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différences entre les deux. On sait depuis longtemps que les propriétés d'un métal peuvent être influencées par la présence d'une minime quantité d'un autre élément, bien qu'elle soit faible au point d'exclure la possibilité de son action due à la formation d'un composé chimique ordinaire auquel on pourrait assigner quelque formule raisonnable, basée sur des proportions atomiques. Il ne s'ensuit pas, toutefois, que l'atome de l'élément ajouté n'exerce pas une influence directe, ou que son action ne soit pas contrôlée par une loi bien connue; mais il est clair que, dans l'expérience que je vais faire, par exemple, il ne s'agit pas de l'union d'éléments en proportions atomiques. Voici deux cuillères contenant du bismuth exceptionnellement pur, pris dans le même creuset renfermant la masse fondue, et j'introduis dans une cuiller un tout petit fragment de tellurium qui flotte au-dessus du métal en fusion. Je verse le contenu des deux cuillères dans des moules différents et je lave le métal lorsqu'il est refroidi. Vous voyez que le bismuth auquel a été ajouté le tellurium a cristallisé en très petits cristaux, tandis que celui qui est resté pur a cristallisé en plans larges, semblables à des miroirs; celui-ci réfléchit un rayon lumineux comme un miroir, tandis que celui qui contient le tellurium disperse la lumière. Si l'on n'avait d'autre guide que celui que donne la simple inspection, on dirait que les deux masses sont des substances entièrement distinctes, et cependant la seule différence est que l'une contient 1/2000 de tellurium et que l'autre n'en contient pas du tout. On trouve beaucoup d'autres faits semblables dans la métallurgie pratique, dont la connaissance s'est régulièrement enrichie pendant des siècles, et ce n'est que vers la fin du dernier, à vrai dire, qu'on lui a donné une base scientifique, car c'est seulement en 1871 que Bergmann découvrit le fait étonnant que la différence entre le fer forgé et l'acier tient à la présence ou à l'absence d'une petite quantité de carbone. L'exiguïté du carbone capable de produire ces effets surprenants l'étonna, ainsi que les chimistes qui le suivirent et répétèrent ses expériences; mais, chose étrange,
comme un miroir, tandis que celui qui contient le tellurium disperse la lumière. Si l'on n'avait d'autre guide que celui que donne la simple inspection, on dirait que les deux masses sont des substances entièrement distinctes, et cependant la seule différence est que l'une contient 1/2000 de tellurium et que l'autre n'en contient pas du tout. On trouve beaucoup d'autres faits semblables dans la métallurgie pratique, dont la connaissance s'est régulièrement enrichie pendant des siècles, et ce n'est que vers la fin du dernier, à vrai dire, qu'on lui a donné une base scientifique, car c'est seulement en 1871 que Bergmann découvrit le fait étonnant que la différence entre le fer forgé et l'acier tient à la présence ou à l'absence d'une petite quantité de carbone. L'exiguïté du carbone capable de produire ces effets surprenants l'étonna, ainsi que les chimistes qui le suivirent et répétèrent ses expériences; mais, chose étrange, la publication, en 1803, de la théorie atomique de Dalton projeta un flot de lumière sur les phénomènes chimiques, mais laissa dans l'ombre des investigations comme celles de Bergmann relatives aux influences de traces sur les masses, et l'autorité de Berthollet ne fut pas suffisante pour les sauver de l'oubli. Dans cette année 1803, si féconde en événements scientifiques, Berthollet publia son essai sur la statique chimique, dans lequel il posa comme proposition fondamentale qu'en comparant l'action des corps les uns sur les autres, qui « dépend de leurs affinités et de leurs proportions mutuelles, il fallait tenir compte de la masse de chacun d'eux ». Ses vues furent contestées avec succès par Proust, mais, comme le dit Lothar Meyer, l'influence sur la chimie du rejet des idées de Berthollet fut remarquable. « Tous les phénomènes qu'on ne pouvait attribuer à des proportions atomiques déterminées furent mis à l'écart comme n'étant pas vraiment chimiques et furent négligés. C'est ainsi que les chimistes abandonnaient le pont par lequel Berthollet avait cherché à unir les sciences sœurs la physique et la chimie ». Cependant il se trouva heureusement, en Angleterre, un chimiste qui avait poursuivi la voie indiquée par les anciens métallurgistes,
Dans cette année 1803, si féconde en événements scientifiques, Berthollet publia son essai sur la statique chimique, dans lequel il posa comme proposition fondamentale qu'en comparant l'action des corps les uns sur les autres, qui « dépend de leurs affinités et de leurs proportions mutuelles, il fallait tenir compte de la masse de chacun d'eux ». Ses vues furent contestées avec succès par Proust, mais, comme le dit Lothar Meyer, l'influence sur la chimie du rejet des idées de Berthollet fut remarquable. « Tous les phénomènes qu'on ne pouvait attribuer à des proportions atomiques déterminées furent mis à l'écart comme n'étant pas vraiment chimiques et furent négligés. C'est ainsi que les chimistes abandonnaient le pont par lequel Berthollet avait cherché à unir les sciences sœurs la physique et la chimie ». Cependant il se trouva heureusement, en Angleterre, un chimiste qui avait poursuivi la voie indiquée par les anciens métallurgistes, car, en 1803, l'année même où Berthollet publia son essai, Charles Hatchett communiqua à la Société royale les résultats d'une recherche qu'il avait faite avec l'aide de Cavendish, afin de déterminer « les effets chimiques produits sur l'or par diverses substances métalliques, même lorsqu'elles sont employées en certaines portions (souvent très petites) comme alliages ». Je reviendrai dans la suite au travail de Hatchett. Avant de pouvoir rechercher la nature de l'action des traces d'un élément sur les masses d'autres éléments, il faut considérer quelques faits concernant la relation entre les atomes et les molécules. Admettez que ces sphères de verre qui sont étalées devant vous représentent les atomes dont sont composées les molécules d'un élément. Si l'on pouvait changer à volonté la masse des atomes individuels, ou si l'on pouvait diminuer ou augmenter la vitesse avec laquelle se meuvent les atomes, il serait possible de transmuer une substance élémentaire en une autre, et l'objet de l'alchimiste serait réalisé. Le progrès des recherches peut montrer qu'il est possible, au moyen d'une température suffisamment élevée ou d'une application convenable de la chaleur, de modifier le nombre ou la forme des atomes en lesquels se divise la molécule, et de résoudre ainsi
très petites) comme alliages ». Je reviendrai dans la suite au travail de Hatchett. Avant de pouvoir rechercher la nature de l'action des traces d'un élément sur les masses d'autres éléments, il faut considérer quelques faits concernant la relation entre les atomes et les molécules. Admettez que ces sphères de verre qui sont étalées devant vous représentent les atomes dont sont composées les molécules d'un élément. Si l'on pouvait changer à volonté la masse des atomes individuels, ou si l'on pouvait diminuer ou augmenter la vitesse avec laquelle se meuvent les atomes, il serait possible de transmuer une substance élémentaire en une autre, et l'objet de l'alchimiste serait réalisé. Le progrès des recherches peut montrer qu'il est possible, au moyen d'une température suffisamment élevée ou d'une application convenable de la chaleur, de modifier le nombre ou la forme des atomes en lesquels se divise la molécule, et de résoudre ainsi une substance élémentaire en une autre; pour l'instant, nous savons seulement avec certitude qu'on peut changer le groupement des atomes dans une molécule, mais qu'on ne peut altérer les atomes mêmes. On sait depuis longtemps que ce changement dans le groupement des atomes est possible. Berzélius a montré clairement que les corps qui ont exactement la même composition chimique possèdent largement différentes propriétés chimiques et physiques. Voici une masse de sulfure noir de mercure, et voici du sulfure rouge. L'analyse chimique ne fait voir aucune différence entre ces deux corps, et cependant leur aspect est bien différent. On observe plusieurs cas semblables dans la classe des corps organiques, comme l'a rappelé le docteur Tidy en citant la narcotine et la pépépine, substances dont les effets sont opposés, car la première amène le sommeil et la seconde tient éveillé, malgré leur composition identique, mais avec un groupement différent. A ces corps, tels que les sulfures rouge et noir de mercure, on a appliqué le nom d'isomères. Il est maintenant bien entendu, je pense, que, le cas excepté de formes instables d'éléments, la rencontre d'éléments en différents états allotropiques signifie que, dans les cas respectifs, les atomes sont différemment arrangés dans les
les corps qui ont exactement la même composition chimique possèdent largement différentes propriétés chimiques et physiques. Voici une masse de sulfure noir de mercure, et voici du sulfure rouge. L'analyse chimique ne fait voir aucune différence entre ces deux corps, et cependant leur aspect est bien différent. On observe plusieurs cas semblables dans la classe des corps organiques, comme l'a rappelé le docteur Tidy en citant la narcotine et la pépépine, substances dont les effets sont opposés, car la première amène le sommeil et la seconde tient éveillé, malgré leur composition identique, mais avec un groupement différent. A ces corps, tels que les sulfures rouge et noir de mercure, on a appliqué le nom d'isomères. Il est maintenant bien entendu, je pense, que, le cas excepté de formes instables d'éléments, la rencontre d'éléments en différents états allotropiques signifie que, dans les cas respectifs, les atomes sont différemment arrangés dans les molécules dont se compose le corps. Je n'ai pas besoin de m'étendre ici sur ces définitions; il convient seulement d'insister sur la grande importance industrielle du changement dans les conditions moléculaires des métaux et des alliages, produits, comme ils le sont, par des influences comparativement faibles. Vous n'oublierez pas l'importance du sujet si vous vous rappelez que la signification morale de l'allotropie, ou plutôt de l'isomérisme, a été reconnue par l'un des écrivains les plus fins et les plus spirituels des temps modernes, car le Cas étrange raconté par M. L.-R. Stevenson montre ce qui pourrait arriver si le même être humain révélait alternativement deux natures et deux attributs entièrement différents. Je n'ai pas hésité à vous faire cette citation, parce que certains métaux peuvent être amenés, par de faibles influences, à prendre des formes dans lesquelles, par rapport au service spécial qu'on leur demande, ils se comportent soit utilement, soit d'une manière entièrement préjudiciable. En ce qui concerne les métaux, les chimistes, même jusqu'à ce jour, ont mis peu d'empressement à examiner les conditions sous lesquelles un métal peut montrer, lorsqu'il est pur, des propriétés très différentes, et peut passer, comme on dit, d'un état allotropique à un autre.
du sujet si vous vous rappelez que la signification morale de l'allotropie, ou plutôt de l'isomérisme, a été reconnue par l'un des écrivains les plus fins et les plus spirituels des temps modernes, car le Cas étrange raconté par M. L.-R. Stevenson montre ce qui pourrait arriver si le même être humain révélait alternativement deux natures et deux attributs entièrement différents. Je n'ai pas hésité à vous faire cette citation, parce que certains métaux peuvent être amenés, par de faibles influences, à prendre des formes dans lesquelles, par rapport au service spécial qu'on leur demande, ils se comportent soit utilement, soit d'une manière entièrement préjudiciable. En ce qui concerne les métaux, les chimistes, même jusqu'à ce jour, ont mis peu d'empressement à examiner les conditions sous lesquelles un métal peut montrer, lorsqu'il est pur, des propriétés très différentes, et peut passer, comme on dit, d'un état allotropique à un autre. Berzélius avança que les métaux osmium et iridium pouvaient exister en différents états allotropiques, et, en 1884, Joule et Lyon Plifair montrèrent que certains métaux en différents états allotropiques possèdent des volumes différents, et, quoique l'analyse chimique ne puisse découvrir aucun changement dans la composition d'un métal particulier en aucun de ses différents états, ses propriétés sont grandement différentes. En voici plusieurs exemples. En 1849, Bolley nous apprit préparer le plomb sous la forme que voilà par l'électrolyse. Il est aussi pur que ce morceau de feuille de plomb; mais celui de Bolley s'oxyde rapidement à l'air et se convertit rapidement en une poudre jaune, tandis que le plomb en feuille ne change pas, comme on le sait. Voici une forme de cuivre qui a été préparée pour la première fois, en 1878, par Schutzenberger; son poids spécifique est inférieur à celui du cuivre ordinaire; il s'oxyde rapidement à l'air; il se comporte en présence de l'acide nitrique différemment que le cuivre commun et peut enfin être converti en cuivre ordinaire par un contact prolongé avec l'acide sulfurique. Des cas semblables d'allotropisme sont signalés par Fritsche, pour l'étain, et par Schutzenberger, pour l'argent. Je n'ai pas fait d'allusion spéciale à
de ses différents états, ses propriétés sont grandement différentes. En voici plusieurs exemples. En 1849, Bolley nous apprit préparer le plomb sous la forme que voilà par l'électrolyse. Il est aussi pur que ce morceau de feuille de plomb; mais celui de Bolley s'oxyde rapidement à l'air et se convertit rapidement en une poudre jaune, tandis que le plomb en feuille ne change pas, comme on le sait. Voici une forme de cuivre qui a été préparée pour la première fois, en 1878, par Schutzenberger; son poids spécifique est inférieur à celui du cuivre ordinaire; il s'oxyde rapidement à l'air; il se comporte en présence de l'acide nitrique différemment que le cuivre commun et peut enfin être converti en cuivre ordinaire par un contact prolongé avec l'acide sulfurique. Des cas semblables d'allotropisme sont signalés par Fritsche, pour l'étain, et par Schutzenberger, pour l'argent. Je n'ai pas fait d'allusion spéciale à l'antimoine de Gore ou aux modifications de nickel et de palladium, parce que dans leurs cas le passage d'un état à l'autre est déterminé par la présence ou l'absence de gaz enfermés et que, par conséquent, le phénomène devient plus compliqué que lorsque la composition du métal n'est pas changée. Il est tout à fait vrai que dans les cas que j'ai mentionnés les variations dans les propriétés de l'allotropie du même élément sont beaucoup moins marquées que les variations qui caractérisent l'isomérisme des composés organiques; mais elles sont néanmoins très réelles et importantes, et si l'on connaissait les métaux que j'ai cités seulement dans leurs conditions instables, ils seraient impropres à tout emploi industriel. Supposons un vase revêtu de cuivre de Schutzenberger ou une citerne doublée de plomb Bolley, la désintégration et la ruine s'effectueraient rapidement dans l'un et l'autre cas. Fritsche a trouvé que certains lingots d'étain, lorsqu'ils sont exposés aux rigueurs d'un hiver russe, tombent en poussière. Cette poudre est certainement une forme allotropique de l'étain; elle est grise et en aiguilles, mais en la chauffant bien au-dessous de son point de fusion, elle est changée en étain ordinaire, et Fritsche fait remarquer que cette propriété qu'a
Il est tout à fait vrai que dans les cas que j'ai mentionnés les variations dans les propriétés de l'allotropie du même élément sont beaucoup moins marquées que les variations qui caractérisent l'isomérisme des composés organiques; mais elles sont néanmoins très réelles et importantes, et si l'on connaissait les métaux que j'ai cités seulement dans leurs conditions instables, ils seraient impropres à tout emploi industriel. Supposons un vase revêtu de cuivre de Schutzenberger ou une citerne doublée de plomb Bolley, la désintégration et la ruine s'effectueraient rapidement dans l'un et l'autre cas. Fritsche a trouvé que certains lingots d'étain, lorsqu'ils sont exposés aux rigueurs d'un hiver russe, tombent en poussière. Cette poudre est certainement une forme allotropique de l'étain; elle est grise et en aiguilles, mais en la chauffant bien au-dessous de son point de fusion, elle est changée en étain ordinaire, et Fritsche fait remarquer que cette propriété qu'a l'étain de passer à une condition inaccoutumée a donné lieu, en une occasion, à une certaine difficulté. On avait déposé dans un magasin convenable une certaine quantité de boutons livrés en bon état par un manufacturier, composés principalement d'étain et destinés à l'ornement d'uniformes de l'armée. Or il arriva qu'à l'inspection des autorités militaires on ne trouva plus qu'une masse informe de poudre grise, parce que, l'étain ayant pris sa forme allotropique, les boutons avaient disparu. J'ai vu des spécimens de cet étain, et je regrette de n'avoir pu en avoir un fragment à ma disposition. Nous allons maintenant considérer la question suivante les métaux, lorsqu'ils s'unissent entre eux, conservent-ils leurs conditions normales, ou prennent-ils dans tous les cas des états allotropiques? Il est un peu difficile d'obtenir la preuve expérimentale de la manière dont se comportent les métaux, mais j'essayerai de vous présenter quelques faits. Joule a prouvé que lorsque le fer a été dégagé de son amalgame en séparant par distillation le mercure, le fer métallique prend feu s'il est exposé à l'air et montre clairement qu'il diffère du fer ordinaire et qu'il est, en fait, une forme allotropique de ce métal. Moissan a fait voir que de
l'inspection des autorités militaires on ne trouva plus qu'une masse informe de poudre grise, parce que, l'étain ayant pris sa forme allotropique, les boutons avaient disparu. J'ai vu des spécimens de cet étain, et je regrette de n'avoir pu en avoir un fragment à ma disposition. Nous allons maintenant considérer la question suivante les métaux, lorsqu'ils s'unissent entre eux, conservent-ils leurs conditions normales, ou prennent-ils dans tous les cas des états allotropiques? Il est un peu difficile d'obtenir la preuve expérimentale de la manière dont se comportent les métaux, mais j'essayerai de vous présenter quelques faits. Joule a prouvé que lorsque le fer a été dégagé de son amalgame en séparant par distillation le mercure, le fer métallique prend feu s'il est exposé à l'air et montre clairement qu'il diffère du fer ordinaire et qu'il est, en fait, une forme allotropique de ce métal. Moissan a fait voir que de semblables effets se produisent dans le cas du chrome et du manganèse, du cobalt et du nickel, lorsqu'on les dégage de leurs amalgames au mercure. Les preuves ne manquent pas de l'allotropie dans les métaux dégagés des alliages solides, aussi bien que des amalgames fluides au mercure. On peut regarder certains alliages comme des solutions solifiées, et, lorsqu'on traite ces corps avec un dissolvant convenable, ordinairement un acide, il arrive souvent qu'un métal constituant est dissous et que l'autre est dégagé sous une forme insoluble. Voici un nouvel alliage de potassium et d'or, contenant environ 10 pour 100 du métal précieux. Si l'on jette un fragment de cet alliage sur l'eau, le potassium s'enflamme, décompose l'eau, et l'or est dégagé sous forme d'une poudre noire; c'est une forme de cette poudre noire ou brun foncé qui est, je crois, une modification allotropique de l'or, car il est évident qu'il se combine avec l'eau pour former un hydride aurique. Si l'on chauffe cet or noir au rouge sombre, il reprend sa couleur ordinaire d'or. Les Japonais emploient cet or, dégagé d'alliages de cuivre et or, d'une façon remarquable, car ils produisent, au moyen de certaines solutions, une magnifique patine sur cuivre
certains alliages comme des solutions solifiées, et, lorsqu'on traite ces corps avec un dissolvant convenable, ordinairement un acide, il arrive souvent qu'un métal constituant est dissous et que l'autre est dégagé sous une forme insoluble. Voici un nouvel alliage de potassium et d'or, contenant environ 10 pour 100 du métal précieux. Si l'on jette un fragment de cet alliage sur l'eau, le potassium s'enflamme, décompose l'eau, et l'or est dégagé sous forme d'une poudre noire; c'est une forme de cette poudre noire ou brun foncé qui est, je crois, une modification allotropique de l'or, car il est évident qu'il se combine avec l'eau pour former un hydride aurique. Si l'on chauffe cet or noir au rouge sombre, il reprend sa couleur ordinaire d'or. Les Japonais emploient cet or, dégagé d'alliages de cuivre et or, d'une façon remarquable, car ils produisent, au moyen de certaines solutions, une magnifique patine sur cuivre qui ne contient que 2 pour 100 d'or, alors qu'il suffit d'une simple trace du dernier métal pour altérer la teinte de la patine. Voici une partie de la poignée d'un couteau japonais qui consiste en l'argent et cuivre. Le canard représenté est en shakudo, alliage de cuivre et de 1 à 5 pour 100 d'or. On donne par décapage une patine grise au shibukuri et une patine pourpre au canard en shakudo, et la disposition est si ingénieuse que le cou du canard paraît être sous l'eau et n'est visible que lorsqu'on dirige avec la main la lumière en certains sens. Le meilleur exemple que je connaisse du changement produit dans un métal par l'action du mercure est celui qui est fourni par l'expérience suivante que m'a fait connaître M. Laurie, dont j'ai déjà signalé les travaux dans une autre direction dans la dernière leçon. Voici une plaque d'aluminium, et vous savez qu'elle peut rester longtemps exposée à l'air sans subir une oxydation sensible. Le mercure aussi ne s'oxyde pas à l'air, à la température ordinaire; mais si l'on couvre la surface de cette plaque d'une couche de mercure, il s'y produit une oxydation rapide, et elle est bientôt
1 à 5 pour 100 d'or. On donne par décapage une patine grise au shibukuri et une patine pourpre au canard en shakudo, et la disposition est si ingénieuse que le cou du canard paraît être sous l'eau et n'est visible que lorsqu'on dirige avec la main la lumière en certains sens. Le meilleur exemple que je connaisse du changement produit dans un métal par l'action du mercure est celui qui est fourni par l'expérience suivante que m'a fait connaître M. Laurie, dont j'ai déjà signalé les travaux dans une autre direction dans la dernière leçon. Voici une plaque d'aluminium, et vous savez qu'elle peut rester longtemps exposée à l'air sans subir une oxydation sensible. Le mercure aussi ne s'oxyde pas à l'air, à la température ordinaire; mais si l'on couvre la surface de cette plaque d'une couche de mercure, il s'y produit une oxydation rapide, et elle est bientôt recouverte d'une pellicule blanche d'alumine qu'on peut détacher en flocons. Évidemment, la condition de l'aluminium a été modifiée par l'union de ce métal avec le mercure. Vous vous rappelez que, dans la dernière leçon, nous avons vu que l'eau peut être gelée par la solution dans le mercure d'un métal fusible finement divisé. Il n'est pas indifférent de savoir si l'on a employé à l'état de poudre les constituants mélangés de l'alliage, ou si l'alliage a été préalablement préparé par fusion et puis pulvérisé, ce qui montrerait que l'acte de fusion a produit un changement dans l'arrangement moléculaire c'est là un point sur lequel portent actuellement mes investigations, qui donnent des résultats un peu contradictoires. L'explication de la dépolymérisation des métaux, lorsqu'ils sont unis entre eux, est assez compliquée, mais j'essayerai de vous la donner aussi brièvement que possible. Mazzotto a montré, le premier, qu'il y a aussi abaissement de température, quoique bien moins grand, dans le cas où l'on mélange de l'étain fondu avec du plomb fondu, de sorte que l'abaissement de la température n'est réellement que le fait exclusif de solution des métaux dans le mercure. Un autre pas dans cette voie a été fait par le professeur