TRAVAUX ÉLECTRO - CHIMIQUES DE M. FARADAY

En commençant la rédaction de cette notice, j’avais l’intention de m’arrêter en i833; mais ayant exposé ensuite des faits découverts en i834, je me trouve forcé maintenant de parler des travaux qui ont été publiés depuis. Le peu d’espace qui reste pour terminer ce volume, ne me permet seulement que de donner le précis des travaux électro- chimiques de M. Faraday. C’est donc avec un vif regret que je me vois forcé de ne pouvoir rendre compte, pour l’instant, de quelques recherches importantes, entre autres de deux Mémoires de M. Barlow sur l’origine électrique probable de tous les phénomènes du magnétisme terrestre et sur la situation présente des lignes magnétiques d’égale variation (déclinaison) et de leurs changements à la surface du globe (j).

M. Faraday, considérant que l’identité entre les élec- -tricités émanant de diverses sources n’a pas été établie suffisamment , a traité de nouveau cette question , dans un Mémoire qu’il a présenté à la Société royale de Londres, les lo et 17 janvier i833 (2).

Il examine successivement les effets de chacune des deux électricités voltaïque ou ordinaire sous le rapport des phénomènes de tension et des phénomènes calorifiques , magnétiques , chimiques et physiologiques.

L’électricité voltaïque donne des effets de tension à chaque pôle, semblables à ceux qu’on obtient avec l’électricité de frottement. Celle-ci, en raison de sa haute tension , est transmise facilement à travers un air très-

(1) Philos. Trans., i83i, p. 99; i833. 2® partie.

(2) Idem y i^® partie.

rarefîe ou un air chaud. M. Faraday a prouvé, au moyen d’un a'ppareil ingénieux , que de semblables effets sont produits dans les décharges de l’électricité voltaïque, et qu’un courant qui passe dans un air très -chaud donne naissance à des décompositions chimiques et fait dévier l’aiguille aimantée dans le multiplicateur.

Davy était parvenu à faire passer un courant excessivement énergique dans le vide entre deux pointes de charbon qui, d’abord en contact, avaient été successivement éloignées jusqu’à une distance de quatre pouces (i); mais dans l’expérience précédente, le courant passe immédiatement, quoique avec une énergie infiniment moindre dans un air chaud, sans que Ton soit obligé de mettre d’abord les pointes en contact.

M. Faraday entend par courant quelque chose qui marche progressivement, soit que ce soit un fluide électrique ou deux fluides se mouvant dans des directions opposées, ou simplement des vibrations. ^

Il attribue pour caractère distinctif à l’électricité ordinaire une grande intensité pour une petite quantité et des pouvoirs attractifs et répulsifs à des distances sensibles, dont jouit également l’électricité de tension recueillie aux deux pôles d’une pile.

Les phénomènes de chaleur produits dans des fils de métal par l’électricité commune et l’électricité voltaïque sont les mêmes. L’électricité voltaïque donne naissance à des effets électro-magnétiques qui sont beaucoup plus exaltés que ceux que l’on obtient avec l’électricité ordinaire.

Quelques physiciens pensaient que les expériences de M. Colladon n’avaient pas r'ésolu la question de l’identité entre les effets magnétiques produits par le^ deux espèces d’électricité.

M, Faraday ayant repris ces expériences, avec des’ appareils qui lui sont propres, a confirmé pleinement les observations de M. Colladon. Il a trouvé qu’un courant d’électricité commune, qui est transmis à travers l’eau’.

(i) Eléments of chimical philosophy, p. i53.

55o CHA.PITRE SUPPLÉMENTAÏRE.

Tair raréfié, ou au moyeu de pointes dans l’air ordinaire, est toujours capable de faire dévier l’aiguille; la seule précaution à prendre est de laisser à 1 action le temps de se produire. Il donne encore ce fait comme une preuve de l’identité entre les deux électricités.

Il passe ensuite aux décompositions chimiques qui caractérisent éminemment l’action de l’électricité voltaïque (j). , . . ,

Wollaston avait montré que l’électricité commune produit également des décompositions chimiques.

M. Faraday a voulu ajouter de nouvelles preuves à l’appui du rapprochement qui avait été opéré par son illustre compatriote. Il a décrit un appareil plus convenable et plus efficace que celui qu’il avait donné pour opérer la décomposition chimique à l’aide de l’électricité commune.

Dans toutes les expériences , il a eu soin d’éviter la formation de l’acide nitrique résultant de la combinaison de l’oxigène dégagé et de l’azote de l’air , et en a déduit un moyen très-simple et très-prompt de constater la formation de facide nitrique dans les réactions chimiques qui ont lieu au contact de l’air.

Lorsque Wollaston décomposa l’eau avec l’électricité ordinaire, au moyen de deux pointes de platine très- ' fines il avança que l’oxigène et l’hydrogène étaient dégagés à chaque pôle, et ajouta a ce sujet, en comparant ce mode de décomposition à celui de la pile , que la ressemblance n’était pas complète. M. Faraday rapporte que cette expérience avait déjà été faite anciennement par M?vl. Paets, Van Trootswyk et Deiman , en 1789, et de Pearson en 1797 (2); « qu’elle prouve, ajoutc-t-il, «la décomposition electro-chimique , c’est ce qui est '« évident. L’eau est décomposée aux deux pôles indé- « pendamment l’un de l’autre ; l’oxigène et l’hydrogène

(1) Philosop. Trans., 1801, p. 427, 484*

(2) Nichoisorfs journai, 111-4^^, vol. i, p. 241» 299, 349»

« diriges vers les fils de métal sont les éléments de l’eau « qui existait auparavant dans ces places. Que les pôles « ou plutôt les pointes n’aient pas de dépendance mu- « tuelle décomposante, c’est ce qu’on peut montrer en « substituant un fil ou le doigt à l’un d’eux, changement « qui n’intervertit pas l’action de l’autre pôle, quoiqu’il « arrête celle du pôle changé. »

Il avance que, lorsque la décomposition électro-chimique se montre, on a de fortes raisons pour croire que la quantité de matière décomposée n’est pas proportionnée à l’intensité, mais bien à la quantité d’électricité qu’on fait passer. Il ne nie pas qu’avec un appareil convenable on ne puisse décomposer beau avec l’électricité commune d’une manière analogue à la pile de Volta. Il trouve aussi une identité dans les effets physiologiques. Qmmt à l’étincelle de l’électricité commime, elle rossemhle à celle de la batterie voltaïque, particulièrement dans certaines circonstances. Lorsque la première électricité étant retardée par son passage dans l’eau, est déchargée entre des pointes de charbon, elle devient excessivement lumineuse et brillante sur les deux surfaces de charbon , comme celle qui provient de la décharge voltaïque.

il rappelle que l’électricité atmosphérique est de même nature que l’électricité ordinaire, relativement à tous les effets qu’elle produit, ainsi que celle qui est dégagée par induction.

Les courants thermo-électriques ont été aussi l’objet de ses investigations. Il a avancé que les attractions et répulsions dues à un certain degré de tension n’ont pas encore été observées ; (jue l’on n’est pas parvenu non plus à élever la tenq:)érature des fils de métal en y faisant passer un courant thermo-électrique , et que les décompositions chimiques n’ont [)as été elfectuées par leur action. J’ai démontré, il y a plusieurs années, ([ue rien n’était plus facile que d’obtenir ces derniers effets avec les courants thermo-électriques, ([ui produisent également des contractions. Quant à l’électricité animale , il dit qu’il ne lui reste aucun doute sur l’identité de

l’electricité de la torpille avec les électricités commune et voltaïque. Il rapporte les observations qui ont été faites à cet égard. Tous les phénomènes observés avec les diverses espèces d’électricité ne diffèrent donc pas dans leur caractère, mais seulement dans leur degré, et doivent varier en raison des circonstances qui font changer la quantité et l’intensité.

Dans un second Mémoire (i), M. Faraday s’est occupé d’une nouvelle loi de conductibilité électrique et du pouvoir conducteur en général.

On savait depuis long-temps que l’eau pure était un assez mauvais conducteur de l’électricité et que la glace ne transmettait pas du tout le courant voltaïque. Davy , en 1821 (2), avait annoncé que le nitre desséché, la potasse caustique et la soude sont conducteurs de l’électricité voltaïque, quand on les liquéfie à une température élevée; on s’en était tenu à ces résultats sans chercher à les étendre et surtout à en tirer des conséquences générales sur la conductibilité électrique.

M. Faraday a d’abord constaté, avec le galvanomètre, que l’interposition d’une plaque légère de glace dans un liquide traversé par un courant, intercepte ce courant, quelle que soit la force de la pile. Cette propriété isolante de la glace n’existe pas pour l’électricité des machines qui a une tension suffisante pour vaincre la résistance qu’elle lui oppose. Ainsi donc l’eau pure qui jouit médiocrement du pouvoir conducteur à l’état liquide le perd tout-à-fait à l’état solide ; cette loi est générale. Il existe un grand nombre de corps, et en particulier le chlorure de plomb, qui, étant fondus, donnent passage à l’électricité et sont rapidement décomposés, tandis que les effets cessent à l’instant de la solidification. Les carbonates alcalins, le sel marin, la litarge, les iodures de potassium, etc., ainsi que les substances qui

(1) Philosophical Transact., i833, 2® partie.

(2) Eléments of Chemical Philosophy, p. 169*

exigent pour se fondre une haute température, donnent les mêmes résultats.

Il a trouvé cependant un certain nombre de corps qui n’acquièrent pas le pouvoir conducteur à l’état liquide, entre autres le soufre, le phosphore, l’iode, l’orpiment, le perchlorure d’étain, le chlorure d’arsenic, l’acide borique, etc. Parmi les substances auxquelles la liquidité confère le pouvoir électrique, il a trouvé que l’eau est le corps ou ce pouvoir acquis est le plus faible. Les oxides, les chlorures , les sels, le possèdent au plus haut degré; l’accroissement du pouvoir conducteur que l’eau reçoit, par l’addition de sels, parait dépendre du pouvoir conducteur de ces corps à l’état liquide. En général, quand le pouvoir conducteur se montre, la décomposition commence aussitôt. Il serait important, suivant M. Faraday, de savoir si la conductibilité elle-même ne serait pas une conséquence, non de la capacité de décomposition seulement, mais de l’acte même de la décomposition.

Cependant cette loi a des exceptions, puisque le periodure de mercure est conducteur, quand il est fondu, et cependant n’est pas décomposé.

Le rapport du pouvoir conducteur pour l’électricité, à celui pour la cbaleur, semble indiquer une dépendance naturelle des deux, comme le prouvent des expériences déjà anciennes et qui ont été rapportées dans ce Précis; mais M. Faraday a fait connaître une nouvelle dépendance de ces deux' pouvoirs , en montrant qu’en général lorsqu’un solide, qui n’est pas un métal, devient fluide, il perd presque entièrement le pouvoir conducteur de la chaleur, tandis qu’il ac({ulert à un haut degré celui de conduire l’électricité. En soumettant à l’expérience des chlorures de sodium , de magnésium et du borax avec une pile de dix paires de disques, il a obtenu le sodium, le magnésium, le bore, etc.

Il a déterminé le pouvoir conducteur de la glace et des sels solides pour l’électricité à haute tension.

On savait que la chaleur augmente le pouvoir con-

ducteur, dans plusieurs substances, pour l’électricité de

554 CflAPITRE SUPPLÉMENTAIRE.

haute tension. M. Faraclaj^a trouvé un cas de ce genre, pour rélectricité de petite tension, dans le sulfure d’argent. ^11 passe en revue les substances naturelles ou artificielles qui conduisent plus ou moins le courant voltaïque, quand elles sont chaudes ou froides.

Malgré l’extrême dissemblance entre le sulfure d’argent et les gaz en vapeurs, M. Faraday soupçonne que 1 action de la chaleur sur eux est la même, car on sait que le pouvoir conducteur des gaz augmente avec la température pour les deux électricités de la machine et de la pile, et il est probable qu’en les pressant, ou les

condensant, on augmenterait encore leur pouvoir conducteur.

M. Faraday , dans un dernier Mémoire (i), s’est occupe des décompositions electro-chimiques en général et a essayé d’en donner la théorie.

Il fait observer que la différence qui existe entre l’électriciîé produite par les machines et celle qui est dégagée dans les pdes voltaïques, vient de ce que la première a une forte tension pour une petite quantité, tandis que c’est l’inverse pour l’autre. En raison de l’identité entre ces deux électricités, il a cherché dans les décompositions chimiques, opérées avec l’électricité dégagée des machines, de nouvelles conditions de cette action pro-

pies a donner 1 explication des décompositions éiectrochimiques.

L’électricité des machines, en raison de sa haute tension , passe à travers l’eaii et diverses solutions aussi vite qu elle se produit et quelle que soit la longueur de son trajet, U n en est pas de même de l’électricité voltaïque, qui s affaiblit avec la distance.

Il a essayé d’appliquer cette facilité de transmission c e la première à la recherche du transport des éléments d un corps vers les pôles. Il a d’abord reconnu que la c istance entre les pôles n’apporte aucun affaiblissement

(î) Philosoph. Transmet,, î833, a® partie.

dans l’effet décomposant. Ayant disposé un appareil particulier pour opérer la décomposition d’un sel, il enleva ensuite le conducteur négatif, ainsi que le papier de curciima destiné à constater la présence de l’alcali, et toucha le papier de tournesol avec un cordon humide qu’il tenait à la main ; quelques tours de la machine suffirent pour rougir le papier. L’effet fut encore le meme lorsque le bout du fil Iiumecté fut suspendu en l’air , avec un tube de verre. I/autre pôle donna le meme résultat. Il varia ces expériences, et conclut de ces résultats que la décomposition électro-chimiqué ne dépend pas de l’action simultanée des deux pôles. Il ajoute cependant que Vair avait agi comme un pôle. Il obtint également la décomposition en supprimant toute communication métallique avec le corps soiunis à l’expérience et en ne prenant pour pôles que l’air. Les papiers à réactifs employés constituaient donc les conducteurs, car à run des bouts se trouvait la réaction acide et à l’autre la réaction alcaline. La pile ne donne rien de semblable. Ces résultats annoncent, suivant M. Faraday, l’action interne des parties soumises a la décomposition et paraissent montrer que le pouvoir qui a le plus d’effet pour séparer les éléments se découvre, non aux pôles, mais aux limites de la surface électrisée.

Il traite ensuite de l’influence de l’eau dans la décomposition électro-chimique. Plusieurs physiciens avaient avancé que sa présence était indispensable. Il rapporte à ce sujet l’opinion de Davy et s’appuie sur les expériences que j’ai rapportées précédemment, et au moyen desquelles il a prouvé qn’il existe un certain nombre de corps qui se comportent comme l’eau.

AL Faraday rappelle toutes les tentatives (jui ont été faites pour expliquer les effets de décomposition. Il cite particulièrement Davy qui attribuait les elfets aux attractions des pôles , Grotthus qui supposait que les actions attractives et répulsives peuvent être communiquées de la surface métallique sur toute l’étendue du

menstrue et diminuant d’intensité depuis les pôles jusqu au point milieu qui est neutre. Il combat successivement toutes les théories, et avance que les décompositions électro-chimiques ne dépendent d’aucune attraction ou repulsion directe des pôles, considère les portions environnantes de l’air, dans les phénomènes de décompositions operees avec l’électricité , comme des surfaces jouissant des mêmes propriétés qu’on avait attribuées aux métaux. Cet habile phisicien est parvenu a construire un appareil à l’aide duquel il a décomposé des sels avec la pile sur une surface d’eau aussi bien que dans l’air ou sur un métal ; résultat semblable à celui qu il avait obtenu avec l’électricité ordinaire. 11 dit que la théorie de M. Delarive ne peut rendre compte

des effets de décomposition à la surface de l’air et de l’eau.

Apres avoir discuté l’imperfection de toutes les théories connues, il en propose une qui lui semble s’accorder mieux avec le grand nombre de faits observés, et d apres laquelle les effets de la décomposition électro-chimique proviennent de forces internes et sont relatifs à la matière en décomposition , et non de forces externes comme on pourrait le croire s’ils dépendaient directement des pôles. Il suppose que ces effets sont dus , à une modification de l’affinité chimique des particules au travers desquelles passe ce courant, laquelle modification leur donne le pouvoir d’agir plus efficacement dans une direction que dans l’autre, en les faisant passer par une suite de décompositions et de recompositions successives dans des directions opposées, et enfin les chassant aux limites du corps décomposé dans la direction du courant; aussi croit-il qu’il serait plus philosophique de dire qu’un corps décomposé est plutôt en rapport avec le courant qu’avec les pôles. Cette théorie exige comme il le dit lui-même, que les particules élémentaires des corps décomposants aient une relation mutuelle et une influence l’une sur l’autre, qui s’étendent au-delà de

celles avec lesquelles elles sont combinées. Ce rapport général des particules déjà en combinaison, avec les autres particules auxquelles elles ne sont pas combinées, est très-distinct dans un grand nombre de cas chimiques que M. Faraday énumère.

Il a déduit aussi de quelques expériences que le transport dépend particulièrement de l’action mutuelle des corps décomposés.

Il regarde comme une conséquence de ses expériences, que plus les corps sont directement opposés l’im à l’autre dans l’affinité chimique, plus ils sont disposés à se séparer l’im de l’autre dans les cas de décomposition chimique.

Les pôles, suivant lui, sont simplement des surfaces ou des ouvertures par lesquelles l’électricité entre ou passe dans la substance qu’on décompose. Ils limitent l’étendue de cette substance dans la route du courant électrique. Les métaux sont des pôles parfaits en raison de leur grand pouvoir conducteur et de la propriété de ne point se mélanger avec les substances qui agissent sur eux.

Il m’est impossible de donner dans cette notice plus de développements sur la théorie électro-chimique de M. Faraday; mais je crois que le peu que j’en ai rapporté suffira pour en donner une idée au lecteur.

Je crois avoir exposé dans ce précis la plupart des faits les plus importants, relatifs à l’électricité, au magnétisme , et aux phénomènes naturels qui ont des rapports plus ou moins directs avec ces deux agents.

Je me suis appliqué aussi à démontrer la nécessité de faire marcher de front l’étude des sciences naturelles physiques et chimiques, pour leur avancement réciproque. Si les corps organiques sont régis par des lois qui leur sont propres, ces lois ne sont pas néanmoins tout- à-fait indépendantes de celles qui concernent la nature inorganique , puisque les premiers se composent d’éléments qui tendent sans cesse à for-

mer des composés inorganiques. Cette lutté continuelle des forces vitales avec celles qui ne le sont pas, est bien digne d’attirer l’attention du philosophe. C’est en modifiant plus ou moins tout ce qui est relatif à ces deux genres de forces, que l’on finira peut-être par découvrir les rapports qui existent entre un corps organisé et celui qui ne l’est pas. J’ignore si l’on dévoilera un jour quelques-uns des mystérieux phénomènes qui président à la vie, mais je pense qu’un des moyens d’y parvenir, est de suivre la marche que j’ai indiquée dans cet ouvrage. Peut-être me fais-je' illusion à cet égard, mais si cette marche ne conduit pas au but désiré, elle servira toujours à coordonner les faits et à ouvrir une nouvelle direction aux sciences physico-chimiques.

Maintenant, je vais entrer en matière et exposer avec des développements convenables les faits que je n’ai fait qu’indiquer dans cette notice.