Formule chimique

“ Les formules chimiques indiquent pour ainsi dire en bloc la composition des corps : elles donnent, pour un composé organique, le nombre des atomes de carbone, d’oxygène, d’hydrogène et d’azote ; elles n’apprennent rien sur la manière dont ces atomes se trouvent groupés. Sur ce point, le chimiste peut spéculer à l’aise et combiner les atomes de la façon qui lui paraît répondre le mieux aux affinités qui se révèlent lorsque le corps se décompose ou se trouve en contact avec d’autres substances. ”

“ Nous allons tâcher de deviner sous quelle figure les substances élémentaires subsistent dans les molécules.
6. — Lois de discontinuité chimique. — Des lois chimiques fondamentales vont nous faciliter cette tâche. C’est d’abord que la proportion d’un élément qui entre dans une molécule ne peut pas prendre toutes les valeurs possibles. Le carbone en brûlant dans l’oxygène donne un corps pur (gaz carbonique) à raison de 3 grammes de carbone pour 8 grammes d’oxygène. ”

“ Au delà de ce nouveau terme, l'analyse ne rencontre plus que la molécule chimique et l'atome. De telle sorte que, si l'on voulait remonter maintenant la hiérarchie des matériaux de construction du protoplasme dans l'ordre de la complication croissante, on trouverait à la base l'atome ou les atomes des corps simples. Ceux-ci sont principalement le carbone, l'hydrogène, l'oxygène, l'azote, éléments de tous les composés organiques, auxquels s'ajoutent le soufre et le phosphore. Au-dessus, la molécule albuminoïde, ou les molécules albuminoïdes, agrégats des atomes précédents. ”

“ Nous savons d’autre part que les corps composés sont des agrégats de molécules identiques, formées elles-mêmes d’assemblages d’atomes élémentaires distribués d’après des lois qui en règlent la nature, la proportion et l’arrangement. L’individu, pour chaque corps composé, c’est sa molécule chimique, et celle-ci est un groupe d’atomes, non pas un groupe pêle-mêle ”

“ Lorsqu'une combinaison chimique s'effectue, les molécules échangent un certain nombre de leurs atomes, lesquels se juxtaposent alors dans un ordre déterminé; quand, par exemple, le carbone et l'oxygène se combinent, la molécule de carbone échange un certain nombre d'atomes de carbone contre un certain nombre d'atomes d'oxygène, et réciproquement.— Celle hypothèse des atomes rend parfaitement compte des proportions chimiques. ”

“ Je dois vous faire remarquer combien sont différentes les manières de procéder de la chimie physique et de la stéréochimie. La première ne cherche pas la solution de ses problèmes en essayant de pénétrer la nature de la matière ; la formule précédente ne contient sous ce rapport que le poids moléculaire relatif, lequel, dans le cas où le corps peut prendre l’état gazeux, correspond simplement à la densité de vapeur ; la chimie physique cherche ainsi à se limiter aux relations numériques entre les grandeurs directement mesurables. ”

“ Vous remarquerez que, dans les trois exemples qui nous ont servi à le prouver, les atomes chimiques semblent s’être groupés ; qu’ainsi les particules gazeuses de phosphore ou d’arsenic en contiennent deux fois autant que celles d’azote ; que les particules gazeuses du soufre renferment trois fois autant d’atones chimiques qu’il y en a dans les particules du gaz oxygène. ”

“ Mais allons plus loin : ne pourra-t-il pas se faire que dans deux corps différents la composition élémentaire, la condensation et l’équivalent soient simultanément les mêmes ? Prenez l’éther formique et l’acétate de méthylène ; leur examen résoudra la question, et vous offrira d’ailleurs l’occasion d’observer jusqu’où peuvent aller les ressemblances que l’on peut rencontrer dans les caractères extérieurs de deux corps de natures tout à fait différentes. Envisagez leur composition, leur équivalent, leur densité en vapeur, leur densité en liquide, leur point d’ébullition : tout parait identique. ”

“ L’analyse chimique est la résolution des mixtes par le moyen du feu, comme lorsqu’on tire & qu’on sépare de quelque substance par la distillation, l’esprit, l’eau, l’huile, le sel & la terre. L’analyse mécanique est une simple séparation des différentes parties d’un mixte, sans l’aide du feu. ”

“ Ajoutez-en deux ou trois autres à cette série, tels que l’hydrogène sulfuré, le gaz oléfiant, l’hydrogène phosphoré, et vous aurez tous les principaux gaz, ceux dont on fait une étude spéciale dans les cours de Chimie, en raison de l’importance de leur rôle dans la Science ou l’industrie.
Cependant celui qui les a découverts, si on veut l’en croire, les a tous obtenus par hasard. Il met sa gloire à répéter qu’il n’est pas chimiste, qu’il ne sait pas la Chimie, que c’est cela même qui lui a rendu ses découvertes plus faciles. ”

“ Résumons ce qu'on disait par ailleurs de ces molécules : D'abord, si elles existent, si de façon plus précise il y a des molécules d'une sorte définie pour chaque espèce chimique, les lois de discontinuité chimique (Lavoisier, Proust et Dalton) imposent la notion d'atomes d'une sorte définie pour chaque corps simple. ”

“ On constata ainsi entre l’affinité et la pesanteur une relation telle que les propriétés chimiques d’un corps dépendent de sa composition centésimale. En conséquence, on admet que l’élément ou atome chimique est constitué, dans les corps simples, par une molécule matérielle d’un poids élémentaire, et, dans les corps composés, par une molécule matérielle formée des molécules agrégées de plusieurs corps simples dont les poids élémentaires sont soumis entre eux à des rapports fixes et s’ajoutent nécessairement pour faire le poids de la molécule composée. ”

“ Que l’on suppose, en effet, à chaque espèce de matière ses atomes propres, différant d’une espèce à l’autre par le poids et peut-être par la forme : aussitôt les dissemblances que l’on remarque entre les corps élémentaires s’expliquent en quelque sorte d’elles-mêmes. Que l’on conçoive d’ailleurs ces atomes se juxtaposant sans jamais se confondre pour former des composés, et recouvrant au moment de leur séparation toutes leurs propriétés premières pour reproduire les éléments, à l’instant les phénomènes chimiques se peignent à l’esprit de la manière la plus nette. ”

“ La Philosophie chimique fait abstraction des propriétés spéciales des corps ; elle met de côté les particularités qu’ils peuvent présenter, et n’examine que l’essence des diverses réactions. Prise au point de vue de la Chimie actuelle, elle se compose de l’étude générale des particules matérielles que les chimistes, appellent atomes, et de celle des forces auxquelles sont soumises ces particules. Ainsi, elle comprend la recherche de toutes les propriétés des atomes, l’examen de l’action chimique, de ses effets, de sa cause et de ses diverses modifications ”

“ Je n'entrerai pas ici dans le détail des manipulations de l'analyse, je dirai seulement que pour les gaz du flacon F, je me suis servi autant que possible du procédé de Bunsen, l'absorption par des substances solides, telles que le chlorure de calcium et la potasse, coulés en petites balles à l'extrémité de fils de platine, pour l'absorption de l'eau et de l'acide carbonique; pour le bicarbure d'hydrogène, de balles de coke couvertes d'un mélange d'acide sulfurique anhydre et d'acide de Nordhausen ”

“ Il suffira, pour établir l’exactitude de cette assertion, de rappeler que la détermination des poids atomiques d’un grand nombre de métaux se fait à l’aide des oxydes ou des chlorures de ces métaux ; que le carbone figure dans les composés organiques et que la connaissance exacte de son poids atomique est indispensable pour fixer d’une manière certaine la formule de ces composés. ”

“ Ainsi nous connaissons maintenant trois gaz, trois ou quatre liquides et autant de solides qui renferment exactement le carbone et l’hydrogène dans le rapport de 1 atome à 1 atome, c’est-à-dire, en poids, de 86 parties de carbone à 14 d’hydrogène à peu près. Entre eux l’analyse ne montre aucune différence. Cependant, à tout autre égard, ils diffèrent complètement. La Chimie va mettre le doigt sur la cause ”

“ Tout ce qui existe autour de nous est pour les chimistes élément ou composé. L'oxygène, l'hydrogène et l'azote sont des éléments; l'acide carbonique, l'ammoniaque et l'eau sont des composés. Ces composés ont généralement des propriétés très
COMPOSITION CHIMIQUE DE L'EAU PURE. 119
différentes de celles de leurs constituants; ainsi, dans aucune de ses formes physiques, l'eau ne possède les propriétés de l'hydrogène ou de l'oxygène ; même à l'état de vapeur, elle en diffère notablement, n'étant point combustible, comme l'un, et ne favorisant pas la combustion, comme l'autre. ”

“ Probablement les atomes, .au moment où ils sont mis en liberté, sont d'un volume infiniment petit, se meuvent plus aisément, et sont, en un mot, plus disposés à céder aux moindres impulsions de l'affinité chimique. Quelle qu'en soit la cause, il faut admettre, comme nous l'avons fait précédemment, que là où la matière organique, nouvellement déposée dans un sédiment, se décompose, les changements chimiques ont lieu avec une activité plus. ”

“ Le changement commence à la surface, et s’étend peu à peu vers le centre. Aussi, en cassant le morceau que j’ai entre les mains, vous voyez que les parties centrales sont encore vitreuses. Attendez plus longtemps, car il faut ici des années, et la masse entière sera opaque à son centre comme à sa surface. Au reste, l’acide arsénieux ne se modifie pas seulement dans son aspect : il acquiert encore d’autres propriétés nouvelles, et, par exemple, sa densité, sa solubilité dans l’eau ne sont plus les mêmes. ”

“ Que si l’on veut se laisser aller aux suppositions, on sera disposé à penser que la chaleur spécifique se rapporte aux vrais atomes, aux dernières particules des corps. Cela admis, on conçoit très-bien comment les atomes chimiques pourront être exprimés par des nombres quelquefois égaux à ceux qui représenteraient ces dernières particules, et d’autres fois par des nombres plus forts ou plus petits, selon l’unité adoptée. ”

“ Sous ce premier point de vue, la science chimique ne laisse aujourd'hui rien d'essentiel à désirer. Toutefois, la notion, acquise dans ces derniers temps, de l'existence d'une nouvelle combinaison plus oxigénée entre les deux élémens de l'eau, tend à soulever des questions intéressantes et encore indécises, non sur l'irrévocable composition de ce fluide, mais sur le genre d'influence chimique qu'on suppose ordinairement à sa décomposition et à sa recomposition dans une foule de phénomènes ”

“ La matière est formée d’atomes. Les chaleurs spécifiques nous enseignent les poids relatifs des atomes des diverses sortes. La Chimie opère sur des groupes d’atomes de matière. Ce sont ces groupes qui, en s’unissant dans différents rapports, produisent les combinaisons en suivant la loi des proportions multiples ; ce sont eux dont le déplacement mutuel donne lieu de remarquer la règle des équivalents dans les réactions. Enfin la conversion en gaz ou en vapeur crée encore d’autres groupes moléculaires, dont dépendent les lois observées par M. Gay-Lussac. ”

“ Une molécule-gramme qui contient molécules formées par atomes d’hydrogène, atomes d’oxygène, atomes de carbone, contient par là même H grammes d’hydrogène, O d’oxygène, C de carbone. La formule Hp Oq Cr qui exprime clairement combien d’atomes de chaque sorte sont contenus dans la molécule, ou combien d’atomes-gramme dans la molécule-gramme, est dite Formule moléculaire. ”

“ Un second service que la Chimie physique a rendu à la Chimie pure, c’est de lui avoir établi un principe qui permet de prévoir, au moyen de certaines données, si une réaction peut ou ne peut pas se faire, et, dans le cas fréquent où elle ne se fait que jusqu’à une certaine limite, de calculer cette limite. ”

“ I. Le corps existe à l'état de molécule chimique simple.
II. Le corps se combine au dissolvant. La combinaison formée se mêle au solvant en excès.
Avec l'eau, par exemple, il y aurait pour certains corps formation d'hydrates. L'état d'hydratation du corps pouvant varier avec la température et la concentration (Berthelot, Mendeléeff, Raoult) .
III. La molécule dissoute résulte de la condensation de deux ou plusieurs molécules chimiques simples. Ce sont des complexes, des Tagmas (Pfetfer, Raoult, Ramsay, Wyrouboff) .
IV. La molécule chimique est altérée par la dissolution. ”

“ Remarquons immédiatement que le poids des molécules d’hydrogène et d’oxygène est le double de leur poids atomique, ce qui prouve que chacune de ces molécules est formée de la juxtaposition de deux atomes. Ainsi se trouve démontré ce fait, annoncé plus haut, que la molécule d’un corps simple peut être formée de plusieurs atomes. D’ailleurs, presque toutes les molécules des corps simples sont, comme les molécules d’hydrogène et d’oxygène, biatomiques, c’est-à-dire formées de deux atomes. ”

“ Quand une réaction chimique quelconque a lieu dans une solution dont les molécules sont ionisé es, onvoit donc que chaque molécule est représentée dans la réaction, non plus comme une masse unique, mais comme un ensemble polarisé, formé de deux masses antagonistes et complémentaires. ”

“ Le grand exemple général des substances dites organiques, dont la théorie chimique est si compliquée malgré le petit nombre de leurs élémens, peut, sans doute, conduire à penser qu'une telle réduction n'offrirait point, pour le perfectionnement de l'ensemble des connaissances chimiques, d'aussi grands avantages qu'on le suppose communément. ”

“ Dès que l’on essaye de classer ensemble les oxydes, les sulfures, les chlorures au même état de saturation et de les représenter par des équivalents concordants, dès qu’on essaye de découvrir pour les composés binaires des méthodes de comparaison qui puissent remplacer l’emploi des couleurs végétales qui nous indiquent l’état de neutralité des sels, on retombe nécessairement dans ces sortes de considérations qui font la base de ce qu’on nomme la théorie atomique. ”