause de ce phénomène remarquable.

La philosophie spéculative de certaines écoles allemandes ayant commencé à s'étendre aux théories des sciences exactes, créa, non sans un certain pressentiment de la vérité, un nouveau système que l'on appela dynamique^ parce qu'il établit que la matière est le ré-* sultat de la tendance en sens opposé de deux forces, dont l'une est contractive et l'autre expansive, et dont la première, si elle parvenait à subjuguer l'autre totalement, réduirait la matière de l'univers entier à un point mathématique. Cette théorie suppose que les éléments, au moment de leur combinaison chimique , se pénètrent mutuellement, et que la neutralisation ^e

t4 THB0EIE

leurs propriétés chimiques, qui est le plus souvent le résultat de cette réunion, consiste dans cette pénétration mutuelle. C'est justement à cause de cette manière d'envisager la combinaison chimique, que les phénomènes des proportions déterminées n'ont jamais été si imprévus pour la philosophie qu'à l'époque où l'on commença à les apercevoir et à les vérifier: ils seraient même restés à jamais inconnus sous l'empire de cette philosophie , et surtout par la direction qu'elle a prise dans ces trois derniers lustres; mais moins on les prévoyait; et plus ils devaient nécessairement conduire à des manières de voir et d'expliquer les faits chimiques bien différentes de celles données par la philosophie dynamique : c'est ce qui est arrivé.

Si, n'ayant pas l'esprit préoccupé des doctrines d'une école philosophique quelconque, nous tâchons de nous faire une idée de la cause des proportions chimiques, celle qui se présente à nous comme la plus vraisemblable et la plus conforme à notre expérience générale , c'est que les' corps sont composés de particules qui, pour être toujours d'une même grandeur et d'un même poids, doivent être mécaniquement indivisibles, et qui s'unissent de telle manière qu'unfe particule d'un élément se combine avec i, 2, 3. particules, etc., d'un autre. Cette idée, si simple et si aisée à concevoir, explique tous les phénomènes des proportions chimiques, ceux particulièrement qu'on appelle les proportions multiples. Cependant cette' manière d'envisager les phénomènes a été sujette à des objections qui dérivent en partie de ce que, par l'effet de leurs études philosophiques, beaucoup de naturalistes sont préoccupés d'une divisibilité à l'infini de la matière, .et qu'ils rejettent par conséquent, sans examen, les idées atomiques comme absurdes; mais ces difficultés ne sont que temporaires;* car les objections qui naissent de ce qu'on est convaincu, par habitude, de la vérité de certaines idées philosophiques, perdent de leur force, à mesure qu'elles sont combattues par l'expérience.

Nous Tavouons sans peine : l'opinion des anciens physiciens, que les corps sont composés d'atomes indivi* sibles , a souvent été accompagnée de Actions absurdes sur la>nature de ces atomes; mais un raisonnement plus sain les a depuis long-temps rejetées. La divisibilité in* finie de la matière a été l'objet de discussions modernes très -savantes et ingénieuses, sans que jamais rien ait pu être décidé à cet égard par la voie de l'expérience; et comme cette divisibilité se trouve hors des limites des preuves positives , on se contenta de la considérer comme aussi réelle qu'elle est possible et vraisemblable en idée. Mais , malgré la grande influence qu'une déci-* sion de cette question devrait avoir sur ce que nous allons examiner, nous somtnes obligés de la laisser de côté, vu qu'ici des spéculations métaphysiques ne suffisent pas : nous considérons donc comme probable, que la division mécanique de la matière à une certaine limite qu'elle ne dépasse point, comme il en existe une pour la division chimique. Les corps, étant formés d'éléments indécomposables, doivent l'être de particules dont la grandeur ne se laisse plus ultérieurement diviser, et qu'on peut appeler parlicales^ atomes ^ molécules^ équwalents chimiques^ etc. Je choisirai de préférence la dénomination di atome ^ parce que, mieux qu'aucune autre, elle exprime notre idée. Nous supposons donc que lorsqu'un corps a été divisé jusqu'à un certain point, on obtient des particules dont la continuité ne peut être détruite par aucune force mécanique , c'est-à-dire dont la continuité dépend d'une force supérieure à toutes celles qui peuvent produire une division mécanique. Ces particules, nous les appelons atomes. Leur grandeur échappe à nos sens, et la matière continue à être divisible jusqu'à ce que chîique particule cesse d'être appréciable; mais là aussi cesse notre pouvoir de rien déterminer sur sa forme. Cependant, toutes les probabilités bien considérées, nous avons tout sujet de nous représenter les corps élémentaires sous une forme sphérique, parce que c'est celle que la matière afiecte , lors-

l6 THEORIE

qu'elle n'est pas soumise à Tinfluence de forces étrangères.

D'un autre côté, nous devons nous figurer les atonies des corps composés sous une forme déterminée, autre que la sphérique, et entièrement dépendante du nombre des atomes élémentaires et de leur placement réciproque. Il se peut que les atomes des divers corps élémentaires diffèrent de grandeur; il se peut aussi qu'ils soient égaux. La grandeur des atomes composés doit être, au contraire, très-différente, à raison du nombre d'atomes élémentaires dont ils sont composés, puisqu'il est évident que l'atome composé dé A + a B doit occupet* un plus grand espace que celai de A+B.

Au reste , plus l'imagination se donne un libre cours pour bâtir ses théories sans consulter l'expérience, et moins elles méritent de confiance. Il faut bien se garder de les étendre au-delà de ce qui est nécessaire pour l'explication des 'phénomènes; c'est pourquoi nous ne poursuivrons pas plus loin de ce côté nos recherches hypothétiques.

L'idée d'atome repousse celle d'une pénétration mutuelle des corps. Dans la manière de nous représenter les atomes que nous appellerons la théorie corpusculaire^ l'union consiste dans la juxt a-position des atomes, laquelle dépend d'une force qui, entre des atomes hétérogènes, produit la combinaison chimique, et, entre les atomes homogènes, la cohésion mécanique. Nous reviendrons plus bas à nos conjectures sur la nature de cette force. Lorsque des atonies de deux corps différents sont combinés, il en résulte un atome composé, où nous supposons que la force qui produit la combinaison surpasse infiniment l'effet de toutes les circonstances qui peuvent tendre à séparer mécaniquement les atomes unis. Cet atome composé doit être considéré comme aussi indivisible par des forces mécaniques que l'atome élémentaire.

Ces atomes composés se combinent avec d'autres atomes composés, d'où il résulte des atomes plus composés

DSS PROPORTIpïC^ CHIMIQUES. I7

encore. Lorsque ceux-ci se combinent avec d'autres | ils produisent des atomes d'une composition encore plus compliquée. 11 est essentiel de distinguer ces divers atomes. Nous les diviserons en atomes du premier, du second, du troisième ordre, etc. Ceux du premier ordre sont composés d'atomes simples élémentaires; ils sont de deux espècesj organiques et ùiorganiques. Ceux-ci ne contiennent jamais que deux éléments; les autres en contiennent presque toujours au moins trois. Les atomes composés du second ordre, naissent des atomes composés du premier ordre; les atomes du troisième, de ceui^ du second, etc. Par exemple, l'acide sulfurique, la potasse, l'alumine et l'eau, sont tous des atomes composés du premier ordre ^ parce qu,'ils ne contiennent que le radical et Toxigène; le sulfate potassique et le sulfate aluminique sont des atomes composés du second ordre; l'alun sec. qui est une combinaison de ces deu;ïL derniers sels, offre un exemple d'un atome du troisième ordre ; et enfin, l'alun cristallisé, contenant plusieurs atomes d'eau, combinés avec un atome de sulfate double, peut être cité comme un exemple OCatomes composés du quatrième ordre. On ne sait pas encore jusqu'à quel nombre les ordres peuvent s'élever. L'afHnité, entre les •atonies composés, décroît d'une manière bien rapide, à mesure que le nombre des ordres augmente, et le degré d'affinité qui existe encore dans les atomes du troisième ordre, est le plus souvent trop faible pour pouvoir être aperçu dans les opérations promptes et troublées de nos laboratoires. Cette affinité ne se manifeste pour l'ordinaire que dans les combinaisons qui se sont formées pendant que \e globe passait lentement et tranquille*» ment à l'état solide, c'est-à-dire dans les minéraux. Pour bien connaître leur nature, il serait ijnportant de savoir jusqu'où peut aller la combinaison des atomes composés, et quel est le dernier ordre. Quant aux atomes compo-« ses organiques, on ignore également en combien d'o^*dres différents ils peuvent se combiner, soit eutre eq?^, soit avec des atomes composés inorganiques.

l8 THÉORIE

Quand même il serait suffisamment prouve que les corps, conformément à ce que nous venons de dire, sont composés d'atomes indivisibles ^ il ne s'ensuivrait pas que les phénomènes des proportions chimiques, surtout ceux que nous avons observés dans la nature inorganique, doivent nécessairement avoir lieu. Il faut encore l'existence de certaines lois qui règlent les combiiiaisons des atomes^ et qui leur assignent de certaines limites; car il est évident que si un nombre indéterminé d'atomes d'un élément pouvait se combiner avec un nombre également indéterminé d'atomes d'un autre élément , il y aurait un nombre infini de combinaisons entre lesquelles la difTérence de la quantité relative des principes constituants serait le plus souvent trop petite pour être appréciable, même dans nos .expériences les plus exactes. C'est donc principalement de ces lois que dépendent les proportions chimiques.

Nous allons parcourir -maintenant les proportions dans lesquelles les atomes simples et composés se réunissent dans la nature inorganique^ en prenant toujours l'expérience pour guide.

A. Proportions dans lesquelles se combinent les

atomes des corps simples.

\^ Un atome d'un élément se combine a^ec un, deuXy trois ^ etc.^ atomes d*un autre élément. Nous ne savons pas encore quel est le plus grand nombre d'atomes d'un élément avec lequel un atome d'un autre élément peut se combiner. Si nous partons de l'idée que nous pouvons nous faire d'atomes sphériques, nous sommes obligés de reconnaître qu'une sphère ne peut être mise en contact qu'avec douze autres sphères de la même grandeur, qui l'enveloppent alors de tous côtés. Si nous considérons les combinaisons de Coxigène et du soufre, qui sont les mieux connues, nous ne trouvons point de degrés de combinaisons plus élevés que celles qui renferment un atonie de radical sur quatre atomes d'oxigène ou de sou-

fre ; cette proportion même est déjà rare. Le premier degré de sulfuration de i'arsenic et le degré ie plus élevé, le premier degré de sulfuration du fer et quelques autres combinaisons, paraissent indiquer qu'il existe des multiples plus élevés encore; mais toutes les combinaisons dans lesquelles un atome d'un élément est combiné avec plus de quatre atomes de l'autre élément , sont très-rares dans la nature inorganique, et s'éloignent des proportions ordinaires.

^ Dans ces combinaisons, le métal électro-positif est ordinairenfent l'unité, et on y trouve plusieurs multiples du métal électro-négatif. Cependant cette règle est loin d'être générale; car nous possédons, par exemple, des combinaisons d'un atome de soufre avec huit atomes de fer (sous-sulfure de fer, page 267 du 3® vol.), et d'un atome de soufré avec douze atomes d'arsenic (sous-sulfure d'arsenic, page 438 du a^ vol.), dans lesquelles le soufre joue le rôle d'élément électro-négatif.

Après les premières recherches sur les proportions chimiques dans la nature inorganique, on était d'abord tenté d'admettre, comme caractère exclusif du mode de combinaisons inorganiques, que dans ces combinaisons , un seul atome d'un élément se combinait avec un ou plusieurs atomes de l'autre élément. Mais l'expérience a appris plus tard qu'il n'en est pas ainsi ; néanmoins le nombre des modes de combinaison est très-limité, et tout ce qu'on peut ajouter à la loi précédemment émise, se borne à ceci :

a® Deux atomes d'un élément se combinent ai^ec 3, S ou 'j atomes d'un autre élément. Dans ce cas, c'est ordinairement l'élément électro- positif qui* entre pour deu^ atomes, et l'élément électro- négatif qui entre pour trois, cinq ou sept atomes dans la combinaison.

Ici se présente une question très-intéressante, que nous ne pouvons pas encore résoudre avec certitude, mais qu'il est important d'énoncer : Existe-t-il des élé^ menis composés^ formés de deux atonies d'un élément et de deux a(omes de l'autre, ou de deux atomes

d'un éUmént^ et de quatre ou six de Vautre^ qui ne peui^ent résulter des nombres plus petits dun atome apiec un^ d'un atome açec deux^ et d'un atome a^ec trois ?

Veau est composée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxigène; eu se combinant avec un. atome d'oi^igène, elle donne naissance au suroxide hydrique. Se forme-t-il dans ce cas deux atomes de suraxide hy^ driqne, composés d'un atome de chaque élément, ou seulement un atome composé de deux atomes de chaque élément ? ^

IJ ammoniaque esi composée, en poids, d'un atome de nitrogène et de trois atomes d'hydrogène, ce qui équivaut, comme nous le verrons plus bas, à un volume de nitrogène, et trois volumes criiydrogène condensés, de quatre volumes à deux (voyez page 33o du a^ vol.), en sorte que l'ammoniaque renferme une fois et demie son volume de gaz hydrogène. Si nous comparons les quantités d'ammoniaque qui se combinent avec une quantité d'acide, par exemple, d'acide sulfurique ou d'acide carbonique, correspondante au poids d'un atome, ou, en peu de mots, la quantité d'ammoniaque qui forme des sels neutres en s'unissant aux acides, avec son poids atomique, nous trouvons qu'elle renferme deux atomes de nitrogène, et six atomes d'hydrogène, de même que la quantité d'acide nitrique, requise pour neutraliser le poids atomique des bases, contient deux atomes de nitrogène, et cinq atomes d'oxigène. Ne pourraiton pas admettre qu'un atome d'ammoniaque est formé de deux atomes de nitrogène, et de six atomes d'hydrogène; et cette opinion ne serait-elle pas aussi fondée que , celle qui consiste à regarder Tacide nitrique comme résultant de deux atomes de nitrogène et de cinq atomes d'oxigène, et qui est à l'abri de toute objection? , Oxides de C antimoine, [/antimoine forme avec l'oxigène trois combinaisons, dans lesquelles Toxigène est comme 3, 4 ^t 5, et qui sont probablement compo* sées, d'appès ce que je dirai plus bas, de s», atomes de

radical, avec 3, 4 ^^ ^ atomes d'oxigène. La combt^ naison intermédiaire^ Tacide autimonieux, est composée d'un atome d'antimoine-et de deux atomes d'oxigène, ^ ou de deux atomes du premier et de quatre du second. La dernière manière de voir se trouve appuyée par là capacité de saturation de Tacide antimonieux, qui est égalé au quart de Toxigène de l'acide, tandis que celle de 1 acide antimonique est égale au cinquième de sotl oxigène.

Mais en voilà assez pour faire voir que, dans ia nature, la construction des atomes composés n'a peut-être pas ce degré de simplicité à laquelle on peut la réduire, par un calcul fondé sur la comparaison des poids relatifs des co.rps combinés.

L expérience n'a pas encore démontré si, lorsque les atomes élémentaires se combinent pour former des atomes Composés du premier ordre, la combinaison peut s'effectuer dans la nature inorganique, dans d'autres proportions que celles citées, d'un atome d'un élément avec I , îi , 3 , etc. atomes de l'autre élément , ou de 2. atomes d'un élément avec 3, 4 ^^^ 7 atomes de Tautre. Mais plus le nombre d'atomes augmente, et plus les nombre atomiques de chaque élément se rapprochent les uns des autres, plus aussi on s'éloigne des proportions déterminés qui caractét^iseut les combinaisons binaires de la nature inorganique, de manière qu'on arrive à la fin aux rapports que nous trouvons dans la nature organique»

B. Proportions dans lesquelles se combinent les atomes corhposés.

Quand des atomes composés du premier ordre se combinent entre eux, de manière à donner naissance à un atome du second ordre, ils suivent les mêmes lois que les atomes simples, avec certaines restrictions qui les empêchent de se combiner dans un aussi grand nom-

a a THEORIE

bre de proportions qu'ils ie pourraient sans elles. Ces restrictions dépendent de ce que les atomes composés, qui s'unissent les uns aux autres, ont le même élément électronégatif, ou, plus rarement, le même élément électro-positif, et de ce que les proportions dans lesquelles ces ato^ mes se combinent ^ sont détej'minées par Vêlement électro-négatif^ en- sorte que la quantité de Vêlement commun dans Fun^ est à la quantité du même élément dans Vautre, dans un des rapports suis^ants :

I. Comme i ej^ « i , 2 , 3 , 4i 5 , 6, etc., c'est-àdire un multiple par un nombre entier de Vautre.

Ce rapport est celui qui se présente le plus souvent et dans plus de -^ des cas connus. Pour faire voir, par un exemple, de quelle manière l'élément commun, qui est ordinairement le corps le plus électro-négatif de la combinaison, détermine le nombre des atomes composés qui se combinent, je rappellerai ici les changements dans letat de neutralité, qui se manifestent quand un sel neutre en eux absorbe l'oxigène de l'air.

a. Comme 3 est à a, ou^ quoique rarement, comme 3 est à 4»

Le premier de ces rapports (3 : a) se présente quand des acides à un degré inférieur d'acidification, composés de a atomes de radical et de 3 atomes d'oxigène, s'unissent aux bases. Dans quelques cas rares et exceptionnels, on trouve ce même rapport dans les combinaisons des bases avec des acides , qui contiennent uu atome de radical sur 3 atomes d'oxigène. Le dernier rapport, au contraire (3:4)» se présente quand un acide à un degré inférieur d'acidification est sursaturé de base. Jusqu'à présent on connaît un seul exemple de ce genre, le nitiite quadriplombique (page aSS de ce volume).