Physicochimie

“ Dans quelques objets, l’étude de la chimie est tellement liée à celle de la physique qu’elles sont inséparables, comme, par exemple, dans les recherches sur l’air, l’eau, le feu, etc. ; elles s’aident avantageusement dans quelques autres ; et, tandis que la chimie dépouille les minéraux des corps étrangers qui leur sont combinés, la physique fournit l’appareil mécanique nécessaire à l’exploitation. ”

“ Alors serait fondée la mécanique moléculaire, qui comprendrait dans son ensemble non-seulement les phénomènes chimiques, mais tous les phénomènes naturels dont nous avons parlé tour à tour, ceux de la gravité comme ceux de la chaleur, ceux de l’électricité comme ceux de la lumière : une dynamique universelle embrasserait l’astronomie, la physique et la chimie. ”

“ Qu’un seul atome de leur masse vienne à éprouver un dérangement quelconque, le reste en subit le contre-coup, et toutes les propriétés de l’élément sont sollicitées diversement. La chaleur, le froid, l’électricité, les substances chimiques, en un mot les causes capables de modifier l’état moléculaire des élémens agissent ainsi sur la substance organisée. ”

“ Ce sont donc seulement des valeurs relatives que la chimie fournit pour les poids des molécules et des atomes. Les formules chimiques des corps sont précisément choisies de manière qu’elles expriment, pour chacun, un poids qui, s’il n’est pas celui même de la molécule, lui est proportionnel. ”

“ Ainsi les lois de la chimie peuvent se ramener aux lois-physiques. Les physiciens de ce siècle ont prouvé que la force était une, que les divers mouvemens, chaleur, électricité, pesanteur, ne sont que les modifications d’une même force inhérente à la matière ; voilà que, pour la chimie, cette conservation de la force est maintenant démontrée. La même quantité de chaleur qui se dégage quand deux corps se combinent est absorbée intégralement quand ils se décomposent. Réciproquement la même quantité de chaleur qui est absorbée quand deux corps se combinent se dégage quand ils se décomposent. ”

“ C’est vous qui me le fîtes remarquer un jour : la physique mécanique est encore antérieure à la chimie, au moins d’une façon virtuelle. Par elle, nous sommes transportés dans un monde composé d’atomes purs, ou, pour mieux dire, de forces dénuées de toute qualité chimique. La mécanique seule régnait en cet état primitif où tout n’avait qu’un visage, où nulle individualité distincte n’existait. Y eut-il un âge du monde où la matière exista ainsi sans qualité intrinsèque, sans autre détermination que la quantité de sa masse? ”

“ 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. ”

“ Or une telle variation n’est pas prévue par les théories modernes de l’électricité et de la matière d’après lesquelles aussi bien la masse des atomes que leur charge varient d’une manière discontinue. ”

“ Le nom de matière n’est laissé qu’aux atomes pondérables, indivisibles, finis, aux corps simples de la chimie : ces atomes, inertes eux-mêmes, sont le jouet perpétuel des principes dynamiques qui sont répandus dans l’espace infini. Chaleur, magnétisme, électricité, affinité, gravité, sont les manifestations d’une énergie incréée et indestructible, la force, qui donne aux corps le mouvement et par conséquent toutes les qualités qui ne sont que des formes particulières du mouvement. ”

“ Vous savez que la théorie cinétique des métaux a pour hypothèse fondamentale l’existence dans tout métal de corpuscules électriques qui se meuvent en tous sens dans le métal, comme les molécules d’un gaz, et avec la même énergie cinétique moyenne. ”

“ La physique nous révèle la matière comme une chose essentiellement active, une force dont le type nous est offert dans celle que nous exerçons sur le monde extérieur ; la chimie nous fait entrevoir dans la matière des puissances d’un autre ordre, intimes, c’est-à-dire sans relation directe avec nos sens, capables de se développer et d’agir sous l’influence des forces physiques, pour constituer des corps nouveaux en conférant une unité nouvelle à des unités élémentaires. ”

“ Le phénomène physique qui en donne le mieux l’image semble d’abord celui de la cristallisation, où l’on voit les molécules s’agréger autour d’un noyau primitif. Mais la liberté et la fécondité de l’invention humaine débordent les formules mécaniques empruntées à la science. ”

“ Ainsi, il n’y a point de forces chimiques véritables entre les molécules, simples élémens physiques : il n’y a que des forces physiques. Les forces chimiques sont d’atome à atome. Nous exprimons, en parlant ainsi, d’une façon explicite et nette ce qui est contenu d’une façon implicite et obscure dans les définitions de l’atome et de la molécule ; l’atome étant la plus petite partie d’un corps qui puisse « entrer en combinaison » et la molécule, la plus petite partie d’un corps qui puisse « exister à l’état libre » et manifester les propriétés physiques des corps libres. ”

“ 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. ”

“ 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. ”

“ D’après les idées que nous vous avons exposées sur la structure de la matière, les corps sont constitués par une réunion d’atomes composés chacun d’un agrégat de particules en rotation, probablement formées de tourbillons d’éther. Par suite de leur vitesse, ces particules possèdent une énergie cinétique énorme. Suivant la façon dont leurs équilibres sont troublés, elles engendrent des forces diverses, telles que la lumière, la chaleur et l’électricité. ”

“ Quelle est donc cette substance dont le mouvement éternel entretient la chaleur et la lumière du monde, le jeu des affinités chimiques, le magnétisme, l’électricité ? Faut-il, comme la plupart des physiciens, concevoir dans la matière une sorte de dualité, en supposant que chaque corps soit composé de molécules pesantes séparées, et qu’entre elles se meuve un fluide impondérable, l’éther, véhicule de tous les phénomènes physiques ? ”

“ D’ailleurs, l’analogie entre les qualités premières de la Physique et les corps simples de la Chimie se marque encore ici. Peut-être un jour viendra-t-il où de puissants moyens d’analyse résoudront les nombreux corps qu’aujourd’hui nous nommons simples en un petit nombre d’éléments ; mais ce jour, aucun signe certain ni probable ne permet d’en annoncer l’aurore. À l’époque où nous vivons, la Chimie progresse en découvrant sans cesse de nouveaux corps simples. ”

“ Vous remarquerez que la cohésion physique ne comporte aucune limite entre les molécules qu’elle réunit. Chaque cristal, chaque masse solide ou liquide homogène est susceptible de se grossir, de s’accroître par l’addition de nouvelles parties, et cet accroissement n’admet aucune borne. ”

“ 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. ”

“ 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. ”

“ 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. ”

“ L'histoire de l'évolution du système nerveux qui est l'ultime et la plus complexe forme organique de la nature, recoiistituée par le naturaliste, confirme, dans l'histoire de la vie, cette loi que la chimie, dans les affinités de la matière brute, a déjà reconnue depuis longtemps, à savoir que les corps résultant d'une constitution atomique plus complexe, présupposent l'existence de corps plus simples et de combinaisons atomiques moins complexes, et la possibilité du dédoublement des composés d'une formule atomique plus élevée en ceux d'une formule plus simple. ”

“ Nous obtenons alors de l’oxygène, du carbone, de l’hydrogène, de l’azote plus quelques autres corps simples variant avec le tissu considéré.
Nous-pouvons donc conclure que tout ce qui existe dans l’univers est le fait de l’agrégation d’atomes des simples éléments chimiques.
Nous sommes ici en présence de deux faits : 1o l’existence générale des mêmes éléments ; 2o Le mouvement comme unique propriété de ces éléments. Donc tout est mouvement, rien n’existe sans le mouvement. ”

“ 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. ”

“ En elle-même et par les notions qui la préparent, la construction de la molécule est une opération essentiellement idéale. Pas plus que l’atome, pas plus que la molécule elle-même, l’arrangement des particules élémentaires n’est saisi par l’observation. Conséquence de prémisses purement idéales, la conception de cette structure a le même caractère que les notions d’où elle dérive. ”

“ Le développement de la chimie fut influencé d’une manière définitive par les autres découvertes du début du xixe siècle. Nous connaissons déjà les principales. D’abord les lois de la stœchiométrie, confirmées partout où on cherchait à les appliquer sous la forme imagée et intuitive de la théorie atomique, puis les étonnantes découvertes de l’électrochimie, enfin le développement envahissant de la chimie organique, ouvrent à la science des régions toutes nouvelles et deviennent bientôt le point de départ d’applications techniques colossales. ”

“ La théorie moléculaire de la matière qui assimile un corps matériel à une sorte de système solaire où les molécules sont en mouvement continuel et où l’équilibre apparent n’est dû qu’à la stabilité de ce mouvement, cette théorie, dis-je, avait, quand il était jeune, tout l’attrait de la nouveauté ; elle semblait une conséquence directe de la découverte de la Thermodynamique. ”

“ La stéréochimie nous conduit au moins à ce résultat que, l’existence des atomes étant admise, on peut connaître, non seulement leurs liaisons réciproques, mais encore leurs positions relatives dans la molécule. ”

“ 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. ”

“ Ainsi, selon la méthode hippocratique et baconienne, le chimiste et le physicien sont conduits à recourir à des puissances impalpables qui, sous les noms de calorique , lumière , électricité ou magnétisme , peuvent seules leur rendre compte des diverses actions exercées par les corps inorganiques les uns sur les autres. L'arrangement des molécules des divers éléments chimiques, la considération des atomes, sont des explications propres à faciliter l'intelligence des phénomènes, mais se trouvent au-dessus de toute démonstration. ”

“ Que le moment par conséquent du passage d'un composé à un autre, pour un atome, est le retour de la matière à la force physique et de la force physique à la matière ou la métamorphose de la force en matière et de la matière en force. La matière pesante comme nous voyons, se transforme dans ses parcelles extrêmes en matière impondérable ou en force physique. ”

“ 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 force totale qui sollicite une certaine molécule attirée, étant la somme des actions de chaque molécule matérielle du corps attirant, elle sera, quant à son intensité, proportionnelle au nombre de ces dernières molécules. Ainsi, supposez que la Terre, sans changer de dimension, devienne plus compacte d’un centième ; qu’elle arrive à renfermer un centième de matière de plus, sous le même volume, sa force attractive sur les corps placés à la surface deviendra d’un centième plus grande qu’auparavant. ”