DIMORPHISME

d'arètes : 2 arêtes verticales/? antérieure et postérieure, adjacentes à la diagonale inclinée des bases; 2 arêtes verticales g, adjacentes à la diagonale horizontale des bases, 4 arêtes obtuses cl, basales, et 4 arêtes b , aiguës. Les 8 sommets sont de 3 espèces a, e et o.

Système dissymétrique. — 3 axes inégaux et inclinés. La forme fondamentale est le prisme oblique à base de parallélogramme , qui offre 3 espèces de faces (fig. 19); huit sommets semblables deux à deux et 12 arêtes égales deux à deux.

12. Clivage. — Les cristaux de beaucoup de substances se brisent sous le choc suivant des plans déterminés que l'on nomme plans de clivage. Pour une même substance, il peut y avoir plusieurs plans de clivage qui conduisent, quels que soient le nombre et la complication des faces secondaires, à un même solide offrant la forme fondamentale du cristal. Les cristaux de sel marin se clivent parallèlement aux faces du cube et pas autrement. Le diamant présente des plans de clivage qui conduisent à l’octaèdre et c’est sur la facilité de ces clivages qu’est fondée en partie la taille de cette pierre précieuse. Beaucoup de cristaux se laissent couper en lames minces, suivant les plans de clivage ; le gypse, le mica sont de ce cas. D’autres, tels que le quartz, se brisent sous le choc en fragments irréguliers ; ils sont dépourvus de plans de clivage.

13. Dimorphisme. — Un corps cristallisant dans des conditions déterminées affecte toujours la même forme cristalline, ou au moins une forme dérivant d’un même type cristallin. Mais il peut arriver que, les conditions de la cristallisation étant différentes, il affecte une autre forme, géométriquement incompatible avec la première. On dit qu’un semblable corps est dimorphe.

C’est surtout la température qui influe sur la forme que prend un corps dimorphe. Ainsi le soufre cristallise à basse température en octaèdres orthorhombigues (soufre natif, soufre cristallisé dans le sulfure de carbone); à 110°, il cristallise en prismes clinorhombiques. L’anhydride arsénieux cristallise en octaèdres réguliers, à basse température et en prismes orthorhombiques vers 250°. L’oxyde d’antimoine présente les mêmes formes cristallines. Le carbonate de calcium se rencontre en rhomboèdres (spath d’Islande) ou en prismes orthorhombiques (aragonite).

Lorsque les cristaux d’un corps dimorphe sont exposés à une température à laquelle celui-ci tend à cristalliser sous l’autre

INTRODUCTION

forme, ils subissent cette transformation

et se résolvent en une

foule de petits cristaux de cette seconde forme. C’est ainsi que le soufre prismatique, qui se présente en aiguilles transparentes flexibles, se transforme peu à peu à froid en amas opaques et fragiles, composés de petits octaèdres. Lorsqu’on chauffe des rhomboèdres de spath d’Islande, ils se convertissent de même en cristaux orthorhombiques.

14. Isomorphisme. — Deux corps sont isomorphes lorsqu'ils cristallisent dans le même système avec des angles identiques ou très voisins et qu’ils peuvent cristalliser ensemble en toutes proportions. Cette dernière condition n’est remplie que lorsque les deux corps ont la même constitution chimique. Le sel marin, ou chlorure de sodium, cristallise dans le même système (régulier) que l’alun ou sulfate d’aluminium et de potassium; mais si l’on fait cristalliser- un mélange de ces deux sels, on obtient séparément des cristaux de sel marin et des cristaux d’alun.

Si nous mélangeons des solutions d’alun et de sulfate de chrome et de potassium (alun de chrome), les cristaux fournis par la solution renferment les éléments de ces deux sels. Si nous introduisons un cristal d’alun dans une solution d’alun de chrome, il continuera à se développer, et le noyau incolore d’alun se recouvrira de couches violettes d’alun de chrome ; l’expérience inverse pourra se faire. Mais si l’on introduit un cristal de sel marin dans une solution d’alun, ou un cristal d'alun dans une solution de sel marin, on n’observera aucun accroissement du cristal.

Les solutions salines dont la cristallisation est retardée (sursaturation) cristallisent subitement au contact d’un cristal du sel tenu en dissolution. Au lieu de ce sel, on pourra employer un sel isomorphe. Ainsi une solution sursaturée d’alun ordinaire cristallisera si l’on y introduit un petit cristal d’alun de chrome, mais non au contact d’un cristal de sel marin.

Nous verrons plus tard de quelle importance est la notion de l’isomorphisme pour la connaissance de la constitution chimique de certains composés.

15. Allotropie. Isomérie. — Un certain nombre de corps simples peuvent se présenter à nous sous des aspects très divers et présenter dans leurs propriétés physiques fondamentales et dans leur structure des différences très notables, qui portent même quelquefois sur leurs affinités chimiques. On dit qu'un

ALLOTROPIE.

ISOMÉRIE.

semblable corps affecte plusieurs modifications allotropiques. Ou sait depuis longtemps que le carbone est tantôt noir et amorphe [charbon), tantôt noir et opaque, cristallisé dans le type hexagonal [graphite)] tantôt incolore, cristallisé en octaèdres réguliers et transparents [diamant). Mais quelle que soit la forme sous laquelle il se présente, il donne toujours, pour le même poids, la même quantité du même gaz carbonique par sa combustion.

Le phosphore est connu en masses translucides jaunes, amorphes ou en cristaux, ou bien en masses rouges amorphes ou en cristaux presque noirs. Il jouit sous ces divers états de propriétés physiques différentes ; la couleur n’est pas la même ; la densité, la chaleur spécifique sont également différentes. Le phosphore ordinaire est extrêmement soluble dans le sulfure de carbone ; le phosphore rouge y est totalement insoluble. Le premier s’enflamme à l’air, presque à la température ordinaire; le phosphore rouge exige pour cela une température de 250°. Quant au produit de la combustion, il est absolument le même dans les deux cas, en nature et en quantité.

Nous nous bornerons ici à ces cas d’allotropie présentés par les corps simples. Les corps composés nous offrent des modifications du même ordre et ces modifications sont alors nommées isomériques.

Nous ne nous occuperons pas ici de l’isomérie qui, si elle se rattache quelquefois à l’allotropie, doit cependant en être distinguée, car le plus souvent elle est caractérisée par une différence de fonction et par une différence considérable dans la nature des produits de transformation des corps isomères. C’est là un sujet qui trouvera les développements nécessaires dans l’étude de la chimie organique. Les composés minéraux offrent des cas d’isomérie beaucoup moins nombreux. Un des plus caractéristiques est donné par l’iodure mercurique qui est jaune ou rouge mais dont la modification jaune est très instable ; ce cas est en réalité un cas de dimorphisme et le dimorphisme lui-même peut être envisagé comme un cas particulier d’allotropie.

Les corps solides ne sont pas les seuls qui puissent présenter des cas d’allotropie. L’oxygène peut, sous certaines influences, devenir beaucoup plus actif et se transformer en ozone , gaz plus dense, odorant, bleu sous une certaine épaisseur.

lTn corps peut passer d’un état allotropique à l’autre ; mais ce passage est toujours accompagné d’un phénomène thermique :

INTRODUCTION

absorption ou dégagement de chaleur. C’est ainsi que le phosphore jaune perd de la chaleur en se transformant en phosphore rouge ; l'iodure de mercure rouge, pour se transformer en iodure jaune, absorbe au contraire de la chaleur.

Le passage d’un état allotropique à un autre, lorsque le corps est volatil, se fait progressivement et le phénomène est assimilable à la dissociation et à la volatilisation. Il existe pour une température donnée une tension de transformation qui atteint une certaine limite. Que l’on chauffe à une température déterminée (300° par ex.), dans un tube purgé d’air, du phosphore jaune qui offre d’abord une tension de vapeur F ou du phosphore rouge, dont la tension de vapeur est nulle à cette température, il s’établira au bout d’un certain temps, dans l’un et dans l’autre tube, une même tension /. Dans le premier cas, une partie du phosphore jaune s’est transformée en phosphore rouge ; dans le second cas, le phosphore rouge s’est converti partiellement en phosphore jaune. La transformation de l’oxygène en ozone donne lieu aux mêmes observations. Il y a donc, comme pour les phénomènes de dissociation, un état d’équilibre limité par l’action inverse (Troost et Hautefeuille). Ces phénomènes seront décrits avec plus de détails en temps et lieux.

16. Corps liquides. — Les liquides sont des corps dont les molécules glissent librement les unes sur les autres, mais qui, occupant toujours un volume déterminé, prennent spontanément la forme du vase qui les contient. Le passage de l'état solide à l’état liquide, c'est-à-dire la fusion d'un corps, est provoqué par la chaleur et nous nous contenterons de rappeler ici les lois générales de la fusion : un corps fond toujours à la même température et durant la fusion cette température reste uniformp, par suite de l’absorption de chaleur latente , cette chaleur se transformant en mouvement moléculaire. Elle redevient sensible lors du passage inverse à l’état solide, passage qui a lieu en général à la même température. Il arrive fréquemment qu’un corps fondu ne reprenne pas l’état solide à la température voulue; on dit alors qu'il est en surfusion. Lorsque cet état vient à cesser, ce qui a lieu souvent par l’agitation et toujours au contact d’une parcelle du même corps à l’état solide, la solidification se fait brusquement et toute la chaleur latente de fusion redevient subitement libre, de sorte que la température remonte au point de solidification.

GÀZ ET VAPEURS.

Nous reviendrons plus bas sur le passage de l’état liquide à l’état gazeux, et réciproquement.

Plusieurs liquides de nature différente peuvent ou bien être insolubles l’un dans l’autre ou bien se mélanger, soit en proportions limitées soit en toutes proportions.

Lorsqu’ils ne sont pas miscibles, ils restent séparés dans l’ordre de leurs densités. C’est ce qui a lieu aussi au premier moment quand on superpose des liquides miscibles l’un à l’autre, mais alors ils se mélangent peu h peu ; ils se diffusent l’un dans l’autre et finissent par produire un liquide parfaitement homogène dont la densité est, en général, la moyenne des liquides mélangés. Il est des cas, cependant, où la densité est supérieure à la moyenne, parce qu’il y a contraction : c'est ce que l'on observe par exemple pour les mélanges d’eau et d’alcool, d’eau et d’acide sulfurique.

La diffusion d’un liquide dans un autre peut même s’effectuer à travers certaines parois, les membranes animales par exemple, ou le papier parchemin. C’est le phénomène que Dutrochet a nommé endosmose. Lorsqu’il se produit entre deux liquides, ceuxci ne se diffusent pas en général en même proportion et on peut constater que le niveau des deux liquides ne reste pas le même.

Quand un liquide tient un corps solide en dissolution, celui-ci participe dans certains cas à la diffusion et non dans d’autres. Cette différence permet de séparer par dialyse ces deux classes de corps, les uns cristallisables, qui traversent la paroi, les autres incristallisables : ce sont les cristalloïdes et les colloïdes de Graham. Nous aurons occasion de revenir sur ce point.

17. Gaz et vapeurs. — L’état gazeux est caractérisé par la répulsion des molécules, répulsion telle qu’un gaz n’a pas à proprement parler de volume déterminé. Quelque faible que soit sa quantité, il se répand en un temps très court et uniformément dans tout l’espace qui lui est offert.

Tandis que certains corps exigent pour prendre l’état gazeux une température très élevée, ou même sont complètement fixes (charbon, silice, etc.), d’autres prennent l’état gazeux a des températures plus ou moins voisines de la température ordinaire ; d’autres, enfin, se présentent sous cet état dans les conditions ordinaires. Ces derniers corps sont plus spécialement désignés sous le nom de gaz , le mot de vapeur étant réservé aux cas où il a fallu chauffer le corps au-dessus de la température ordinaire.

INTRODUCTION

( jO Lie distinction n’est pas très précise et nous en trouverons plus loin une définition plus scientifique. En fait, les vapeurs, lorsqu’on les observe assez loin de la température à laquelle elles se produisent, obéissent aux lois des gaz.

Les vapeurs émises par un corps liquide possèdent une certaine tension ou force élastique, qui augmente avec la température. Quand cette tension devient égale à la pression atmosphérique, le liquide entre en ébullition sous cette pression. Si l’on diminue celle-ci, l’ébullition se fera à une température plus basse; si on l’augmente, le point d’ébullition sera retardé.

La tension d’une vapeur n’est pas proportionnelle à la température, mais augmente suivant une progression qui devient de plus en plus rapide. Les courbes, par lesquelles on peut représenter les variations de tension des vapeurs, sont des courbes asymptotiques et il arrive un moment où une très faible élévation de température provoque un accroissement de tension considérable.

Lorsqu’on refroidit une vapeur, elle reprend l’état liquide ; c’est encore ce qui arrive lorsqu’on la soumet à une pression suffisante. La distillation est une opération qui a pour but de faire passer un liquide à l’état de vapeur, puis de condenser de nouveau celle-ci par le refroidissement.

Les gaz et les vapeurs, à une distance suffisante du point d'ébullition, possèdent tous le même coefficient de dilatation, soit 0,00367 pour une élévation de température de 1°.

18. Loi de Mariotte ou de Boyle. — Les volumes occupés par une même masse d’air sont inversement proportionnels aux pressions qu’elle supporte , la température restant la même. La densité sera donc proportionnelle aux pressions, et l'on a

La pression devenant double, triple, etc., le volume deviendra la moitié, le tiers, etc. Réciproquement, si l'on comprime dans un même espace une quantité d’air égale à celle qu’il renferme déjà, la pression exercée sur les parois sera double; pour n volumes comprimés dans le même espace, la pression devra devenir n fois plus forte que pour 1 seul volume.

Pouillet vérifia cette loi pour les gaz réputés alors permanents, l’hydrogène, l'oxygène, l’azote, l’oxyde de carbone, le bioxyde d'a-