Physico-chimie

“ Mais la chimie elle-même demeure purement descriptive et analytique pour qui ne sait pas se pénétrer de son travail incessant, continu, de molécule à molécule, d'atome à atome, dans l'intimité du plus petit corps que nous puissions constater, dans l'épaisseur entière de notre globe terrestre, dans notre soleil et ses planètes, dans les étoiles et les nébuleuses. ”

“ Je vous dirai d’abord qu’un de nos meilleurs historiens de la chimie moderne, Ladenburg, dans son Développement de la chimie pendant les vingt dernières années, fait ressortir que ce qui caractérise l’évolution de la science chimique pendant ces quinze ou vingt années, c’est la poussée de plus en plus vigoureuse de la chimie physique, ou, comme d’autres l’appellent, de la chimie générale. ”

“ 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. ”

“ D'ailleurs, les agens chimiques les plus puissans sont, désormais, empruntés à la physique, qui, en outre, fournit constamment, par ses différens ordres de phénomènes, les premiers caractères distinctifs des diverses substances. Il serait inutile d'insister davantage aujourd'hui pour faire sentir qu'on ne saurait concevoir de chimie vraiment scientifique sans lui donner, préalablement, l'ensemble de la physique pour base générale. ”

“ Auparavant, nos idées sur cet objet se bornaient aux notions que la physique nous fournit sur la molécule et la chimie sur l’atome. L’atome est l’élément chimique des corps simples : les énergies chimiques sont inhérentes à l’atome : les forces chimiques s’exercent seulement entre atomes, et leur caractère est de n’agir qu’aux plus courtes distances. On admet que les atomes n’existent qu’en combinaison. ”

“ La considération de la stabilité de l’équilibre d’un système de molécules réagissantes les unes sur les autres par leurs forces attractives est très utile pour l’explication d’un grand nombre de phénomènes. De même que, dans un système de corps solides et fluides animés par la pesanteur, la Mécanique nous montre plusieurs états d’équilibre stable, la Chimie nous offre, dans la combinaison des mêmes principes, divers états permanents. ”

“ Malgré cette limitation que s’impose la chimie physique, une preuve de la solidité de sa base et de sa puissance de développement, c’est qu’elle se montre de plus en plus utile pour la solution de quelques-uns des problèmes qui paraissent les plus compliqués parce qu’ils semblent directement liés aux phénomènes de la vie. ”

“ Cela étant, vous croyez aux résultats obtenus par la Chimie, quoiqu’elle ne sache encore aucun moyen d’évaluer les changements opérés par le flux ou par le reflux de ces substances qui s’en vont ou viennent à travers vos cristaux et vos machines sur les filons insaisissables de la chaleur ou de la lumière, conduites, exportées par les affinités du métal ou du silex vitrifié. Vous n’obtenez que des substances mortes d’où vous avez chassé la force inconnue qui s’oppose à ce que tout se décompose ici-bas, et dont l’attraction, la vibration, la cohésion et la polarité ne sont que des phénomènes. ”

“ 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 ”

“ La classification périodique ainsi généralisée avec une interprétation nouvelle nous ramène à la conception de l’unité de la matière, idée grandiose, aussi ancienne que la théorie atomique, mais réfutée en apparence par les déterminations très précises des poids atomiques, auxquels la chimie accordait une signification simple dont ils sont dépourvus. ”

“ 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. ”

“ On est d’autant plus conquis que la théorie, tout en conduisant, pour la chimie organique, à des applications pratiques singulièrement fécondes, aboutit, d’autre part, à une conception de la matière satisfaisante pour l’esprit et tend à nous faire entrevoir, sous ses propriétés changeantes, une nécessaire unité. Voici que, dans un gaz quelconque, à la même température et à la même pression, le même volume renferme toujours le même nombre de molécules. ”

“ Brûlez un morceau de bois, la balance du chimiste vous apprendra qu’aucune particule de matière n’a été perdue, et même que ce poids a été augmenté d’une certaine quantité perdue par l’air. Dans toutes les compositions ou décompositions de la chimie, il y a toujours équation entre les élémens et les produits, et réciproquement. La chimie démontre en outre que les diverses substances conservent toujours les mêmes propriétés. Ainsi la matière ne périt jamais, mais elle est dans un mouvement perpétuel ”

“ 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. ”

“ On voit, dès lors, pour nous renfermer dans les limites de la question présente, que quand même tous les phénomènes chimiques seraient un jour positivement analysés comme dus à des actions purement physiques, ce qui sera peut-être le résultat général des travaux de la génération scientifique actuelle, notre distinction fondamentale entre la physique et la chimie ne saurait en être effectivement ébranlée. ”

“ La doctrine atomique nous enseigne que les choses se passent, en chimie, comme si la matière était divisée en molécules et en atomes. La théorie cinétique fait comprendre la constitution des gaz et les effets de la chaleur à la condition d’imaginer ces particules animées de vifs mouvemens de rotation et de déplacement. ”

“ Vous avez bien établi l’absence d’atmosphère autour du Soleil et de Jupiter, mais vous n’avez rien trouvé qui soit applicable à la question des atomes. Que la matière soit divisible à l’infini, que sa division s’arrête à un certain terme, il n’importe : vos observations s’expliqueront sans difficulté sérieuse dans l’un et l’autre système.
Ainsi l’existence des atomes n’est démontrée ni par les phénomènes de la Chimie quantitative, ni par les phénomènes observables dans les espaces célestes. Voyons dès lors comment l’idée d’atomes s’est introduite dans la science. ”

“ Les uns, consistant en combinaisons et décompositions chimiques, sont absolument de même nature que les phénomènes qui sont; produits dans le laboratoire du chimiste. Les autres se soustraient aux lois de la chimie ordinaire ; par suite des mystérieuses transformations qu'ils font subir aux molécules complexes dont se compose la partie fondamentale des corps organisés, ils donnent naissance aux liquides, aux solides, aux tissus de l'économie, et sont ainsi la manifestation d'une admirable puissance dont, la chimie n'a pas encore pu reproduire les merveilles. ”

“ Quand l’oxygène et l’hydrogène se combinent pour donner de l’eau, le fait s’avère d’ordre chimique, au contraire, car il suppose une durable métamorphose. Présentement, la physique est définie la science des transformations de l’énergie, la chimie celle des transformations de la matière. ”

“ Nul doute que, dans la réalité, les faits physiques proprement dits ne soient profondément intercalés et entremêlés avec les faits chimiques ; on les distingue cependant les uns des autres ; il y a des chimistes et des physiciens, des chaires de chimie où il n’est point question de physique et des chaires de physique où il n’est point question de chimie ”

“ La chimie moderne à complété le tableau du phénomène, en réunissant, sous un même point de vue, les actions de ces différentes forces, qui luttent sans cesse entre elles, et qui, suivant qu’elles dominent tour à tour, déterminent tous les passages entre l’état d’un corps dont toutes les molécules forment une masse solide et compacte, et l’état du même corps, atténué au point de devenir impalpable et de disparoître à nos yeux. ”

“ Les moyens dont se sert la chimie pour produire des changements dans les corps, c'est-à-dire pour les rendre libres de leurs combinaisons, les faire passer dans d'autres états, les faire entrer dans de nouvelles combinaisons, etc., ont été de tout temps distingués en procédés par la voie sèche et en procédés par la voie humide. Dans ces derniers sont comprises les actions que l'on fait subir aux corps qui se trouvent à l'état de dissolution, tandis que par les premiers on soumet à l'influence de la chaleur les corps seuls ou mélangés avec d'autres substances. ”

“ C'est ce qu'on exprime en disant que la Chimie étudie les réactions entre composés définis. Tout ce qui est transportable, dans un corps, est soustrait à la loi générale de l'équilibre. On peut considérer les édifices moléculaires des corps stables comme formant, au point de vue chimique, des systèmes isolés tels que les compensations produites à leur intérieur vérifient, dans chacun d'eux, la loi de la conservation de l'énergie. ”

“ Car, tous les phénomènes chimiques sont nécessairement plus compliqués que les phénomènes physiques; ils en dépendent sans influer sur eux. Chacun sait, en effet, que toute action chimique est soumise d'abord à l'influence de la pesanteur, de la chaleur, de l'électricité, etc., et présente, en outre, quelque chose de propre qui modifie l'action des agens précédens. Cette considération, qui montre évidemment la chimie comme ne pouvant marcher qu'après la physique, la présente en même temps comme une science distincte. ”

“ En chimie même, selon nous, il ne faudrait enseigner, du moins aux élèves des lettres, avec ce qui est nécessaire à tous, que ce qui est beau et admirable, que ce qui est une révélation sur l’architecture élémentaire des corps, ou sur cette universelle parenté à travers l’espace que révèle l’analyse spectrale. Voici deux programmes de chimie, l’un qui passe en revue toute la série des élémens et de leurs principales combinaisons, qui mentionne la préparation de l’acide sulfurique, de l’acide chlorhydrique, de l’acide azotique, etc. ”

“ Il faut qu'avec du gaz, de l'air, une ombre, l'impalpable, l'invisible, il fabrique le substratum des choses. Il procède du simple au composé. Au fur et à mesure, les combinaisons deviennent plus complexes. Les atomes fondamentaux disparaissent et se transforment sous l'action d'une chimie synthétique qui va toujours élargissant le cercle de son action. ”

“ 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. ”

“ Quand, avec Galilée et ses disciples, la mécanique était florissante, la chimie était mécanique, et on attribuait aux atomes des pointes, des tranchants et des crochets, qui expliquaient les réactions chimiques. Quand Newton, généralisant la notion de pesanteur, eut parlé d’attraction universelle, on attribua les combinaisons chimiques à l’attraction qui s’exerçait entre les atomes. ”

“ C'est ainsi que la notion de l'atome chimique intervient à propos de la théorie des gaz, à propos de la capacité des corps pour la chaleur, à propos de la structure cristalline, à propos de l'analyse du spectre lumineux. Toutes les fois que le physicien tombe sur des caractères qui sont en rapport avec la composition chimique, il fait en réalité de la chimie, quoique avec d'autres 'réactifs et d'autres appareils que ceux qui meublaient jadis exclusivement le laboratoire du chimiste. ”

“ L’existence des atomes, bien que simple déduction indirecte des phénomènes chimiques, paraissait solidement établie, appuyée qu’elle était par la conception de la molécule, qui résulte principalement de considérations d’ordre physique. Les détails des relations réciproques des atomes dans la molécule étaient connus, ou tout au moins leur connaissance pour les corps nouveaux ou plus compliqués n’était qu’une question de temps. ”

“ La Chimie avait peu à gagner et beaucoup à perdre dans le concours des physiciens, à l’époque où ceux-ci n’avaient à lui offrir autre chose que leurs systèmes de Mécanique moléculaire, basés sur l’existence d’atomes crochus ou d’atomes en spirale, conceptions stériles qui ne pouvaient servir qu’à jeter dans l’étude des phénomènes chimiques une déplorable confusion. Eh bien ! étudiez les chimistes du temps où ces idées florissaient, où elles dominaient les écoles, et vous verrez qu’ils s’en laissent difficilement imprégner ”

“ La force qui unit ensemble des molécules de natures différentes s'appelle affinité ou attraction de combinaison. Ainsi, dans un morceau de plâtre, la force qui unit toutes les molécules de plâtre entre elles est la cohésion ; mais le plâtre en chimie est formé d'acide sulfurique et de chaux, et la force qui unit la molécule d'acide sulfurique à la molécule de chaux, c'est Y affinité ou attraction de combinaison. ”