VI. — CRISTAUX ANORTUIQDES

Dichroîte, — Magnétisme cristallin énergique. — Suspendus à Textrémité d*un fll, les prismes de cette substance s*orientent même sous Faction de la terre.

Bichromate de potatie, — Paramagnétisme cristallin.

Acide racémique. — Diamagnétisme cristallin.

n faut remarquer que les expériences dont les résultats sont contenus dans les tableaux qui précèdent sont souvent délicates. D'un côté les forces attractives ou ce qu*on pourrait appeler le magnétisme cristallin est souvent très faible. En outre les impuretés dont les cristaux» surtout les cristaux naturels, sont fréquemment souillés, peuvent troubler les résultats, et môme les modifier profondément. C*est ainsi que le spath d'Islande est toujours diamagnétique positif, tandis que des cristaux impurs d*autres localités se montrent magnétiques négatifs.

Expériences de SUi^ MnobUmeh et Tyndall sur les substaiiees aBiorphes eomprimées. — Avant d*étudier les données expérimentales, malheureusement, comme on le voit, bien peu nombreuses, que Ton possède actuellement sur le magnétisme cristallin, il est nécessaire de faire connaître des expériences intéressantes au moyen desquelles HM. Knoblauch et Tyndall ont prétendu Texpliquer.

Un disque circulaire de pâte de farine, traversé par de petits fils de

542 DEUXIÈME PARflE. - CRISTALLOGRAPHIE PHYSIQUE,

fer perpendiculaires à son plan, se comporte naturellement comme un disque diarnagnétique et se place équatorialement. Si Ton remplace les fils de fer magnétiques par des fils de bismuth diamagnétiques, le résultat est inverse, comme on devait s'y attendre.

Un petit cylindre formé d'une pâte de gomme dans laquelle on a incorporé du bismuth réduit en poudre se comporte comme un cylindre de bismuth et se place équatorialement. On le comprime énergiquement, et après cette compression, il se place axialemcnt, bien que la longueur soit encore dix fois plus grande que le diamètre. L'inverse a lieu en substituant à la poudre diamagnétique, une poudre magnétique formée de graines de carbonate de fer.

On déduit de là que si Ton a des grains magnétiques ou diamagnétiques, mais isotropes, et si on les dispose de manière qu'ils ne soient pas également répartis dans l'espace, la masse ainsi constituée se comporte comme un cristal; la direction suivant laquelle la distance qui sépare les grains est la plus petite, étant la ligne d'énergie maximades forces magnétiques.

C'est là une conséquence naturelle, et qu'on pouvait prévoir, de l'induction mutuelle que les grains de la substance exercent les uns sur les autres.

On arrive à des conséquences analogues en comprimant des cubes de bismuth, qui se placent, après la compression, de manière que la ligne de pression soit axiale. Cette ligne de pression correspond donc au minimum d'induction, le bismuth étant diamagnétique.

MxM. Knoblauch et Tyndall concluent de ces observations que la cause qui, dans les cristaux, fait varier la capacité d'induction avec rorientation, est simplement l'inégalité des dislances intermoléculaires. Les molécules seraient magnétiquement isotropes, et la structure seule du réseau cristallin transformerait en un ellipsoïde la sphère d'induction magnétique.

Les deux savants appuient leur manière de voir sur une règle générale qu'ils croient établie par les faits observés avec les substances cristallisées. Cette règle serait analogue à celle 'que M. Jannettaz a appliquée plus tard aux propriétés thermiques. Elle aurait l'énoncé suivant : Lorsqu'il n'y a qu'un seul clivage, la direction d'induction maxima est parallèle à ce clivage.

La règle serait en effet en accord avec le principe posé plus haut, puisf|ue le plan de clivage doit être considéré comme le plan de densité réticulaire maxima

GHAP. XIY. ^ PflÉNOBIÈNES MAGNÉTIQUES. 545

On imite d'ailleurs artificiellement les propriétés d'un cristal ne possédant qu'un seul clivage en superposant des feuilles de papier à émeri (substance magnétique). On découpe ensuite, dans la masse des feuillets superposés, un cylindre dont l'axe est perpendiculaire à ces feuillets; ce cylindre se place équatorialement, les feuillets étant alors axiaux.

Avec un papier couvert de poudre de bismuth, le plan des feuillets se dispose au contraire équatorialement.

Cette manière de concevoir les phénomènes magnétiques des cristaux est très simple, et elle a séduit un grand nombre de physiciens. Cependant les expériences sur lesquelles elle est fondée, quelque ingénieuses qu'elles soient, sont bien loin d'en démontrer l'exactitude. Elles sont analogues à celles qui transforment par la pression, en ellipsoïde, les sphères thermique et optique d'un corps isotrope. Elles montrent que, parmi les causes qui donnent à la surface magnétique d'un cristal la forme d'un ellipsoïde, la structure réticulaire de ce cristal doit entrer pour une certaine part ; ce résultat estd'ailleursparlui-mémeti*és intéressant. Hais pour démontrer que la forme de l'ellipsoïde dépend exclusivement de cette structure réticulaire et que la structure de la molécule n'intervient pas dans le phénomène, les expériences de MM. Knoblauch et Tyndall sont manifestement insuffisantes; la question ne peut être décidée que par l'étude directe des propriétés magnétiques des cristaux. Si cette étude, que nous allons faire, nous apprend qu'il n'y a pas toujours accord entre la structure réticulaire, telle que nous la fait connaître la cristallographie géométrique, et les propriétés magnétiques qui devraient en découler, nous serons forcés de reconnaître l'influence de la structure moléculaire.

DIscasaloii des données fournies par l'obserrallon. — Nous n'insisterons pas sur le rapport qui existe entre le sens du magnétisme et la composition chimique. C'est là un phénomène dans lequel la structure cristalline n'entre pour rien et qui 3ort par conséquent du cadre de notre étude. Presque toutes les substances qui contiennent un métal magnétique, fer, cobalt ou nickel, sont magnétiques. 11 y a cependant des exceptions remarquables. C'est ainsi que le nitroprussiate de soude , dans lequel le fer est engagé dans un radical organique, est énergiquement diamagnétique. Les substances diamagnétiques sont d'ailleurs de beaucoup les plus nombreuses.

H suffit de jeter les yeux sur les symboles optiques et magnétiques d'une même substance pour voir qu'il n'y a aucune relation directe e itre les phénomènes optiques et les phénomènes magnétiques, ce qui

n*a d'ailleurs rien de très surprenant. Il y a cependant des coïncidences remarquables, et elles avaient induit Plûcker, à la suite de ces premières recherches, à poser en principe que les propriétés optiques el magnétiques étaient en parfait accord.

Le même désaccord réel persiste entre les propriétés tliermiques et les propriétés magnétiques, comme cela résulte du tableau qui comprend les cristaux uniaxes, où les signes de la substance, aux trois points d« vue optique, thermique et magnétique, ont été mis en regard.

Mais ce qu'il y a de plus intéressant est de rechercher si, conformément aux vues de MM. Knoblauch et Tyndall, il y a toujours accord entre la structure réticulaire et les propriétés magnétiques, c'est-à-dire si la direction d'induction maxima est toujours celle de la rangée dont le paramètre est le plus petit.

Si cela est exact, il faut en premier lieu que les substances qui ont des paramètres cristallographiques sensiblement égaux, c'est-à-dire qui sont isomorphes, aient des ellipsoïdes d'induction orientés de la même façon. C est en effet ce qu'on a trouvé jusqu'à présent dans la plupart des séries isomorphes étudiées, comme le montre le tableau suivant :

CaCO» (Calcite) 8 )

Fe- ,: ( +

NaAiO» 8 )

CaCO=^ (Âragonite) 8 ) , . .

KAzO^ 8 î ^'^">

y- ni'-'

K™. ! ^^ I 8 ( (tbû)

K» CrO» 8 )

Mg . ) ( 8 )

Zn . [ S0»,7aq ] 8 f (c6a)

Ni . ) ( z )

Ni. . j ClS2CdClM2aq j « j (boc)

Am*. ) (S

Na«,2C*H*0«,8aq j 8 ( ^^^^^

On ne peut pas cependant considérer cet accord entre les orientations de l'ellipsoïde magnétique des substances isomorphes comme un argument d'un poids décisif, car dans un très grand nombre de groupes iso-

CHAP. XIY. -PflÉNOMÈNES MAGNÉTIQOES. 545

morphes, le même accord existe entre les orientations des ellipsoïdes optiques. Les exceptions qu'on connaît pour ce dernier cas se multiplieraient peut-être aussi pour le magnétisme si nos connaissances n'étaient pas aussi bornées en cette matière. On peut cependant citer une exception, dans la série suivante :

Antimoine -f S

Arsenic : . — S

Bismuth — o.

Quoi qu*il en soit, il faut remarquer qu'il résulte du tableau précédent que deux substances isomorphes, l'une dia, Tautre para-magnétique, ont le même symbole, c'est-à-dire que les axes d'induction maxima sont orientés de la même façon dans les deux substances, quoiqu'ils correspondent à une répulsion maxima dans un cas, à une attraction maxima dans l'autre. Cela est bien d'accord avec les expériences faites sur des cylindres comprimés. Nous en conclurons que, pour comparer, comme nous allons le faire, la structure réticulaire avec Tellipsoïde d'induction, on peut faire abstraction du sens de l'action magnétique.

D'après la règle de Knoblauch et Tyndall, l'axe de plus petite induction c devrait toujours être perpendiculaire au clivage le plus facile. Voyons quelles sont les substances qui sont d^accord avec cette règle, et celles qui font exception.