CHAPITRE VII

ACTIONS MOLÉCULAIRES DES LIQUIDES

72. Tension des liquides à leur surface. — Jusqu'ici nous avons étudié l'influence de la pesanteur sur les liquides , sans avoir égard aux actions mutuelles des molécules liquides les unes sur les autres. Or toute molécule prise dans l'intérieur d'une masse liquide est attirée dans toutes les directions par les molécules voisines; mais, comme ces attractions sont égales entre elles, elles se font équilibre deux à deux, en sorte qu'une molécule située dans l'intérieur du liquide se comporte exactement comme si les attractions moléculaires dont nous parlons n'existaient pas. Il n'en est pas de même des molécules placées à la surface libre du liquide : celles-ci sont attirées d'un côté seulement, du côté qui regarde l'intérieur du liquide; aucune forcené les sollicite à aller dans le sens opposé. Il en résulte que la surface libre des liquides est soumise à l'action d'une force dirigée de l'extérieur à l'intérieur et qui a pour effet d'exercer une pression sur le liquide ; c'est cette pression qui porte le nom de tension superficielle des liquides.

l F. MONOYElt. Recherches expérimentales sur l'équilibre et la locomotion chez les poissons (Annales des sciences naturelles [5] Zoologie, YI, p. 5, juillet 18GG).

ACTIONS MOLÉCULAIRES DES LIQUIDES

L'existence de cette tension donne l'explication d'un phénomène bien connu : lorsqu'un liquide renferme des bulles de gaz, il arrive souvent que ces bulles, au lieu de se dégager pour se répandre dans l'atmosphère , se rassemblent audessous de la couche liquide la plus superficielle ; le gaz, malgré sa tendance à s'échapper au dehors, est retenu par la tension de la couche superficielle.

[La tension des liquides à leur surface est donc un effet de leur cohésion , c'est-à-dire de l'attraction des molécules liquides les unes à l'égard des autres. C'est aussi à cette tension superficielle qu'est due la forme sphérique que prend une masse liquide soustraite à l'action de la pesanteur et entièrement libre; les globules de graisse qui nagent dans le lait réalisent ces conditions.

L'étude des figures d'équilibre des liquides soustraits à l'action de la pesanteur est devenue entre les mains de Plateau le point de départ de recherches extrêmement curieuses.]

73. Adhésion des liquides aux corps solides. — L'action de la pesanteur sur les liquides est aussi modifiée par les'phénomènes qui se manifestent au contact des liquides avec les solides ou des liquides les uns avec les autres.

Tous les corps solides sans exception exercent sur les liquides une attraction dont la grandeur dépend à la fois de la nature du solide et de celle du liquide avec lequel il est mis en contact. [L'attraction dont il s'agit est appelée adhésion , tandis qu'on réserve le nom de cohésion à la force attractive qui s'exerce entre les molécules d'une même substance.]

Au point de vue des effets déterminés par le jeu simultané de l'adhésion et de la cohésion, il y a lieu de distinguer deux cas essentiellement différents. L'attraction du corps solide pour le liquide peut être plus grande ou plus petite que la cohésion du liquide : dans le premier cas, le solide est mouillé par le liquide ; dans le second cas il ne l'est pas. Le bois et le verre, par exemple, exercent sur l'eau une attraction plus forte que ne l'est la cohésion des molécules aqueuses ; aussi une baguette de verre qu'on plonge dans l'eau et qu'on en retire ensuite entraîne-t-elle avec elle des gouttes de ce liquide : ici l'attraction exercée par le verre sur les molécules aqueuses- l'emporte non-seulement sur la cohésion du liquide, mais encore sur l'action de la pesanteur. Le mercure à l'état de pureté parfaite ne reste attaché ni au bois ni au verre ; il adhère, au contraire, au cuivre et à l'or.

On a vu , § 66 b , que la surface libre d'un liquide au repos et soumis à l'action seule de la pesanteur est horizontale ; cette loi éprouve des écarts remarquables , quand intervient l'influence de l'adhésion des molécules liquides pour une substance solide. Ce n'est que très-rarement que la surface d'un liquide est parfaitement horizontale dans les points où elle est en contact avec la paroi verticale d'un corps solide ; l'horizontalité ne peut avoir lieu dans la région sus-indiquée que si l'adhésion du liquide pour le solide est exactement égale à la moitié1 de la cohésion des molécules liquides les unes pour les autres.

' Le texte allemand dit que l'horizontalité a lieu quand V adhésion est exactement éyale à la cohésion. En énonçant cette proposition , l'auteur nous semble avoir commis une inadvertance : il n'a pas pris garde qu'il parlait d'un liquide en contact avec la paroi verticale d'un vase. Clairault a démontre" mathématiquement que, dans ce cas, la cohésion du liquide doit être double de sa force d'adhésion au solide, pour quo le niveau reste horizontal . p jj

122 DE LA PESANTEUR

Quand la force d'adhésion a une valeur plus grande, le liquide mouille le solide cl son niveau s'élève contre la paroi de ce dernier, en formant un ménisque concave, comme on le voit dans la Fig. 54 aux points F, G, D, E. Lorsqu'au contraire la cohésion est supérieure au double de la force d'adhésion, le liquide ne mouille pas le solide ; sa surface s'en écarte et se déprime de manière à devenir convexe ; c'est ce que montre la Fig. 55. L'eau l'enfermée dans un vase de verre ou de bois nous offre un exemple de liquide donnant naissance à un ménisque concave : le mercure, dans les mêmes circonstances, a une surface convexe.

73". Phénomènes capillaires et lois de la capillarité. — Ces changements de forme qu'éprouve la surface des liquides aux points où elle touche à des parois solides concourent, avec la tension superficielle, à modifier d'une manière remarquable les conditions d'équilibre qui président aux hauteurs des liquides dans les vases communiquants. Considérons, par exemple, ce qui arrive quand un liquide se trouve renfermé entre deux parois solides assez rapprochées l'une de l'autre pour que dans l'intervalle tout entier la surface

liquide soit courbe; tel est le cas des portions CD et LK de liquide représentées dans les Fig. 54 et 55.

On conçoit aisément que la tension superficielle varie suivant que la surface du liquide est horizontale, convexe ou concave. S'il s'agit d'un ménisque concave tel que CD (Fig. 54) , on démontre que la tension superficielle y est moins considérable qu'elle ne l'est dans le cas d'une surface horizontale : les molécules liquides qui s'élèvent le long des parois du tube CDPQ exercent sur les molécules sous-jacentes une attraction dirigée en sens contraire de celle qui est déterminée par les molécules situées au-dessous de la surface ; cette dernière force se trouve ainsi en partie neutralisée et il en résulte une diminution correspondante de la tension superficielle. Dans un ménisque convexe, tel que LK (Fig. 55), la tension superficielle est, au contraire, augmentée; car, dans ce cas, les molécules placées sur les côtés de la surface convexe agissent dans le même sens que la cohésion du liquide. Quant à la tension superficielle du liquide placé en dehors du tube , elle n'est pas sensiblement modifiée, puisque la surface y est presque partout horizontale.

Cela posé, considérons deux systèmes de vases communiquants formés par la réunion d'un tube à large section A ou A', avec un tube capillaire B ou B' (Fig. 56 et 57). Dans les tubes larges A et A', où le niveau du liquide est en majeure partie horizontal, nous pouvons négliger l'influence de la courbure de la surface sur la tension superficielle. Il n'en est pas de même dans les tubes capillaires B et B' : là on doit s'attendre à ce que la tension superficielle soi l notablement modifiée, car la surface liquide y est courbe dans sa totalité, Il en

Fig. 54. — Ménisque concave d'un Fig. 55. — Méuisque convexe d'an liquide qui mouille les parois liquide qui ne mouille pas les du tulie. parois du tube.

ACTIONS MOLÉCULAIRES DES LIQUIDES. 1.23

résulte que la tension superficielle est plus faible en B qu'en A, puisque -le ménisque du tube B esl concave' ; qu'elle est, au contraire, plus forte en B' qu'en A', le ménisque du tube B' étant convexe. Cette différence de tension Intre les surfaces du liquide dans les deux luîtes communiquants d'un même Système a nécessairement pour effet de modifier les conditions d'équilibre auquel est assujetti le niveau du liquide dans les vases communiquants où la pesanteur seule intervient pour en régler les hauteurs.

Dans le tube capillaire B (Fig. 56) la pression hydrostatique est moindre que dans le tube large A, pour une même

hauteur de colonne liquide, puisque la Fiç. 50. -Ascension de Fig. 57. -Dépression du ... * . ,., 1 l'eau dans un tube ca- mercure dans un tube

tension superficielle est plus petite dans piI1aire. capillaire, le premier tube que dans le second ; par

conséquent, pour qu'il y ait équilibre, il faut que le niveau du liquide soit plus élevé en B qu'en A. La différence des niveaux doit s'établir en sens inverse dans le système A' B' (Fig. 57), où la tension superficielle du liquide esl plus forte dans le tube capillaire. L'eau renfermée dans un système de tubes de verre représente le cas de la Fig. 56 ; en remplaçant l'eau par du mercure , on réalise lès conditions de la Fig. 57.

On observe des phénomènes du même genre , quand un liquide se trouve interposé entre deux lames solides très-rapprochées l'une de l'autre : si le liquide mouille les lames, il s'élève dans leur intervalle jusqu'à une certaine hauteur; dans le cas contraire, sa surface s'abaisse au-dessous du niveau extérieur.

[L'ascension ou la dépression des liquides dans les tubes capillaires est régie par la loi de Jurin , qu'on peut énoncer de la manière suivante :] Pour un même liquide et pour des tubes formés de la même substance, la, différence de hauteur des niveaux du liquide dans le tube capillaire et à l'extérieur est en raison inverse du diamètre du, tube [tant que ce diamètre ne dépasse pas 2 millimètres].

Dans le cas où il s'agit de lames plongées dans un liquide, la différence de hauteur des niveaux dans l'intervalle des lames et à V extérieur est en raison inverse de la, distance qui sépare les parois de ces lames.

fil importe toutefois de remarquer que, si le liquide mouille le tube ou la l une, son ascension est indépendante de la nature du corps solide.]

74. Dissolution. Coefficient de solubilité. — Nous avons expliqué les phénomènes de capillarité, en nous basant sur le rapport existant entre la cohésion des liquides et. leur force d'adhésion aux corps solides. Or il peut arriver qui l'attraction du liquide sur le solide soit assez énergique pour vaincre la cohésion du corps solide lui-même ; lorsque ce cas se présente, le corps solide se dissout dans le liquide, c'est-à-dire que les molécules du solide se séparent les unes des autres, et se mêlent aux molécules liquides pour former un tout

DE LA PESANTEUR

homogène qui se présente à l'état liquide. [En un mot, le corps solide change d'état ; le changement d'état qui s'accomplit dans ces conditions porte le nom de dissolution, et la masse liquide qui en résulte est ce qu'on appelle une solution.]

Quand une substance solide se dissout dans un liquide, il arrive un moment où l'équilibre s'établit entre les molécules du corps soluble et celle du dissolvant et où le liquide refuse de liquéfier de nouvelles quantités du solide ; on dit alors que le liquide est saturé, et le rapport entre la quantité maximum de substance dissoute et la quantité du dissolvant sert de mesure à ce qu'on appelle la capacité de saturation du liquide [ou le coefficient de solubilité du solide par rapport au liquide considéré]. La capacité de saturation varie avec, la nature du* liquide et avec celle de la substance dissoute : [ainsi, pour saturer à froid 100 parties d'eau, il faut 300 parties de sucre de canne et seulement 3,3 de chlorate de potasse ; 100 parties de glycérine sont saturées par 40 parties de sucre, mais dissolvent plus de 10 parties de chlorate de potasse.] La capacité de saturation dépend aussi de la température, mais suivant un rapport qui n'est pas constant; elle augmente,, en général, avec la température ; toutefois il y a quelques substances dont la solubilité diminue de nouveau à partir d'une certaine température déterminée ; nous reviendrons sur cette question dans l'étude de la chaleur (voy. liv. V, chap. 2).

La dissolution des corps est un phénomène très-voisin de la combinaison chimique ; elle s'en distingue par ce fait qu'elle ne s'opère pas suivant des proportions définies et fixes ; mais elle présente un caractère qu'on retrouve dans la combinaison chimique, et qui consiste en ce que le volume de la solution n'est pas égal à la somme des volumes du dissolvant et de la substance qui s'y est dissoute ; le volume de la solution est presque toujours plus petit, de sorte que le poids spécifique excède d'une quantité appréciable la moyenne des poids spécifiques des corps qui concourent à former la solution. Ce résultat prouve que, dans le phénomène de la dissolution, les molécules du solide et celles du liquide se rapprochent, sous l'influence de leurs attractions réciproques, de manière à être plus près les unes des autres que ne l'étaient primitivement les molécules du dissolvant ; d'où l'on est en droit de conclure que l'attraction exercée par le liquide sur le solide est supérieure non-seulement à la cohésion de ce dernier, mais encore à celle du liquide lui-même.

74a. Imbibition. ■ — Il existe un certain nombre de substances solides qui , placées en présence de liquides déterminés , manifestent des phénomènes un peu différents de ceux que nous avons rapportés à la capillarité et à la dissolution. C'est ce qui arrive, notamment pour des substances de nature organique, quand la force avec laquelle leurs molécules sont attirées par le liquide n'est pas suffisamment énergique pour détruire entièrement leur cohésion et pour les faire passer à l'état liquide ; deux cas peuvent alors se présenter : ou bien les molécules liquides pénètrent dans les interstices moléculaires de la substance solide et y sont retenues ; c'est en cela que consiste Vimbibition ; ou bien le corps solide se désagrège en particules plus eu moins ténues qui se disséminent dans l'intérieur de la masse liquide pour constituer ce qu'on appelle une solution imparfaite. On peut considérer ce genre de solution comme

ACTIONS MOLÉCULAIRES DES LIQUIDES

un mélange d'une certaine quantité de liquide pur avec des particules Solides imbibées de ce même liquide.

Tous les tissus organiques, à l'exception du tissu graisseux, possèdent la propriété de s'imbiber d'eau. Certains produits du règne végétal et du règne animal forment avec l'eau des solutions imparfaites; l'amidon, la gomme, le I ilanc d'oeuf sont dans ce cas.

75. Diffusion des liquides. — Les attractions qui s'exercent entre les molécules des solides et celles des liquides peuvent aussi se manifester entre les molécules appartenant à des liquides différents. On dit de deux liquides qui jouissent de cette propriété qu'ils sont miscibles l'un avec l'autre : l'eau, par exemple, est miscible avec une solution de sel marin, ou avec l'alcool, mais elle ne se mélange ni avec l'huile ni avec le mercure.

Pour- mesurer l'intensité de la force avec laquelle les molécules de deux liquides s'attirent mutuellement, on met ces liquides en contact l'un avec l'autre et on détermine le temps qu'ils emploient à former un mélange parfaitement homogène ; la vitesse avec laquelle les différents liquides se mélangent les uns avec les autres.se nomme leur vitesse de diffusion. En procédant ainsi, on a trouvé que la vitesse de diffusion entre l'eau et les solutions des différents sels varie notablement suivant la nature de la solution saline , mais que pour un même sel elle augmente avec la richesse de la solution, c'est-à-dire que, à égalité de température, la quantité de sel qui, dans un temps donné, abandonne sa solution primitive pour se diffuser clans l'eau est proportionnelle au degré de concentration de la solution saline.

[Sous le rapport de leur miscibilité réciproque, les liquides se divisent en deux classes : les uns sont miscibles en toutes proportions; les autres, au contraire, ne le sont qu'entre certaines limites. L'eau et l'alcool, par exemple, se mélangent en toutes proportions ; il en est de même de l'alcool et de l'éther. Mais l'eau ne dissout que des traces d'éther (1 partie d'èther pour 9 parties d'eau) ; le chloroforme est aussi un peu soluble dans l'eau.]

76. Diffusion des liquides à travers des cloisons poreuses. Endosmose. — Il arrive fréquemment que deux liquides miscibles soient séparés l'un de l'autre par une cloison solide , perméable au moins à l'un d'eux ; la présence de celte cloison poreuse est une cause de complication qui imprime un caractère particulier aux phénomènes de diffusion opérés dans ces conditions. Ici, en effet, le mélange des liquides ne dépend pas seulement de l'attraction mutuelle de leurs molécules ; il est aussi subordonné à l'affinité de chacun de ces liquides pour la substance de la cloison. Si les liquides ne sont pas miscibles l'un avec l'autre, c'est-à-dire, s'ils ne s'attirent pas mutuellement, leur diffusion n'est pas plus possible à travers une cloison poreuse qu'elle ne l'est, quand ces liquides sont en contact immédiat par leur surface de séparation ; si, au contraire, les liquides sont susceptibles de se mélanger, leur diffusion s'opère, mais avec des modifications qui résultent de l'interposition du diaphragme poreux. Les phénomènes qui se manifestent dans ces conditions sont connus, depuis Dutrochet, sous le nom à.' endosmose, [ou d'une manière plus générale, sous celui d'osmose (Graham)].

Aperçu général des phénomènes d'endosmose. — Dans la simple diffusion.

les liquides en présence échangent entre eux des quantités respectivement égales de leurs principes constituants, en sorte que le volume de chacun des liquides évalué à partir de leur surface primitive de séparation reste toujours constant. Il n'en est pas de môme dans l'osmose : celui des deux liquides qui a le plus d'affinité pour la cloison poreuse la traverse en plus grande proportion el détermine un changement correspondant dans le rapport des volumes de liquide qui se trouvent distribués de part et d'autre de la cloison, quand l'équilibre s'est établi. Si, par exemple, de l'eau et de l'alcool sont séparés par une membrane de caoutchouc, la quantité d'alcool qui traverse cette cloison pour se diffuser dans l'eau est plus abondante que la quantité d'eau qui passe dans le compartiment de l'alcool , parce que le caoutchouc est mouillé par l'alcool et ne l'est pas par l'eau. Les deux mêmes liquides sont-ils séparés par la vessie d'un animal, c'est, au contraire, l'eau qui, ayant plus d'affinité pour cette membrane que n'en a l'alcool, la traverse en plus forte proportion. Les tissus animaux, à peu d'exceptions près, possèdent tous la propriété d'être imbibés par l'eau ; aussi ont-ils pour effet habituel de favoriser le transport de l'eau toutes les fois qu'ils servent de cloison de séparation entre ce liquide et des solutions susceptibles de se mélanger avec l'eau.

Les phénomènes d'osmose jouent un rôle capital en physiologie dans l'absorption des produits de la digestion et dans les échanges de matériaux qui constituent la nutrition des tissus ; aussi convient-il de donner quelque développement à l'étude de l'endosmose1.

[Équivalent endosmotique. — Quand on veut comparer entre eux différents liquides au point de vue de leur diffusibilité au travers des membranes organiques , il est nécessaire que les conditions qui , telles que la température et la nature de la membrane, influent sur la diffusion, restent toujours les mêmes ; les liquides seuls doivent varier ; encore faut-il avoir soin de rapporter toutes les expériences à un seul et même liquide pris comme terme de comparaison , puisque le pouvoir diffusif dépend de la nature des deux liquides en présence ; l'eau a été choisie pour servir de substance étalon.

Pour étudier les phénomènes d'osmose dans leur plus grande simplicité , il faut donc opérer toujours à la même température avec la même membrane et. faire diffuser dans l'eau le liquide osmogène.

Dans ce but, on place le liquide à étudier dans un tube dont l'orifice inférieur est fermé par une membrane et plonge légèrement clans l'eau d'un réservoir. Un appareil ainsi disposé porte le nom d,endosmo)nî'(rc. Or, tant que la concentration du liquide osmogène reste sensiblement la même et que la proportion de substance dissoute qui a passé dans le réservoir extérieur est insignifiante, il y a un rapport constant entre le poids de Veau qui pénètre dans l'intérieur de V endosmometre et le poids de la substance dissoute qui en sort.

On appelle équivalent endosmotique d'un corps la quantité d'eau qui se substitue ainsi par voie d'osmose à un gramme de cette substance.

1 L'auteur renvoie, pour cette étude, à son Traite de physiologie de Vhommc (voy. WUNDTj Lehrbuch der Physiologie des Mensehen, §§ 27-34, 2e édit. Erlangen 18G8). Les détails quo nous plaçons entre crochets sont en majeure partie, une traduction libre et résumée de ces paragraphes du Traite' de physiologie de vnmdt.

ACTIONS MOLÉCULAIRE S DES LIQUIDES

A \ ce les membranes animales, l'équivalent endosmotique est le plus souvent supérieur à l'unité, c'est-à-dire que la quantité d'eau qui remplacé le corps osmogène dans l'endosmomètre est plus grande que Le poids de ce corps; parfois aussi elle n'en est qu'un fraction. Dans le premier cas l'osmose est dite positive) dans le second elle est négative.

L'équivalent endosmotique d'un corps dépend: 1" de sa nature chimique ; 2° du degré de concentration de sa solution. Jolly, qui a eu le premier l'idée de l'équivalent endosmotique, admettait qu'il est indépendant de la concentration des liqueurs ; Ludwlg a montré par l'expérience que cette hypothèse est erronée. Pour la plupart des solutions des corps dont l'osmose est positive , l'équivalent endosmotique augmente de valeur avec le degré de la concentration ; il varie en sens inverse quand l'osmose est négative. Mais ces variations suivent une marche très-lente, tant qu'on ne dépasse pas la limite à partir de laquelle le corps qui se diffuse perd son eau de cristallisation ou d'hydratation. Ainsi, d'après Eckhard, une solution contenant 4,6 °/0 de chlorure de sodium possède un équivalent endosmotique égal à 1 ,5 ; si la proportion de sel est 11,1 %, l'équivalent s'élève à 2,3 ; il devient égal à 3 quand la concentration de la liqueur est de 26,5 °/0. L'équivalent endosmotique de l'hydrate de potasse égale 200 (Jolly) ; celui de l'acide sulfurique monohydraté est 0,35 (Jolly). Pour le sulfate de soude, l'équivalent diminue, quand la concentration augmente, bien que ce sel ait une osmose positive (Ludwig).

Vitesse de diffusion dans l'osmose. ■ — La vitesse avec laquelle s'effectue l'échange entre l'eau pure et une substance dissoute est constante , aussi longtemps que la concentration de la solution reste la même, que l'eau conserve sensiblement sa pureté et que la température ne varie pas.

Les vitesses de diffusion des différents corps, à travers des cloisons poreuses, sont indépendantes des rapports qui existent entre leurs équivalents endosmotiques ; mais elles sont en relation avec la solubilité du corps considéré et avec sa composition chimique. La vitesse de diffusion augmente en même temps que la solubilité des corps ; des substances voisines sous le rapport chimique possèdent des vitesses de diffusion peu différentes les unes des autres. En outre, le degré de concentration de la liqueur a une influence marquée, la vitesse de di (fusion augmentant plus rapidement que la proportion de matière dissoute ne croit. Dans l'osmose qui s'opère entre l'eau et une solution saline, la vitesse avec laquelle les molécules de sel se dirigent vers l'eau est d'autant plus grande que la solution saline est plus concentrée ; il en est de même de la vitesse du courant qui entraine les molécules d'eau vers la solution ; mais l'accélération de ces deux courants n'est pas la môme; elle est plus; grande pour celui qui va de l'eau vers la solution saline que pour celui qui marche en sens opposé. On voit par là que * plus une solution est concentrée , plus la proportion d'eau qui dans un temps donné traverse une cloison poreuse pour se mêler au sel est considérahle.

Ainsi s'explique le fait indiqué plus haut, à savoir que l'équivalent endosmotique croit avec la concentration de la liqueur.

DlFFl SI ON KNTItE DES SOLUTIONS DE COMPOSITION ET DE CONCENTRATION DIF- FÉRENTES. — Quand la diffusion à travers les membranes s'opère non plus

DE LA PESANTEUR

entre une solution et l'eau pure, mais entre deux solutions différentes, les phénomènes osmotiques dépendent d'une part du degré de concentration des deux licmeurs, d'autre part de la nature chimicme des corps dissous.

L'influence de la concentration entre seule en jeu, du moment qu'on fait diffuser deux solutions renfermant le môme corps, mais en proportion différente. Dans ce cas, la proportion de substance dissoute diminue dans la liqueur la plus concentrée, pendant qu'elle augmente dans la solution la plus étendue; en même temps, il se produit un changement de volume, comme cela a lieu quand l'osmose s'effectue entre une solution saline et l'eau pure ; mais la variation de volume est moins rapide avec deux solutions. Si on maintient constant le degré de concentration de chacune des liqueurs, l'échange qui s'opère à travers la cloison poreuse entre les principes constituants de ces solutions ne varie pas non plus : chaque unité de poids de sel qui , dans un temps donné, passe de l'une des solutions dans l'autre, est remplacée par une quantité déterminée d'eau, et le rapport des quantités pondérables d'eau et de sel qui se substituent ainsi l'une à l'autre est à peu près le même que si l'osmose avait lieu entre la solution la plus concentrée et de l'eau pure ; dans ces conditions , l'équivalent endosmotique reste donc sensiblement constant. D'autre part, la vitesse avec laquelle s'opère la diffusion croît en raison inverse de la différence qui existe entre les degrés de concentration des deux solutions en présence.

Lorsqu'on soumet à l'endosmose deux solutions renfermant des substances de nature chimique différente , l'échange entre les principes dissous s'effectue d'autant plus rapidement que ces substances ont une plus grande affinité chimique l'une pour l'autre. Ainsi, les courants osmotiques ont une vitesse plus grande entre un acide et une base qu'entre deux acides ou deux sels. En outre, l'un des courants devient de plus en plus prédominant, à mesure qu'on opère sur des corps dont les affinités réciproques sont plus intenses : quand on met, par exemple, en présence un acide et un alcali, l'acide'se porte vers l'alcali et le contre-courant fait entièrement défaut.

Diffusion des colloïdes. — Les solutions de tous les corps que M. Graham désigne sous le nom de colloïdes, la gomme, l'albumine , la gélatine , etc., ont pour caractère commun de ne traverser que très-difficilement les membranes organiques. Ces substances attirent d'ailleurs l'eau , de sorte que leur équivalent endosmotique est élevé et parait compris entre celui des alcalis et celui des sels ; mais le courant endosmotique aussi bien que le courant exosmotique ont une vitesse très-faible.

M. Graham oppose aux colloïdes les substances qu'il appelle cristcdloïdes et qui jouissent de la propriété de traverser facilement les membranes organiques. Les corps colloïdes sont des substances qui ne cristallisent pas et qui donnent à l'eau dans laquelle on les dissout une consistance gélatineuse ; les matières cristalloïdes , au contraire , peuvent en général être obtenues à l'état cristallisé.

L'albumine dissoute a plus d'affinité osmotique pour les solutions salines que pour l'eau pure, et le courant de diffusion augmente assez rapidement avec la concentration de la solution saline. Cependant, si la proportion de sel dis-

ACTIONS MOLÉCULAIRES DES LIQUIDES. 129

sous esl excessive, l'échange est ralenti en ce sens que la solution saline n'enlève à l'albumine que de l'eau.

Dialyse. — Quand on fait diffuser dans l'eau une solution renfermant un mélange de colloïdes et de cristaUoïdes , aucune trace de matière colloïde ne traverse la membrane au début de l'expérience. Si on met, par exemple, dans un endosmomètre un mélange de gomme et de sucre dissous dans l'eau, le sucre seul traverse la membrane de l'appareil pour se répandre dans le bain extérieur. C'est en se basant sur ce principe que M. Graham a imaginé une nouvelle méthode pour opérer dans un mélange de différentes solutions la séparation des cristaUoïdes d'avec les colloïdes. Le mélange est introduit dans un réservoir flottant constitué par une sorte de tamis dont le fond est en parchemin végétal (papier non collé qui a été trempé clans l'acide sulfûrique et qui est ainsi devenu très-résistant et imputrescible); ce tamis est placé sur un bain d'eau distillée dans lequel les cristaUoïdes se rendent après avoir traversé la membrane.

Cette méthode de séparation des corps porte le nom de dialyse et l'appareil qui sert à l'appliquer s'appelle le dialyseur.

Il y a toutefois un cas où la dialyse ne s'opère pas comme on vient de l'indiquer; c'est lorsque la substance cristalloïde mêlée au colloïde forme, en arrivant de l'autre côté de la membrane, une solution pour laquelle la matière colloïde possède une affinité endosmotique considérable . Ainsi un mélange d'albumine et de chlorure de sodium placé dans le dialyseur ne laisse passer au commencement que des molécules salines ; mais la solution de sel marin qui se forme de la sorte dans le bain extérieur attire ensuite l'albumine avec une grande énergie. Pour éviter cet inconvénient, il faut renouveler fréquemment l'eau distillée dans laquelle flotte le dialyseur.

De tous les corps colloïdes, c'est la gomme qui possède la diffusibilité la plus faible. M. Graham et M. Eckhard ont constaté que les membranes animales et le parchemin végétal ne laissent passer aucune trace de gomme ; M. Schumacher, en employant une membrane de collodion, a observé une légère diffusion de la gomme. Avec les solutions de pectine et de gélatine on obtient le double courant d'endosmose et d'exosmose, même à travers les membranes animales. M. de Wittich a reconnu que les peptones se distinguent de toutes les autres substances albuminoïdes par leur plus grande diffusibilité.

Influence de la nature de la cloison poreuse sur l'endosmose. — L'équivalent endosmotique est en général plus élevé, toutes choses égales d'ailleurs, quand la membrane interposée entre les deux liquides qui endosmosent l'un vers l'autre est desséchée, au lieu d'être à l'état frais ou préalablement imbibée ; le gonflement de la membrane diminue un peu sa perméabilité pour l'eau et l'augmente, au contraire, pour les sels. L'équivalent endosmoliipie n'a donc pas une Qxité absolue, même dans le cas où on se sert toujours de la même espèce de membrane, et il varie dans des limites assez étendues, suivant la nature de la cloison poreuse. Les diaphragmes qui n'ont pas la propriété de se gonfler dans l'eau, telles sont les cloisons d'argile, ne font pas éprouver de variations de ce genre à l'équivalent endosmotique; aussi

WUNDT, Physique médicale. 9

DE LA PESANTEUR

sont-ils plus propres que les membranes organiques à faire connaître l'influence de la dimension des pores sur l'osmose.

En employant des diaphragmes d'argile dont les pores sont de plus en plus larges, on trouve qu'il arrive un moment à partir duquel l'effet de la cloison sur la diffusion des liquides disparait complètement: il se produit un simple mélange, mais point d'endosmose, c'est-à-dire que l'équivalent endosmotique est alors ésral à l'unité.

A mesure que les pores diminuent de largeur, l'équivalent endosmotique s'éloigne de l'unité, s'élevant pour les corps à osmose positive, s' abaissant pour les substances à osmose négative. Mais cet écart atteint une valeur, maxima , correspondant à une étroitesse déterminée des pores, à partir de laquelle l'équivalent endosmotique se rapproche de nouveau de l'unité jusqu'à cé qu'enfin il ne se produise plus ni osmose , ni diffusion ; à ce moment-là la cloison est devenue entièrement imperméable aux liquides. Ainsi donc, relativement aux dimensions des pores du septum qui sépare les liquides , il existe deux valeurs limites en dehors desquelles l'endosmose n'a plus lieu; dans l'intervalle se trouve une valeur particidière à laquelle répond un changement clans le sens des variations de l'équivalent. La largeur des pores qui correspond à ce point de rebroussement varie considérablement suivant la nature des solutions qu'on fait diffuser ; elle est d'autant plus petite pour les solutions salines mises en présence de l'eau que le sel a plus d'affinité pour ce dernier liquide.

L'épaisseur de la cloison, c'est-à-dire la longueur des pores, exerce sur les phénomènes osmotiques la même influence que leur largeur ; plus la cloison est épaisse, plus l'équivalent endosmotique s'écarte de l'unité.

Ce que nous venons de dire des diaphragmes en argile s'applique aussi aux membranes organiques. C'est pourquoi il est probable qu'il faut attribuer en grande partie aux dimensions variables des pores des cloisons membraneuses les différences qu'on observe dans l'osmose , suivant que la membrane est sèche ou humide, suivant que la pression est plus ou moins forte, etc. Si donc on voulait déterminer la part d'influence qui revient aux propriétés physiques et chimiques des septums membraneux, il faudrait essayer comparativement des membranes de nature différente, mais identiques sous le rapport des dimensions de leurs pores. C'est là une entreprise à laquelle on ose à peine songer ; jusqu'à présent, du moins, c'est tout au plus si l'on a pu établir, sous ce rapport , quelques points de repère.

Les cloisons d'argile et la plupart des membranes organiques, notamment toutes celles d'origine animale, employées comme diaphragmes osmotiques entre l'alcool et l'eau , laissent passer une plus forte quantité de ce dernier liquide que d'alcool. La proportion est renversée quand on opère avec une membrane de caoutchouc ou de collodion : le courant le plus intense est dirigé de l'alcool vers l'eau. Ces différences dans le sens du courant endosmotique sont dues au pouvoir d'imbibition des. membranes relativement à tel ou tel liquide : toutes les membranes qui favorisent le passage de l'eau dans l'alcool s'imbibent facilement d'eau ; les membranes qui font, au contraire, prédominer le courant dirigé de l'alcool vers l'eau, attirent l'alcool avec une plus grande énergie.

ACTIONS MOLÉCULAIRES DES LIQUIDES

Théorie de l'endosmose. — Los phénomènes généraux de l'endosmose reposent sur deux faits fondamentaux, Pimbibition des cloisons poreuses résultat de l'affinité des liquides pour les solides et la diffusion des liquides.

Qu'on se représente une membrane dont l'une des faces soit baignée par un liquide A et l'autre par un liquide B. Pour qu'il y ait endosmose, c'est-à-dire mélange des deux liquides avec transport réciproque et inégal de leurs éléments constituants, il faut : 1» que les deux liquides soient miscibles; 2» que l'un des liquides, par exemple le liquide A, ait plus d'affinité que l'autre pour la substance de la membrane ; 3° que l'affinité du mélange des deux liquides pour la membrane soit intermédiaire entre les affinités de chacun des liquides pour cette même membrane.

Dans ces conditions , le mélange des deux liquides ne peut plus s'opérer suivant le même mode que dans le cas de diffusion libre sans interposition de cloison poreuse. Considérons, en effet, ce qui va se produire dans un pore quelconque du diaphragme. Le liquide A qui a le plus d'affinité pour la substance de la cloison, pénétrera dans le pore et le remplira en entier, chassant au besoin devant lui le liquide B dans le cas où ce dernier tendrait aussi à s'introduire dans cet espace ; parvenue sur l'autre face du diaphragme , la liqueur A se répandra dans la liqueur B, en vertu de l'affinité des deux liquides l'un pour l'autre ; de nouvelles quantités du premier liquide traverseront le pore pour remplacer la portion qui s'est diffusée dans le liquide B, et ainsi de suite. De là un transport continu du liquide A vers le liquide B, d'où résulte le courant que Dutrochet a appelé endosmotique. Telle est, du moins, la marche du phénomène dans la couche de liquide en contact immédiat avec la paroi intérieure du pore ; mais dans le filet central les deux liquides suivent dans leur mélange les lois de la diffusion libre , car dans cette partie du pore ils sont soustraits à l'action élective de la cloison. Dès lors, il s'opère entre les molécules des deux liquides un échange par parties égales, qui donne naissance à deux courants, l'un dirigé dans le même sens que le courant endosmotique et venant le renforcer, l'autre dirigé en sens contraire et constituant le contre-courant ou courant exosmotique de Dutrochet ; ce dernier a pour effet de faire passer du liquide B dans le compartiment occupé primitivement par le liquide A.]

Indications bibliographiques relatives à l'endosmose.

[Dutrochet, L'agent immédiat du mouvement vitai etc. Paris 1826. ■ — Nouvelies recherches sur l'endosmose et l'exosmose. Paris 1828. — De l'endosmose (Mémoires pour servir h l'histoire anat. et physiol. des végétaux et des animaux. Paris 1837, t. I, p. 1-100).

Bruecke, De diffusione humorum per septa mortua et viva. Berlin 1841. — Beitragc zur Lehre von der Diffusion tropfbarfiûssiger Korpcr durch porose Scheidcwitndc (Poyrjendorfs Annalen, 1843, LVIII, 77).

Matteucci et Cima, Mémoire sur l'endosmose [Ann. de chim. et de phys., [3], 1845, XIII , p. 63).

Ph. Jolly, l'.x|irrimental-Untersuchungen iiber Endosmose {Zeitschrift f. ration. Mèdicin, 1849, VII, 138).

I I>i;dwig, Ueber die endosmotischen Equivalente und dio endosmotische Théorie I Zeitschrift f. ration. Medicin, 1849, VIII, 15).

132 DE LA. PESANTEUR

J. Biîgt.ard, Mémoire pour servir à l'iiistoiré de l'absorption et de la nutrition [Compte* rendus de VAcad. des sciences, 1851, XXXIII, p. 1). — Cause de l'endosmose {Gaz. dets hôpitaux, 1851, p. 323).

Cloetta, Dift'usionsvcrsuoho durch Membranen mit zwci Salzcn. Zurich 1851.

Gkaham, On osmotic force {Philosoph. Transact., 1854, p. 177).

Lhekmite , Recherches sur l'endosmose {Comptes rendus de VAcad. des sciences, 1854, XXXIX, 1177).

Mobin, Nouvelles expériences sur la perméabilité des vases poreux et des membranes desséchées par les substances nutritives {Mém. de la Soc. de phys. et d'hist. nat. de Genève, 1854, XIII, 2° part., 251). ,

Harzer, Bcitrage zur Lchre von der Endosmose [Archiv f.physiolog. Jleilkunde, 1856, XV, 194).

0. Funcke, Ueber das endosmotischen Verhalten der Peptone {Archiv f. pathol. Ana-

tomie u. Physiologie, de Virchow, 1858, XIII, p. 449). C. Hoffmann, Ueber das endosmotische Equivalent des Glaubersalzes. Giessen 1858. —

Bestimmung des endosmotischcn ^Equivalents mehrcr chemischer Verbindungen {Bei-

tràge zur Anat. u. Physiol. d'Eckhard, 1858, II). Eckhard, Ueber Diffusionsgeschwindigkeit durch thierische Membranen (Ibid., 1859). A. Adrian, Ueber Diftusionsgeschwindigkeiten und Diffusionsiiquivalente bei getrockne-

ten Membranen [Ibid., 1859).

Traube, Expérimente zur Théorie der Zellenbildung und Endosmose {Archiv f. Anat.,

Physiol. etc., par Eeichert et du Bois-Reymond, 1867, p. 87-166. — Analyse dans la

Gaz. méd. de Paris, 1869, nos 5 et 6).

La question de l'endosmose et de ses applications physiologiques est traitée avec un soin tout particulier et avec de grands développements dans l'excellent ouvrage de Milne-Ewakds , Leçons sur la physiologie etc., 1859, t. V, p. 1-248.

Pour la bibliographie relative aux applications physiologiques de l'endosmose, et notamment à l'absorption, nous renvoyons le lecteur aux articles Absorption du Diction- - naire encyclopédique des sciences médicales, 1864, I, p. 242, et du Nouveau dictionnaire de médecine et de chirurgie pratiques , 1864, I, p. 181.]