DE L'AFFINITÉ ET DES PHÉNOMÈNES CHIMIQUES EN GÉNÉRAL

tricilcs de sens conlraii'c, tandis que la décomposition est un retour des particules à l'état initial. La chaleur et la lumière qui accompagnent la combinaison sont comparées par Davy à l'étincelle électrique.

fienélius s'empara de la théorie de Dayy, en y joignant l'hypothèse (le Schwcigger sur la polarité des atomes. Dans celte hypothèse, les atomes (les cléments ont deux pôles de signes contraires ; mais tantôt c'est 1 électricité positive qui domine, tantôt c'est la négative. L'union se fait eafre des corps de polarités différentes, et de la neutralisation des électricités résultent les phénomènes physiques de la chaleur et de la lumière. Les éléments sont divisés en électropositifs et en électronégatifs. Lordre électrique de prédominance de Tune ou de Tautre électricité ne marque pas le degré d'affinité : celui-ci dépend de la quantité absolue d électricité accumulée aux deux pôles.

Cette explication, en apparence si simple, captiva pendant plus d*un quart de siècle l'opinion des savants ; elle fat presque généralement adoptée, jusqu'à ce que la découverte de faits nouveaux et en complète contradiction avec elle vint lui porter un coup décisif. Parmi ces laits, nous mettons en première ligne les phénomènes de substitution du chlore et des éléments électronégatifs à Thydrogènc.

Depuis ce moment, nous ne trouvons plus dans Thistoire de la science de théorie générale de l'affinité qui ait ramené à elle autant d'adhérents. Â vrai dire, le moment n'est pas encore tout à fait venu de chercher à se faire une idée approchée de la cause des combinaisons. Il reste encore à étudier cette cause dans ses diverses manifestations avant de s'attacher d'une manière trop absolue à des hypothèses prématurées. Sans aucun doute, la théorie mécanique de la chaleur est destinée à jeter un grand jour sur les manifestations de l'action chimique ; et, dans un prochain avenir, nous verrons la chimie se rattacher aux sciences physiques par des liens sérieux et indissolubles. Il convient de rappeler ici les paroles si profondes prononcées à la Société chimique de Paris par mon illustre maître M. Sainte-Claire Deville (Leçons sur la dissociation) : « Uaflinité, considérée comme force, est une cause occulte ; si elle n'est que l'expression d'une qualité de la matière, elle doit servir uniquement à designer le fait que telles ou telles substances peuvent se combiner dnns telles ou telles circonstances bien définies. Tous les travaux, toutes les tendances de la science moderne conduisent à ridcntificntion des ibrces qui interviennent dans les phénomènes physiques et chimiques de ia nature. Toutes les déterminations numéri([ues conduisiMil à établir leur équivalence d'une manière rigoureuse. L'affinité et la cohésion ne peuvent échapper à cette identification, et déjà la théorie mécanique les enj^lol)e dans un cercle de raisonnements qui doivent faire disparaître iiicnlût ce qu'elles présentent encore de vague et de mystérieux.

« L'affinité définie comme la force qui préside aux combinaisons climiques est une cause occulte, une sorte d*archée à laquelle on rapporte tous les faits incompris et que Ton considère dès lors comme expliqués,, tandis qu'ils ne sont que classés, et souTent mal classés. On n'a pas bc- ^in de chercher aux combinaisons d'autre cause que celle dont émanc^^ la chaleur elle-même. 11 suffit d'énoncer que cette cause est nécessaire — ment préexistante dans les éléments, de la même manière que la chaleur* latente est emmaganisée dans les yapeurs, pour que l'on puisse analyscir* tous les phénomènes dus à la combinaison, sans recourir à Taffinité. »

COBlMBalsOBS.

Connaissant par leurs noms et leurs symboles abréviatifs les prin— eipes simples auxquels tous les corps du monde matériel exploré jusau'à présent peuvent être ramenés par l'analyse, nous allons nous en servir pour passer en revue les lois les plus générales qui président aux phénomènes chimiques, aux combmaisons, aux décompositions et aux 0iodifications d'états allotropiques. Il est inutile, pour le moment, d'attacher à ces noms le souvenir des propriétés et des caractères de chaque élément; à la rigueur, nous pourrions raisonner sur des lettres ou des gj^ics quelconiiucs, comme en algèbre. La partie descriptive viendra ensuite, lorsqu'il s'agira de montrer et de développer les caractères propres aue chaque groupe d'éléments et chaque élément en particulier impriment aux phénomènes.

Des divers genres de combinaisons.

On peut diviser les combinaisons chimiques en divers genres, en nrcnant comme base le nombre des éléments constitutifs. On a ainsi les combinaisons :

Binaires renfermant 2 éléments

Ternaires — ^ —

Quaternaires — * —

Nous donnerons à l'expression de combinaisons binaires un sens plus ccncral et plus en harmonie avec les faits scientifiques. La combinaison* binaire pour nous est celle qui s'effectue par l'action mutuelle de deux corps quelconques, simples ou composes, s'influençant mutuellem^t pour changer d'état et fournissant wn troisième corps doué de propriétés

spéciales.

DE L'AFFCtlTË ET DES PHÉNOMÈNES CHIMIQUES EN GÉNÉRAL. 140 Ce cas peut être représenté par Tcquation générale

dans laquelle A, B» C»..., a, 6, c,..., représentent des corps simples ilistinctfl.

En posant

By C... = 6, c... = 0«

l'équation (1) devient

A + a := Aa,

et nous*ramène à la combinaison binaire à 2 éléments.

C'est de Tctude des combinaisons binaires, en prenant ce mot dans le sens le plus étendu, que sont sorties les lois fondamentales de la chimie. Aussi nous adresserons-nous tout d'abord à ce genre de réactions.

Conditions qui déterminent les combinaisons et les décomposilions.

L'action chimique entre deux corps, c'est-à-dire l'influence réciproque qui détermine leur changement d'état simultané et leur transformation en un tout unique, avec production ou destruction de chaleur, ne peut s'eiercer entre des masses et à des distances appréciables à nos sens. Corpora non agunt nisi soluta. Les corps ne réagissent qu'à condition d'être dissous, fluidiGés, c'est-à-dire mis dans un état tel de mélange intime, que des masses des deux principes, nifinimenl petites par rapport à nos moyens de mesure, se trouvent en regard à des distances également inGnimcnt petites.

La divisibilité de la matière dans des limites extrêmement étendues peut être prouvée expérimentalement de bien des manières. Nous nous contenterons d'un seul exemple. Certaines substances, telles que la fuclismc, ont un pouvoir colorant assez considérable pour donner à l'eau qui les dissout une teinte sensible à la dose de 1 milligramme par livre. Nous pouvons prélever sur ce litre, avec la plus grande facilité, un milligramme d'eau colorée contenant par conséquent ^ p^* ^^^ de milligramme de fuchsine. C'est là une limite relativement grossière, car ce niilligrainine d'eau colorée, rien ne nous empêche de le délayer dans un nouveau litre d'eau pure dont chaque milligramme devra contenir une masse infiniment petite de couleur, et ainsi de suite. Eniin si nous songeons que les masses sont divisibles chimiquement en éléments distincts, carbone, hydrogène, azote, oxygène, on pourra se faire une idée de ce que l'on doit entendre par divisibilité de la matière, et l'on verra en même temps que l'action chimique ne peut s'exercer qu'entre des mflsses cxcrssivemont petites.

150 CHIIIE GÉNÉRALE.

L'état fluide, gaz^ix oa liquide, est celui qui permet le mélange le plus intime de deui corps, leur imprégnation la plus parfaite. C'est aussi sous cette forme qu'il convient de présenter l'une à l'autre les substances à combiner; tout au moins l'une d'elles doit-elle être fluide. Par suite, toutes les opérations qui tendent à fluidifier les corps sont de nature à favonser la réaction; telles sont la fusion et la vaporisation sous rinfluence de la chaleur, la dissolution au moyen d'un liquide inactif dans la réaction chimique. Supposons maintenant deux corps mis en présence sous cette forme fluide qui est apte à permettre leur action mutuelle et dans un état de mélange intime; plusieurs cas se présenteront :

1* Us exerceront aussitôt l'un sur l'autre l'influence déterminante du changement d'état et se combineront. Exemple : Le phosphore plongé dans l'oxygène gazeux s'unit à lui et donne un corps acide.

2^ L'union ne se produira pas et les deux corps mélangés conserreront leur état intact dans les conditions physiques où le mélange a été effectué : par exemple, dans les conditions moyennes de température dans lesquelles nous vivons.

Cet état de repos et d'équilibre du mélange pourra être, dans beaucoup de cas, modifié par l'intermédiaire de certains agents physiques, tels que la chaleur et la lumière. Un mélangô intime d'hydrogène et d'oxygène se consor\'c indéfiniment à la température ordinaire; mais si l'on vient à chauffer le mélange au rouge en un seul point, la combinaison s'effectue brusquement dans toute la masse, il ne reste plus du mélange des deux gaz qu'un poids égal d'eau. L'étincelle électinque, quelque petite qu'elle soit, éclatant dans un mélange d'hydrogène et d'oxygène, produit un effet analogue; on peut admettre qu'elle n'agit que par la grande élévation de température locale qu'elle développe

L'union des deux gaz s'effectue dans les parties directement chauffées au rouge ; mais, comme cette union développe par elle-même beaucoup de chaleur, assez pour rendre les gaz. lumineux ou incandescents, on conçoit que le phénomène de combinaison puisse se transmettre de proche en proche avec une grande rapidité.

Il ne faut pas confondre la chaleur nécessaire pour provoquer la réaction avec celle qui se développe ou se perd pendant l'acte de combinaison. Cette dernière intervient en quantité dans le phénomène et en constitue l'un des facteurs; la première n'exerce qu'une influence déterminante : elle joue le rôle de l'embrayeur mettant en communication dans une machine la force motrice et les outils qu'elle fait fonctionner. De même qu'il n'y a aucune proportion entre le faible effort que fait la main de l'ouvrier pour embrayer et la grandeur du travail qui s'effectue aussitôt, de racmc aussi la cause déterminante d'une

Jï.

DE L'AFFIMTÊ ET DYS PIIl-NOVKNKS CIirUQUrs EN GKM-F{\L. 1M

action chimique est insignifiante» si on la compare à la puissance des effets résultants. Une étincelle à peine visible, une allumette enflammée peut iaire éclater infailliblement un gazomètre de plusieurs centaines de mètres cubes rempli d'un mélange d^oxygène et d'hydrogène, en dcterminant la combinaison brusque des deux gaz. Qu'est-ce que la chaleur fournie par cette étincelle ou cette allumette repartie sur toute la masse du mélange? une fraction infiniment petite de degré ! La lumière agit souvent dans le même sens que la chaleur pour provoquer la combinaison de deux corps. Ainsi, un mélange de chlore et d'hydrogène se conserve sans altération dans Tobscuritc complète. A. k lumière diffuse le chlore et l'hydrogène se modifient mutuellement, mais lentement ; sous l'influence des rayons directs du soleil, la corn* bioaisoQ est instantanée.

La présence de certains corps qui n'intei*viennent pas par eux-mêmes le phénomène chimique, c'est-à-dire qui ne se modifient pas et oe changent pas d'état, est quelquefois suffisante pour vaincre l'inertie de combinaison d'un mélange. Ainsi le platine, surtout le platine divisé en mousse, en éponge ou en poudre, jouit de la remarquable propriété de transformer en eau un mélange d'hydrogène et d'oxygène, avec lequel il se trouve en contact. Il agit de même sur un mélange d'acide sulfureux et d'oxygène ; sous son influence, les deux gaz s'unissent et donnent un corps solide blanc, très-soluble dans l'eau (acide sulfurique anhydre) .

Jbns ces divers cas où la combinaison s'effectue par le seul effet du mélange intime des éléments, aidé ou non du secours d'un agent provocateur qui n'intervient pas en quantité dans le phénomène, on dit que l'union est directe. Les combinaisons directes sont tantôt rapides, presque instantanées ; la chaleur dégagée en peu d'instants par le fait de ce changement d'état devient alors très-sensible et amène souvent à l'incandescence la masse des corps qui réagissent ou de ceux qui résultent de la réaction:

D'autres fois, au contraire, l'union se fait peu à peu, lentement; la chaleur mise en liberté a le temps ds se perdre par rayonnement ; les effets calorifiques sont insensibles ou trcs-peu marqués (combinaisons lentes).

Combinaison indirecte ou à rétat naissant.

Pour former un composé de deux éléments ou de deux corps, il n'est pas toujou» nécessaire de les présenter l'un à l'autre n l'état de liberté. Ces éléments, ou l'un d'eux, peuvent être déjà engagés dans une combinaison préalable.

i5S CHIMIE GÉNÉRALE.

11 j a plus : il arrive souvent que Tunion n*esi réalisable que dans conditions. Ainsi» l'argent n*a aucune action sur Foxygëue lib soit à la température ordinaire, soit au rouge; mais si nous lui préseï tons ce gaz déjà uni à Tazote, le métal est attaqué, et Ton obtient très^'^ rapidement un corps nouveau formé d*argcnt et d*oxygène.

Ce fait ne doit pas nous étonner. La facilité et la faculté des corps se combiner avec un élément déterminé varient avec Tespèce. Tantôi elles sont très-marquées, d*autres fois nulles. Or un élément combinât n*est plus comparable au même élément libre; ce sont deux états dis-tincts, qui ne se rattachent que par la possibilité du retour au point de départ, lis se comportent au point de vue de la tendance de combinaison avec un même élément comme deux corps distincts. L'oxygèneuni à Tazote n*est plus de roxygène libre, il agit comme un élément spécial susceptible de s*unir à Targent. On donne à ce genre de réactions» où Fun des éléments au moins se dégage d'une combinaison antérieure, au moment de s*unir à Tautrc, le nom de combinaisons indirectes^ de réactions à Vélat naissant.

Déplacement d*un corps par un autre.

La chimie a tiré, comme nous le verrons, un parti considérable de ce genre de phénomènes, sur lequel nous aurons Toccasion de revenir et que nous étudierons d'une manière plus approfondie. Cette réaction peut se représenter par l'équation suivante :

A + BC = Bh-AC.

L'élément A s'unissaiit à l'élément C déjà combiné au corps B, il en résulte que B est mis en liberté : il est déplacé par l'élément A.

Ainsi, si nous mettons en présence du chlorure de cuivre ClCu eu solution aqueuse et du fer Fe, on a

te4-ClCu = CuH- ClFe.

Le fer déplace le cuivre de sa combinaison avec le chlore, prend sa place et forme du chlorure de fer.

En y réfléchissant^ on voit que le phénomène équivaut à une décomposition suivie d'une combinaison. C'est, en effet, ainsi que les choses se passent au point de vue thermique. Abstraction faite des circonstances accessoires accompagnant la réaction, et dont il sera tenu compte plus tard, on peut dire que la chaleur totale dégagée est égale à la différence entre la chaleur de combmaison du fer avec le chlore et la chaleur absorbée par la décomposition du chlorure de cuivre. Cette dernière équivaut à la chaleur de combinaison du chlore avec le cuivre.

M L*iFFLMTÉ ET DES PHÉNOMÈNblS CHIMIQUES EN GÉNÉRAL. 153

Double déplacement, double échange, double d6coiii]>osition.

Si, au lieu de mettre en présence un élément A et un composé BC, Dous prenons deux composés AB et CD, il arrÎTC très-souvent qu*il se pttse une réaction représentée par l'équation