CHAPITRE PREMIER

Action cliimiqiie de la lumière.

Préliminaires.

Quand on fait l'histoire d'nne substance en chimie, on est dans habitude d indiquer si elle éprouve ou non une action quelconque de la part de la lumière, snns chercher à se rendre compte des parties actives Ou *pecrre solairp »n..,..^^.. ...„ .. . V ^ ^'""^'^^

à l'effet produit, et nullement aux forces; cela se conçoit : l'étude de ces forces étant du domaine de la physique appliquée, exige des appareils , des détails d'expériences dont on ne s'occupe pas en chimie. Il importe cependant de connaître les parties actives du spectre solaire, dont les unes produisent des combinaisons , les autres des décompositions, si l'on veut interpréter les phénomènes chimiques, souvent si variés, auxquels la lumière solaire donne naissance. Les rayons solaires, et en général, les rayons lumineux, émanés d'une source quelconque, sont classés parmi les agents qui jouissent de la propriété de réagir chimiquement sur un certain nombre de corps dos trois règnes de la nature. La décomposition de quelques sels, la formation de plusieurs combinaisons, la coloration des végétaux, les couleurs si belles et si variées des fleurs, témoignent en laveur de Tintervention de l'agent chimique qui accompagne la radiation solaire. Lorsque les plantes ne sont pas soumises à rinducnce de la lumière, leurs tiges et leurs feuilles prennent une teinte jaunâtre annonçant un état de langueur, de dépérissement; elles s'étiolent enfin. Les animaux privés de la lumière languissent et périssent également, par suite de l'affai-

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blissement de tous leurs organes. La lumière possède donc une force qui vivifie la nature, et que nous allons chercherdans la radiation qui accompagne celle à lacfuelle nous devons le sentiment de la lumière proprement dite, de la lumière qui éclaire. En exposant les phénomènes relatifs à la décomposition de la lumière , nous avons montré l'existence de rayons jouissant, les uns de la propriété d'éeiairer, les autres d'échauffer, d'autres enfin produisant la phosphorescence. Mais la lumière possède encore des rayons agissant sur la eonstitution moléculaire des corps, ainsi que sur leur composition; peut-être existe-t-il encore d'autres rayonnements dont les propriétés ont échappé jusqu'ici à nos investigations. De même que i'on trouve, dans un faisceau de lumière solaire réfracté dans un prisme, un spectre lumineux, un spectre calorilique , un spectre phosphorogénique ; de même aussi on y trouve des spectres chimiques que^nous ferons connaître après l'exposé des phénomènes généraux relatifs à l'action chimi((ue de la lumière; car, avant tout, il faut avoir des moyens propres à mettre en évidence l'existence de ces spectres.

La plupart de ces phénomènes soiU tellement frappants, qu'ils oiU dû être remarqués depuis longtemps, même par les esprits les moin-; observateurs, et cependant ce n'est qu'en 1,55G que la science enregistra pour la première fois dans ses annales un fait beaucoup m.oins H'iino ..lo. 4- - 1 ; V '■'"'' -i." ---i=to dans la végétation

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gnt) laquelle noneit à la lumière. Plusieurs autres faits analogues

n^nça 1 étude seneuse de l'action chimique de la lumière qu'à l'époque

Imnir. -f r ' '""'^"" '''''-' "'•^'"' ^--bstaicesimpL s.onnables a la fixafon des images de la chambre obscure, qui venait detre découverte par Porta. Vinrent ensuite Wollaston et Ritter qui se I.vrerent à des recherches méthodiques et suivies sur les propnetes ch.muiues de la lumière, et mirent en évidence ce fait renLquable, que tous les rayons du spectre n'agissent pas uniformément

surles substances impressionnables. Diversphysiciensnetardèrentpas à s occuper de la même question ; les uns confu-mèrent les faits observes, d autres en ajoutèrent de nouveaux dont nous parlerons plus loin-

Substances et papiers sensibles.

Nous suivrons, pour l'étude des substances impressionnables et pour tout ce qui concerne l'action chimique de la lumière, Tordre que

M. Edmond Becquerel a adopté dans son exposé général de l'action chiiiiique d.- la lunrière; eu couséqueuce, nous diviserons ces bubstauces eu trois séries, suivant le mode d'action que leur fait subir la lumière solaire. Voici l'énoncé de chacun de ces modes :

l Modiiicaliûu piiysique des corps sans changement dénature;

2" Combinaison chimique de deux ou plusieurs corps;

3° Décomposition des corps, partielle ou totale, avec séparation des éléments ou formation de nouveaux composés.

1! csttres-imporîant de bien connaître les réactions que les rayons sol.iires font éprouver aux corps qui changent d'état sous leur influence, car ces corps sont les instruments eux-mêmes, si l'on peut s'exprimer ainsi, à l'aide desquels on analyse les effets produits.

\ous appellerons rayons chimiques les rayons qui produisent les réactions entre les éléments des corps; dans chaque cas particulier, on dira que telle ou telle substance est impressionnée par les rayons chimiques, et il est bien entendu que cela ne veut pas dire que ce sont les mêmes rayons qui agissent dans les différents cas.

Le tableau qui suit renferme les substances impressionnables, divisées en séries, d'après les trois modes d'action indiqués.

Tableau des principales substances impressionnables à la lumière.

V'^ Série. Corps qui éprouvent des modilications physiques sans changement de nature.

Phosphore.

Sulfate de nickel.

Séléniate de zinc.

Corps volatiles. 1 "^ " ,

( camphre, etc.

etc.

2<' SÉRIE. Corps dont la combinaison est effectuée sous l'iutluence solaire.

Chlore et hydrogène.

Chlore et substances hydrogénées de nature organique.

Brome et hydrogène.

Brome et substances hydrogénées.

Iode et substances hydrogénées.

Alcool et chlorures métalliques.

Résine de gaïac et oxygène , etc.

3" SÉRIE. Corps ou combinaisons détruites en partie ou en totalité par l'influence de la lumière.

Chlorure.

« , ■,, .1 Bromure.

Sels d argent. < ^ ,

lodure.

Nitrate, etc.

„ j Chlorure.

I Oxyde , etc.

Sels de platine. Chlorure , etc.

c , 1 ( Proto-chlorure.

Sels de mercure. ' ^

( Protoxyde.

Sels de plomb.

Quelques sels de fer. — Cyanure.

Acide chromique.

^ , , ,, (Protoxyde de chlore. Oxydesde chlore. , .^ ,,

( Acide chloreux.

Hydrogène perphosphoré.

Acide nitrique.

Couleurs végétales. — Destruction de la coloration.

Et cœtera.

V^ SÉRIE. Corps modifiés dans leur consiituUon sans changement

de nature.

Il y a plusieurs moyens de reconnaître quand un corps éprouve une modification dans l'arrangement de ses molécules; les plus directs sont en général le changement de couleur, vient ensuite le changement de système cristallin pour les corps cristallisés. Ces deux caractères vont nous servir de guides.

Le corps sur lequel le changement de couleur a été observé pour la première fois est le phosphore, et les modifications que ce corps éprouve sont très-remarquables. Ordinairement blanc, il prend une teinte de plus en plus foncée en passant du rouge au brun, suivant la nature des fluides dans lesquels il se trouve, bien que ceux-ci ne lui cèdent aucun de leurs éléments. Dans l'eau, il devient rouge quand on l'expose à la lumière ; dans différents gaz il perd sa force d'agrégation ; puis il se dépose sur les parois des vases une poussière très-tîne, dont la couleur varie .suivant la nature de ces gaz. La coloration est tellement indépendante des réactions chimiques exercées sur le phosphore par les corps avec lesquels il est en contact ,

qu'elle se produit aussi dans le vide barométrique , comme Vogel l'a observé; ce qui démontre que cette coloration est due à un nouvel ar^ rangement moléculaire qui ne peut être attribué qu'à l'action des rayons solaires.

Sulfate de nickel. — Ce composé cristallise dans le système prismatique. Si les cristaux restent quelque temps exposés à la lumière dans un milieu privé d'eau , puis après qu'on les brise, les fragments sont composés d'octaèdres à base carrée , n'appartenant plus au système cristallin primitif.

Séléniate de zmc. — Il éprouve des modifications semblables dans la même circonstance.

Ces deux derniers exemples suffisent pour montrer comment la lumière peut changer le mode de cristallisation. Citons des exemples d'un autre genre.

Ean; substances volatiles. — L'eau, le camphre, etc., dans des flacons bouchés à i'émeri et exposés inégalement à la lumière, se déposent en cristaux ou en gouttelettes sur la portion de la paroi la plus éclairée. Ce phénomène est resté jusqu'ici sans explication; nous nous bornons à !e signaler.

On voit donc par ce qui précède que les rayons solaires peuvent agir sur les corps pour leur faire éprouver des changements moléculaires, sans perte ni augmentation d'éléments. Il est probable que d'ici à peu de temps ces faits seront beaucoup mieux connus , parce que l'on étudie maintenant méthodiquement l'action chimique de la lumière solaire.

S*" SÉRIE. Corps dont la combinaison s'effectue sous Vinfluence

solaire.

Les combinaisons de deux ou plusieurs corps se reconnaissent à divers caractères, soit au changement de couleur des corps en présence, soit à l'état cristallin du composé, soit aux nouvelles propriétés physiques et chimiques qu'acquiert ce dernier, soit enfin aux effets électriques produits, et reconnus à l'aide du multiplicateur dans des circonstances où tout autre moyen serait impuissant pour constater des réactions chimiques.

Dans la plupart des cas, il peut y avoir complication d'effets, par suite des rayons calorifiques qui accompagnent également la lumière. Beaucoup de reactions s'opèrent effectivement sous l'une et l'autre influence. Pour simplifier la question et se mettre hors de l'influence des

rayons calorifiques, on opère à la lumière diffuse ((ui est privée sensiblement de ces rayons. Il est d'autant plus important d'en agir ainsi, qu'il y a des cas où l'action caloriliquede la lumière exerce une action inverse de celle que produisent les rayons chimiques que renferme la lumière.

Chlore et hi/dro(/ène{U Cl). Cette combinaison est la plus remarqua • ble, en raison de la promptitude de l'action; il suffit, en effet, d'exposer à la lumière directe le mélange de ces deux gaz pour qu'il détone et produise de l'acide chlorhydrique. A la lumière diffuse cette combinaison s'effectue lentement. Viennent ensuite les corps hydrogénés et le chlore , qui , en raison de la grande affinité de l'hydrogène pour celui-ci, sont décomposés. Dans ce cas, le chiore se substitue en proportions atomiques égales a l'hydrogène, et il en résulte généralement un nouveau composé, possédant des propriétés analogues à celles du composé primitif.

Le chlore et le gaz des marais (C" H ®). A l'obscurité, aucun effet; à la lumière diffuse, action lente; à la lumière solaire, action vive, détonation. Il y a formation de chloroforme, C'' H' Cl". Il se forme successivement les produits C"* H' Cl% C* H^ CH, C^ H^ Cl", et enfin avec des excès de chlore , il se produit du chlorure de carbone C^ Cl *.

Chlore et (jaz oléfiant (C* H* ). Aucune action à l'ombre; à la lumière diffuse, action assez rapide; a la lumière solaire, action rapide sans détonation. Quand on prend des volumes égaux des deux gaz , il se forme un composé, la liqueur des Hollandais, dont la formule est G** H* Cl 4, ou mieux, d'après ses réactions , C^ H' CP -4- Cl - H% etc.

Ensuite, par l'action prolongée du chlore, on a les différents produits, obtenus par M. Regnault, C« H 4 CL i + CI' H^; C H^ Cl6 4- CP H% et enfin C® Cl'% le sesqui-cblorure de carbone.

Brome et gaz des marais. Action presque nulle au soleil. Le brome, l'iode et le fluor se comportent, sous l'influence de la lumière solaire , à l'égard de l'hydrogène, comme le chlore, avec cette différence, toutefois , que les effets ne sont pas aussi forts. L'iode est celui qui agit le moins énergiquement; quant au fluor, n'ayant pu encore l'isoler, on n'a pu étudier son action.

Brome et gaz oléfiant (C* W ). Action du même ordre qu'avec le chlore.

Iode et gaz des marais (C^ H^). Aucun effet.

Iode et gaz oléfiant [i^' H*). Action faible; il se forme un produit analogue à la liqueur des Hollandais et qui est facilement décompose , soit par la chaleur, soit spontanément.

Le chlore et la benzine (C* H'^). A l'obscurité, aucun effet ; à la lumière diffuse, action lente; à la lumière solaire, action plus vive. Il y a formation du composé Q' H'^ Cl", c'est-à-dire C^'- H'' d'+Cl" H^

Le chlore et la naphtaline (G'"H''). A l'obscurité, il y a probablement action ; à la lumière diffuse comme au soleil , action vive, dégagement abondant de gaz hydrogène , et formation d'une série de produits qui dérivent de la naphtaline par substitution.

Différents hydrogènes carbonés liquides et volatils ; tous ces corps éprouvent de la part du chlore une action analogue à celle de la naphtaline.

Le chlore et T acide acétique (G^ H/^ 0^ -f-H' 0). A l'obscurité, aucun effet; à la lumière solaire, action très-vive et formation d'un produit représenté par G* Gl'"' 0^+ H' 0, et qu'on a appelé acide chloracétique.

Le chlore et l'eau, k l'obscurité, ancun effet; à la lumière diffuse, action lente; à la lumière solaire, action plus rapide; dans les deux cas, l'eau est en partie décomposée : il se forme de l'acide chlorhydrique, de l'acide chlorique, et il se dégage de l'oxygène.

Le chlore et Véther sulfurique (C* H'° 0 ou G® H* +H' 0). A l'obscurité l'action n'a pas été examinée; à la lumière diffuse, action assez vive, élévation de température et formation d'un produit qui n'est pas altéré par le chlore, quelle que soit la durée de l'action, et dont la composition est G* H" 0 Cl ^.

Quatre atomes d'hydrogène ont donc été remplacés par quatre atomes de chlore. A la lumière solaire ordinaire, action énergique et formation d'un produit final dont la composition est C^ Cl'" 0 : tout rhydrt>gène est remplacé par du chlore. Mais le chlore et l'éther, à ime forte insolation, donnent lieu au composé C^CL" dans lequel non-seulement tout l'hydrogène, mais môme tout l'oxygène, sont remplacés par du chlore.

Alcool et chlore. Réaction lente à la lumière diffuse, mais qui devient très-vive au soleil. Il se forme des produits qui, jusqu'ici, n'ont pas été examinés.

Si l'on fait passer des bulles de chlore dans de l'alcool saturé de chlore, reiifermédans un flacon exposé au soleil, à chaque bulle de ciilore qui sort du tube il y a détonation, formation d'acide chlorhy- (Irique et dépôt de charbon.

Chlore et acide cijanhi/drique. Réaction sous l'inlluence solaire ; production d'acide chlorhydrique et de perciilorure de cyanogène.

Alcool cl chlorures mrlalliques. Les chlorures ((ui peuvent être dé-

composés sont ceux qui peuvent passer à un état de chiorin-ntioQ moindre en perdant une portion de leur chlore : le perchlorure.de fer est dans ce cas ; dissous dans l'alcool et ej^Lposé aux rayons solaires, il laisse déposer de l'oxyde de fer; l'alcool se décolore, et il se- forme de l'éther. Le perchlonire de fer agit également sur l'éther sous l'influence de la lumière.

Résine de gaïac. Sa coloration est très-curieuse à examiner; si l'on imbibe une feuille de papier d'une solution alcoolique de cette résine, il paraît jaunâtre à l'obscurité, change de couleur à la lumière, devient \ert, vert bleuâtre, puis bleu. Wollaston a trouvé que les rayons les plus réfrangibles étaient les plus propres à lui donner la teinte bleuâtre, tandis que les moins réfrangibles étaient les plus aptes à lui rendre la teinte jaunâtre primitive, teinte que la chaleur lui restitue également.

M. Biot a simplifié l'étude de ce phénomène [Comptes rendus^ 22 avril 1830). Suivant lui, les effets proviennent d'une illusion d'optique. La matière impressionnable se compose de deux substances bien différentes : l'une, rouge jaunâtre, soluble dans l'eau et dans l'alcool, n'est pas altérée par la lumière; l'autre , soluble seulement dans l'alcool, est presque incolore, et passe rapidement au bleu sous l'influence des rayons chimiques. On sépare ces deux substances par la chaleur de la manière suivante : on fait bouillir le bois ou !a résine d'abord dans l'eau, pour enlever la matière jaune, ensuite dans l'alcool, pour avoir la matière impressionnable. Nous reviendrons sur cette matière en parlant des papiers impressionnables; en attendant, il est facile de prouver que l'effet mentionné plus haut est dû à l'oxydation de la résine de gaïac; car tous les corps oxydants, tels que le chlore, le brome, etc., lui donnent cette couleur sous l'influence [de la lumière; ce second agent produit donc la combinaison d'une substance contenue dans la résine avec l'oxygène de Tair, combinaison qui est l'acide gaïacique de MM. Pelletier et Deville.

3*^ SÉRIE. — Corps ou combinaisons détruites en partie ou en totalité sous l'influence des rayotis solaires.

Sels d'argent. L'action de la lumière est très-vive sur ces sels, et les changements qu'ils subissent sont faciles à reconnaître," surrouî dans les sels neutres qui noircissent promptement.

Chlorure d'argent (Ag Cl *). Il est blanc éclatant; mais l'action con-

tinue (le la lumière solaire ou diffuse lui enlève une portion de son chlore; de sorte que, au bout de quelque temps, il ne reste plus qu'un composé que Ton suppose avoir pour formule Ag Cl , qui est d'un noir fauve. Quoi qu'on ait fait pour expliquer cette réaction, on ignore si c'est un protochlorure ou bien un mélange d'argent métallique et de chlorure Ag CP. Cependant on serait assez disposé à adopter la formule Ag Cl , depuis que l'on est parvenu à obtenir ce sel en traitant l'argent métallique avec du bichlorure de cuivre, qui lui cède une portion de son chlore pour se changer lui-même en protochlorure.

Wohler émit une opinion semblable, et obtint le même résultat en exposant le mellitate d'argent à 100" à l'action du gaz hydrogène pur; pendant cette réaction , ce sel change de couleur, devient noir, soluble dans l'eau qu'il colore en jaune rougeâtre foncé. Il y a, par suite, formation d'eau, dépôt d'argent, et la dissolution devient acide; le sel perd une partie de son poids, correspondant à la moitié de l'oxygène de l'oxyde d'argent ; ce résultat indique la formation d'un protoxyde d'argent Ag' 0. La potasse précipite une poudre noire considérée par Wohler comme un protoxyde d'argent, mais qui, cependant, pourrait être un mélange de deutoxyde et d'argent métallique. L'acide chlorhydrique précipite , une matière brune correspondant au protoxyde, et que l'on a considérée comme un protochlorure, quoiqu'on puisse aussi le regarder comme un mélange de chlorure et d'argent. D'un autre côté, comme dans la réaction de l'ammoniaque sur le composé formé à la lumière, on obtient de l'argent métallique dans un grand état de division, et du chlorure d'argent qui se dissout, quelques chimistes ont cru devoir en inférer que la lumière ne changeait pas le chlorure d'argent en protochlorure; mais il est probable que la formation de ce protochlorure a lieu. Le chlorure d'argent blanc est soluble dans les clïlorures alcalins ainsi que dans l'hyposulfite de soude qui en dissout une plus grande quantité; propriété dont on tire partie en photographie. Le protochlorure éprouve de la part de ces composés la même action qu'avec l'ammoniaque; il y a précipitation d'argent métallique et dissolution de chlorure blanc.

Bromure cVurynil (Ag Br"). Ce sel, préparé par voie de double décomposition, se comporte à la lumière comme le chlorure; seulement, l'effet est plus rapide. La coloration est noir-verdàtre.

lorlure d'argent. Ce sel, obtenu par double décomposition, est jaunâtre, peu impressionnable a la lumière; mais mêle au nitrate d'argent, il le devient a un très-haut degré. On a, dans ce cas, un exemple de deux substances qui, peu impressionnables par elles-mêmes, le de-