IX

(trévoîrj cumnif Le Verrier lit pour Neptunej de quelle manière ijti trouvera ces corps f*L quelles sont leurs propriétés probables.

Tels par,iisseiit être les caraclères essentiels de la Cliiniîef dont on peul dire? qu'elle |irrvLiil^ |in'[iarej analyse, curaclérise et classe le^ corps purs.

Or il se trouve que ces corps pur» ne peuvent être rangés par l^radatious inseiisiLles eu mw série continue ; la loi des proporiioiis dinijÉÎeSj la loi des nombres proportionnels n'uïil de sens que parce qu'il V a disconlinuilé nécessaire entre un cor[}!si pur et un autre corps pur. Ou s'explique ainsi toul de suite comment TanalTi»e uiathémalique, où la notion de continuité joue un rôle essenlieL n'a pu s'introduire en Cliiniic, Seules, Tanalyse combinatoire et une sorte de ^étiniéirie de position ont pu ST faire une |>lice (railleurs modeste, grâce à Tempiloi des furuiules slruclurales*

De méme^ on comprend que, sans obéir cependant sur ce point à une nécessité aussi rigoureuse, les chimistes se soient trouvés peu dis[M}sés a [)réter beaucoup d*attention à des ap|>areils de mesure, spécialement construits en vue de ^^rundeurs susceptibles de variations eontiniies- Et, de l'ait, la balance et le ihermo mètre exceptés, les instruments de mesure ne leur sont pas d'un usage 1res fréquent. Leur ingéniosité semble sVUre plulAt portée siu- les moyens de manier ou de mettre en contact les dillereots corps sous forme solide» liipiide ou gazeuse, et dans des ctmdîtions de lempéraliire ou de pression aussi variées que possible. Ainsi s'est imposée la multiplicité de récipients ou de foitrneaux qui donne raspect moyen d*uti laboratoire de Cbimie.

Hnlin, la discontinuité est tellement dans Tesprit de la discipline chiruique^ qu^on a regardé jusqu'à présent comme relevant plus particulièremeni du domaine de la Chimie les transAu-nia lions de matière accom palmées iFun changement [U'ofond et permanent : c'étaient les phénonu'nes c/iimigues. Nous nous rappelons tous, par eiLcniple, avoir entendu citer, comme type de ces phénomènes, la combustion du cuivre dans la vapeur de soufre, et à peu près dans les termes suivants : a Si Ton élève lentement la lempérat» ture d'un ballon contenant des copeaux de cuivre et de la fleur P, - t. ù.

TRAITE DE CaiSfIÊ PUÏSlQiH. — LKS l*niN€tP£S.

» du soufrCj ou voit soudaîn, alors que la icmpérature extérieure I »> €5t encore bien inférieure à celle du rouge, les copeaux devenir u incandescents; celle inrandçsceuce disparaît bientôt d'elle* >ï même; et, si alors on laisse le bullon se relruidîr lentement, a* supprimant ainsi la cause qui a produit le pliéiiuuïène, on ne rei& vient pas a Félat initial^ mais ou trouve dans le halloii une ma-j y> lière noire^ tr*^s différente du soufre et du cuivre qui lui oyll n donné naissance en disparaissant. Le phénomrne est donc irrcn versiblc : c'est un jdiénonirne cliimique. n

Ainsi j tandis qu^on aurait dii, ce semble^ désigner par celte expression toute transformation, réversible ou non, qui, dans un | système matériel donné, fait grauilir la masse de Tiin des composants au détriment de celle des autres, ou a liuig temps réservé le nom de phénomènes chimiques aux seuls pliénomènes irréversibles, afin de reLrouver parlout la discontinuité. ^Ê

Pour la même raison, les chimistes ont génémlemenl négligé d'éludier les mélanges homogènes, tels que les solutions, avec lesquels la considération de variations continues et réversibles scj fût nécessairement introduite, et C'est en vain que Berihollet tenta] de les intéressera une élude qui semblait sans rapports avec leursl préoccupations ordinaires.

Au contraire, erj IMijsique, où i tiler\ieunent constamment des grandeurs susceptibles de variations continues, la notion de continuité appiîratt de suite couirae fond a ni eu ta le. On comprend alors immédiatement quel rôle y doivent jouer les mesures pré-J eises; le nombre et la complication des appareils qui permetteul] ces mesures devront se trouver hors de proportion avec ce qu'on rencontrait en Chimie; eniln, les fonctions continues s'introduiront forcément dans les théories et permettront d'utiliser toute la puissance de TAnaljse mathématique, au point que rensemble ^ des lois régissant les grandeurs étudiées puisse être déduit rigouseusement iFun petit nombre de lois irréductibles,

INTRODUCTION &IE L OQJKT l^E LA GlltMIK PlIVSlgtlE.

En tnéme temps que les fonctions continues, on verra s*imposer les noltonâ J'ëquilibre et de réversibiliié. u Si, par exemple, on 1» cliaiifTe lentement une barre de fer, on la voit se dilater et devett nir incandescente. Ciiacun des états rencontrés pendant celte

* transfunnatiiin est, frailleiirs, un état dV-cpulibre : si, en effet, ^> à mi instant quelconque, on maintient la température iixe, la

* barre conserve indéfiniment Pétat qu^elle avait atteint; si, au » contraire, on abaisse lentement la température, la barre de fer « revient à Télat initial, rn repassant, dans Tordre inverse, par j» tous les états d'abord observés* » Le phénomène est donc réversible : c'est un phénomène physique. Comme on ie voit^on peut indilleremment dire que la hiinsformation est réversible, ou qu'elle

^ €9l fonnce par une suite continue d'états d'équilibre, et cela revient 1 'i dire ijuc, dans les conditions données, Fétat de la barre est seulement fonction de la température. Citons encore, comme exemple classique de tels phénomènes, la liquéfaction d^une vapeur pure â lempérature constante : Imaginons la va peur enfermée sous faible pression dans un corps de pompe fermé par un piî^tou; si Ton appuie gniduellement sur le piston, la prcssioiï giundit d'abord, jtuis, dès qu'elle a atteint une certaine valeur, reste lixe, alors pourtant <|ue le piston continue à descendre; en même temps, une couche liquide se forme et grandit aux dépens de la vajîcur, dont les propriétés restent Hses* Si, enlin, on retire lentement le piston, ou observe, dans Tordre inverse, la même série de phénomènes. Comme précédemment, il y a donc réversibilité ou suite continue d*équi libres, Tétat de la vapeur à la température fixée étant fonction de la seule pression ; c'est encore un pkénomvne physique. Ajoutons enfin qu'une propriété mesurable, observée sur un corps, se retrouve en général dans un très grand nombre d'autres corps. Nous comprendrons ainsi que le j>lijsicien, Tattention lixée sur cette propriété, perde t\n peu de vue la matière où elle se maaifcste et qui lui permet de Tétudier. — Si, par exemjile, il veut étudier la propagation d'une onde au travers d'un milieu matériel, d lui tuf lira que Télasticité de ce milieu satisfasse à certaines conditions très générales^ réalisées pour un nombre immense de

Wn TRA1T£ DE Clll|ll£ ['IIVSIQLI!:. ^^ LES PRINCIPES.

t^orps. Confiaient la Dalure j^péciale Je chucun de ces c:oi'ps ne lui de viendrai l*elle pas dès lors i|iic1(jlic peu indifféreiile? El, eu r;i!l, sans aller jusqu'à prë tendre que les physiciens se contentent <le caraelériser les (^or|ïs comme « isolants » ou *< rnnchicleurs »* il est liien cerliiin qu^on [leut être un physicien de preinicr ordre et ne pas savoij* bciiucoup dv chiuiie* En ce sens, rétiide des chani|)s de force et des radiations, plus hrièveoientriHiide de Tëther (uucuuefl matière n' in ter venant plus alors si ce nVst coïunie réyclif permettant de déterminer les [>rt»priélës d'un milieu vitle de toulei luatière), apparaîtra comme étant ce qui, dans Télat actuel, caracl-rrise h' mieux Tes prit de la Phjsique. •

Les physiciens auront donc peu de tendance à s'occuper dé cad où. maigre rexistencr de varialitnis continues eï rëversihles, une' connaissance chimique tout à fa il précise du système étudié se trouve indispensable. Pas plus que les chimistes, et pour des raisons symétriques, ils ne s'occuperont sérieusemeni des n lances homogènes où sWxoni plisse ni des réactions ehimiquesÉ

Il va être maintenant assez facile de caractériser T objet de Cliimic physique.

Rappelons tout d'abord une expérience qui montre de façQli remarquable comment le concours île notions séparément famtiières aux physiciens et aux chimistes peut être indispensable à là claire compréhension d\in phénomène donné.

ImaglnonSj comme tout â l'heure, un corps de pompe fcrmi par un piston^ mais contenant, cette fois^ de la chaux vive et dn gaz carbonique à la tempérai ure de 960''. La pression peut êtr [irise assez fa il de (mur qu'il n'y ail pas trace de carlmnale de cî cium dans Ten ceinte. Si alors j la tempe ratui'c étant maiotenui ronstante, on abaisi^e graduellement le piston, la j>ressjon grandilJ puis atteint une valeur correspondant à 52*^™ tie mercure; à partis de cet instant, elle reste {ixc, bien que le piston continue a des^ cendre; mais il se forjne du carbonate de calcium^ dont la inass^

INTRODUCTION BlSh l'OBJËT DK LA CirilItE PHYâlQUE. XUII

^riiodii aux dépeas de la chaiiii ri du gax carbonique resUntB. Chaque posilion du pi<;ton dédnit, d'ailleurs^ un élat d'équilibre. EnfiUf la transforma lion esl réversible, car^ si Ton soulève le pis- Ion, le carbonate de calcium disparaît graduellemenl, et Ton rcLrouve, dans l'ordre inverse, les états précédents. L'analogie avec le pbénoiïicnc de la liqu^faclion est évidente, et, néanmoins, il serait difficile de dire qu'il ne s'est pas produit une réaction cbimique. Seulement, nous avons vu cette réaction se produire d'une façon réi^ersibie, au contraire de la majeure partie des réactions d'abord éltidiées en Chimie,

Nolons qu'avant de connaître cette expérience on savait combiner le g$z carbonique et la chaux par voie irréversible* Nous Cvons main tenant arriver au même résultat par voie réversible, à conditiiin de passer par les températures élevées. C'est là un résultat (pii paraît général, et Texpérience qui vient d'être décrite n'est qu'un exemple particulièrement simple choisi dans une classe de phénomènes dès iiiuinteiiant extrêmement nombreux. On a été ainsi conduit a penser qu'à toute transformali*jn irréversible, pourvu toutefois (ju'elle prenne et laisse dans un état d^équibbre le sjslème qui la subit, correspond au moins une transformation réversible, ayant même origine et même extrémité, qu'on réalisera, par exemple, eu acce[Uanl d'opérer à haute température.

Le domaine des transformations réversibles apparaît ainsi comme très vaste; làj des grandeurs variant d'une manière continue interviendront comme en Physique; on raisonnera donc lie façon très sembla ble^ et Ton pourra formuler de nouveau des lois très générales qui recevront facilement une expression mathématique. Dans ce domaine viendra naturellement s'encadrer r« tilde systématique des mélanges homogènes et des réactions réversibles qui s^j produisent. On verra se former ainsi une branche de la Chimie physique, à laquelle on peut donner le nom de Science des éifuUibres chimiques, ou de Sialigua chitnique, rappelant par là qu'une transformation réversible ëquivaut â une suite continue d'états d'équilibre.

Cessant de nous préoccuper des états d'équilibre^ considérons

XXIV TRAITI^ DE aiJillE PinSlOlE^ — LES PRIXCIPES

ees transforma lions irréversibles ellcs-raémeîs dont la Chimie se réservait T élude, telles que la combustion du cuivre dans le soufre ou celle du fer dans l'oxjgène.

Observons qu'en réalité la transformation un^iae est peu étudiée par le chimiste. 11 décrit Irbs soigneusemenl les produits de lij réaction, mais sur la transformation même il dit seulement ce qui est nécessaire pour la retrouver el la reconnaître. Il nous apprendra, par e]temple, que a le phosphore brûle avec un vif éclat dans Foxygène », mais il s'en tiendra là. On conçoit qu'une science, déplaçant le centre de TaLtention, s'occupe davantage de la transformation même que de l'état initial et de l'étal final des corps en présence* On comprend qu'on pourra se demander, par fl exemple, comment la pression de Toxygéne ou la présence d'un gaa inerte influeront sur une vitesse de combustion. Bref^ en présence d'une transformation irréversible, on recherchera quels facteurs modifient la vitesse de la réaction et comment ils la modifient. Ce sera la Dynamique chimique.

Si, enlîn, pour chacune des substances qui ])Ossédent une cer- j taine propriété mesurable, on répète les mesures correspondanl à cette propriété, on verra se constituer ïine troisième branche de la Chimie physique.

Les physiciens définissenl, par exemple, Findice de réfraction, apprennent à le mesurer, montrent les conséquences de cette notion dans la construction des instruments d?optique, mais, toujours peu préoccupés de la matière spéciale qui sert de support à leurs conceptions, ils ne chercheront guère si quelque relation générale permet d'exprimer Finfluence de la composition des corps sur la valeur numérique de l'indice.

D'autre part, c'est tout au plus si Fon trouve dans les Traités de Chimie les indices des corps les plus importanl^. Ou aperçtiit donc, la encore, des recherches qui trouveront leur place naturelle dans la nouvelle Science, et qui auront pour but d'exprimer l'influence de la composition du corps sur ses propriétés : ce StœchioméifHe,

:e sera la fl

r\TR0Dl[CTlON SLR L OBJET DE LA aiJJÏlE MUSIQUE, XXV

Les faits f|iii peuvent être rattachés à l'une des trois idées directrices que l'on vient d'indiquer ne forment pas le seul objet de la Chimie physique, Nous atteindrons à nne d^^firiiLion générale^ sufiîsamment éclaircie par les exemples qui pr^^oAdent, sî nous rc- ^^ardons comme relevaul de hi Chimie phvïiique toute recherche et toute théorie qui, pour être conduite ou e^posée^ exige g a' un même cer^^euu connaisse^ ffu moins dans leurs grandes lignes, et la Physique pure et la Chimie pure.

Les termes de celte définition sont \agues^ et je ne pense pas qu il en puisse être autrement; je crois pourtant qa^ellc a un sens actuel, et j'entends par là que deux savants, cherchant séparément a décider si telle ou telle notion relève ou non de lu Chimie physique ainsi entendue, se trouveraient en général d'accord. Il se peut, au restCj fort bien que, dans un avenir plus ou moins proche j les limites de la Physique et de Ih Chimie deviennent tellement imprécises que la même définition n'ait plus aucune espèce de sens. Comme nous ne pouvons pas savoir comment nos successeurs classerunl des connaissances que nous n'avons pas, nous garderons de cette ubjeclion ce qui mérite d'en être retenu, en accordant que toute classification sein transitoire aussi longtemps que là pensée humaine restera féconde .

Ce Traité cnntiendra rexposilion des plus importantes matières d'étude qui trouvent leur place entre les limites qu'on vient d'assigner à la Chimie physique.

Les principes généra ax sont énoncés et discutés dans le présent Volume. Une Préface particulière indique dans quel esprit j'ai cru devoir conduire cette discussion. La rédaction de ce premier Volume est forcément assez abstraite. On aurait tort d'en conclure qu'il en sera ainsi pour les Volumes suivants.

Un second Volume traitera des applications de la Règle des phases bux corps pu rs^ puis aux mélanges, ainsi que des relations

qui existent entre la composition chimique d'un corps et ses propriétés.

J*ai l'intention, dans une seconde Partie, d'exposer les lois de la Matière diluée, dans l'état gazeux ou dissous, puis VÈlectro^ chimie.

Enfin, sauf additions imprévues, l'étude <)cs Solutions colloïdales, puis celle des Actions chimiques des radiations termineraient l'Ouvrage.

TRAITÉ DE CHIMIE PHïSiaUE.

LES PRINCIPES