CHAPITRE IX

AaDES MONOBÀSIQUES A FONCTION SIMPLE

§ i. — Généralités. — § 2. — Etude particulière des acides monobasiques à fonction simple, — § 3. — Applications

§ i. — Généralités

299. Définition. — On appelait autrefois acides, les substances ayant une saveur particulière, aigre^ et possédant la propriété de colorer de la même façon diverses teintures végétales, de rougir, par exemple la teinture de tournesol ; on désignait alors sous le nom de sel tout ce qui était cristallisé, aussi bien le sel marin que l'acide oxalique. D'après lesidéesde Lavoisierla présence de l'oxygène était indispensable dans les acides. Quand on eut découvert le chlore et reconnu qu'il était un corps simple, on dut admettre qu'il existait des acides ne con* tenant pas d'oxygène; l'acide chlorhydrique, formé uniquement de chlore et d'hydrogène en effet, avait à tel point toutes les propriétés des acides oxygénés qu'on l'avait toujours cru composé d'oxygène jusqu'au moment où l'on admit la nature simple du chlore. Les acides pouvaient dès lors être divisés en deux classes : les oxacides qui contenaient de l'oxygène, et les hydracides qui contenaient de l'hydrogène uni à un corps simple. Pour éviter cette subdivision inutile et ramener tous les acides à un

CUXIl OROAHIQUB. — TOXI U. 6

type unique, Davy fut conduit à considérer parmi les oxacides seulement ceux qui contenaient les éléments de l'eau et à les comparer aux hydracides. Les corps qui, comme le gaz carbonique, le gaz sulfureux, ne contenaient pas les éléments de Teau, furent mis en dehors delà classe des acides par Davy; ce n'étaient pas des acides; on les nomme aujourd'hui des anhydrides. Cette élimination faite, les oxacides et des hydracides avaient des propriétés toutes semblables : mis en présence des métaux, ils donnaient un composé neutre, un sel^ avec dégagement d'hydrogène ; mis en présence des bases, ils donnaient aussi un sel, avec élimination d'eau. Leurs réactions principales étaient donc identiques et si, franchissant un pas de plus, on voulait que leur constitution fût semblable, il fallait les considérer, ainsi que le fît Dulong, comme constitués par l'union de l'hydrogène, soit avec un corps simple (hydracides), soit avec un groupe d'éléments fonctionnant comme corps simple, avec un radical (1). Si nous comparons l'acide chlorhydrique HCl avec l'acide acétique, dont la formule brute est C^H^O^, nous serons amené, en suivant les idées de Davy, à écrire sa formule (C^H^O^)H, et nous dirons avec Dulong que le radical (DH^O^) joue le rôle du corps simple, chlore. L'hypothèse des radicaux composés, proposée par Dulong, ne fut pas adoptée, principalement parce que l'on n'avait obtenu aucun des radicaux si nombreux que cette théorie supposait (2). A la suite des travaux de Gerhardt et grâce à la

(1) Cette id(^e (et même le mot radical) se trouve déjà dans les œuvres de Lavoisier à propos justement des acides organiques ; mais elle a été précisée par Dulong.

(2) Actuellement ce n'est plus une objection; pas plus qu'alors on n'a maintenant isolé le groupe C^H^G^. Il .ré,sulte môme de la théorie de l'atomicité qu'il n'y a pas lieu d'espérer obtenir à l'état de liberté un radical monovalent. Quand on tente d'obtenir un pareil résultat, on

§ i. — GÉNÉRALITÉS 83

considération des poids moléculaires, on reconnut que les molécules de certains acides monoalomiques, l'acide azotique AzCFH par exemple, ne contenaient pas les éléments d'une molécule d'eau ; on ne pouvait donc les considérer comme provenant de l'union de l'eau et d'un corps anhydre, mais on pouvait les considérer commç résultant de l'union d'un atome d'hydrogène, facilement remplaçable par un atome d'un métal monovalent, avec un groupe qui, s'il n'existe pas isolé, présente, du moins, cette propriété de se retrouver dans un grand nombre de combinaisons obtenues avec l'acide azotique; tout se passe comme si ce groupe AzO^ se transportait en un seul bloc d'une combinaison à l'autre; c'est ce qui justifie l'usage de ces radicaux non isolés et, probablement, non isolables.

Au caractère que nous avons indiqué plus haut comme appartenant aux acides, formation d'un sel par substitution d'un atome de métal monovalent à un atome d'hydrogène, il faut en joindre un second pour définir la fonction acide. Un acide donne , par substitution d'un atome de chlore à un groupe oxhydryle, un chlorure acide jouissant de cette propriété de régénérer en présence de l'eau

<>blienl un corps résultant de l'union do deux de ces groupes entre eux. Ainsi, quand on traite l'acide cyanhydrique formé par Tunion de l'hy- «Irnapne avec le radical monovalent — G ^ Az par un métal tel que le poUissium, on n'obtient pas le corps CAz, mais le corps G^Az^ provenant 'l'^runion de deux de. ces radicaux identiques :

Az = G — G ^ Az.

Dfi même, quand on traite le sodium par Tammoniac liquéfié, ce n'est pas le radical monovalent sodammonium que l'on obtient, mais bien la combinaison (Na, H^) : : Az.Az : : (Na, H^).

Les radicaux de valence paire ont pu, au contraire, être isolés dans un îssez grand nombre de cas : éthylène, oxyde de carbone, etc.

Tacide primitif et de mettre en liberté de Tacide chlorhy drique suivant les formules :

Acide azotique : AzO^H ou AzO-.OH

Chlorure d'azotyle : AzO^Cl

AzO^Cl + H'^0 = AzO^.OH + HCl

300. Constitution des acides. — Parmi les nombreux acidesque Ton connaît, il y alieu de distinguer immédiatement plusieurs classes, suivant la basicité de Tacide. Une molécule d'acide peut, en effet, éprouver une, deux, trois,... n fois la substitution d'un atome de métal monovalent à un atome d'hydrogène, et le sel formé peut contenir, par conséquent, par molécule un, deux, trois,... n atomes d'un métal monovalent. On dit alors que l'acide est mono-, bi-, tribasique, etc.

Considérons pour le moment les acides monobasiques. Parmi ceux-ci il existe une série de composés ayant des propriétés analogues ; leur formule brute est de la forme C"H'^"02; en faisant n successivement égal à 1, 2, 3..., on obtient tous les acides de cette série. On les appelle les acides gras, parce que la plupart des acides qui entrent dans la composition des matières grasses appartiennent à cette série. Lorsqu'on enlève à une molécule de ces acides une molécule d'anhydride carbonique CO^ en les chauffant, par exemple, en présence de chaux, on les transforme en carbure saturé, ou en hydrogène pour le premier terme :

n =r 1 ac. formique CH^O^ nrCO» + H^ hydrogène ou H. H

71 = 2 ac. acétique C^H^O^rriCGî + GH» méthane ou hydrure de

méthyle H.CH' n — 3 ac. propionique Cm^O^ ~ C0« + C^H» éthane ou H.GH».CH3. n = 4 ac. butyrique mV^O^ — 00^ + C3H^ propane ouH.CH».CH».CH3.

§ i, — GÉNÉRALITÉS 85

Cette série présente donc entre ses différents termes des relations analogues à celles qui existent entre les divers carbures saturés.

Examinons maintenant le plus simple d'entre eux, celui dont le poids moléculaire est le moins élevé. C'est Facide formiqueCH-0^. Si Ton cherche à grouper les cinq atomes, un de carbone, deux d'hydrogène et deux d'oxygène, de toutes les façons possibles, mais en satisfaisant à la tétravalence du carbone et à la bivalence de l'oxygène, on ne trouve de possibles que les groupes suivants :

H C — OH et H — C — H

Il /\

La première formule parait immédiatement satisfaire mieux à la formule des acides, puisqu'elle comprend un groupe OH et qu'un des caractères des acides est de donner des dérivés où un atome de chlore remplace, un groupe oxhydryle OH ; d'autres raisons, d'ailleurs, doivent faire écarter la seconde; celle-ci possède, en effet, deux atomes d'hydrogène jouant le même rôle ; on devrait donc pouvoir remplacer ces deux atomes d'hydrogène et non pas un ^^eul,par un atome de métal monovalent. Nous adopterons donc pour l'acide formique la première formule que nous écrirons indifféremment :

H C — OH ou H.COOH

Si l'on voulait appliquer au terme suivant, l'acide acétique, le même mode de raisonnement, en considérant

tous les groupes possibles (1), on en trouverait dix. Sur ce nombre six seulement possèdent un atome d'hydrogène jouant un rôle spécial ; les quatre autres doivent être écartés comme n'expliquant pas la formation d'acétates ne contenant qu'un atome de métal. Parmi ces six groupes et même parmi les dix, trois seulement contiennent un groupe méthyle CH*^ et, parmi ces trois, un seulement possède un groupe OH. Or,* les relations que nous avons constatées entre les carbures saturés, d'une part, entre les acides gras, d'autre part, nous conduisent à penser que, si le méthane est un hydrure de méthyle et provient de la substitution dans H. H d'un atome d'hydrogène par un groupe méthyle CH'\ soit H.CH^, de même l'acide acétique doit dériver de l'acide formique par la substitution à un atome d'hydrogène d'un groupe CH^. C'est ce qui nous a fait choisir parmi les six groupes que nous avions d'abord mis à part les trois qui renfermaient le groupe CH^. Pour choisir parmi ces trois, nous avons eu recours à la seconde propriété générale des acides, celle de donner des chlorures acides par la substitution de Cl à OH. L'acide acétique sera donc représenté par les formules équivalentes :

ou CH3.C00H

Pour les mêmes raisons, l'acide propionique sera représenté par la formule

CH3.CH2.COOH

L'acide butyrique aura de même pour formule

(1) En satisfaisant toujours à la tétravalence du carbone et à la bivalence de l'oxygène^

C^H'.COOH ; mais, tandis que pour les acides précédents le groupe uni à COOH ne pouvait être formé que d*une seule façon, à partir de Tacide butyrique, au contraire, il y aura, parmi toutes les formules possibles, plusieurs qui pourront représenter un acide défini, comme il a été dit plus haut. Pour l'acide butyrique, par exemple, on aura

les deux formules CH^.CH^.CH^.COOH et ch'/^Xh^^"'

on voit que ces deux formules ne diffèrent que par le groupement des éléments dans le groupe uni à COOH. Or, on a obtenu deux acides monobasiques ayant la formule brute C^H^O^. Les deux formules auxquelles on arrive correspondent donc bien à deux corps existants ; pour savoir celle qui convient à chacun de ces corps, il y aura lieu de considérer la nature des réactions qu'ils fournissent ou de celles qui servent à les obtenir. Ainsi, l'un de ces corps peut être obtenu par l'oxydation de l'alcool butylique normal dont la formule est