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L’École normale de l’an III. Vol. 3, Leçons de physique, de chimie, d’histoire naturelle

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Étienne Guyon

Leçons de chimie de Berthollet

Première leçon

6 pluviôse/25 janvier

Texte intégral

1On peut choisir plusieurs autres applications de la science, relatives au lieu qu’on doit instruire, les rendre familières par quelques expériences, et faire connaître les ressources que les productions du sol offrent à l’industrie.

2Puisque le but de cette institution est surtout d’établir les meilleures méthodes d’enseignement, arrêtons-nous un moment sur le plan général que doit se faire un instituteur chargé d’enseigner les éléments de la chimie.

3Dans un cours élémentaire on doit faire connaître par l’expérience, et présenter successivement les propriétés des différentes espèces de substances, en les liant au plus petit nombre de faits généraux. Il faut donc classer d’abord dans l’ordre le plus convenable à la succession des expériences et à la progression des idées, les substances dont l’action réunie forme la vie de la nature.

4Cette classification a néanmoins quelque chose d’arbitraire, selon le point de vue sous lequel on considère les substances.

5Si j’étais chargé de faire un cours élémentaire, je les diviserais en substances principes, en substances minérales, en substances végétales, en substances animales.

6Dans la classe des substances principes, je placerais celles des substances simples qui ont le plus d’action sur les autres corps, et qui entrent dans un plus grand nombre de combinaisons.

7Par substances simples, nous n’entendons pas les éléments des corps, dans l’acceptation qui a été reçue dans les écoles jusqu’à ces derniers temps mais seulement celles qui sont les derniers résultats de nos analyses.

8Appuyé sur ces considérations, je ferais entrer dans la classe des substances principes, l’oxygène, l’hydrogène, le carbone, l’azote, les alcalis, les terres simples.

9Je place dans la seconde classe les substances minérales, parce qu’elles sont, en général, moins composées que les autres, plus constantes dans leurs combinaisons, et plus faciles à suivre dans leur action.

10Suivent les substances végétales, dans l’ordre de composition.

11Parmi les substances principes, aucune n’étend aussi loin que l’oxygène la faculté d’agir sur les autres corps et d’influer sur leurs combinaisons ; ce sont donc ces propriétés qui m’occuperont d’abord.

12Cependant un préliminaire indispensable, c’est de donner une première idée de cette force de laquelle dépendent tous les phénomènes chimiques, de l’attraction chimique, ainsi que de celle qui doit en modifier les effets, de la chaleur.

13Je tirerais la première connaissance de l’attraction chimique, des phénomènes les plus familiers dans nos habitudes sociales, par exemple, de la dissolution du sucre et du sel, du mélange de l’alcool et de l’eau.

14J’emprunterais des éléments de physique, dont il faut supposer la connaissance dans ceux qui entreprennent la chimie, les propriétés de la chaleur, considérée comme un principe expansif.

15A ces premières notions succéderaient les propriétés physiques de l’oxygène, sa pesanteur spécifique, son élasticité.

16Suivraient les expériences qui prouvent que le gaz oxygène, où l’air vital peut seul servir à la combustion et à la respiration, mais sans analyser encore ces propriétés.

17Je combinerais ensuite l’oxygène avec l’hydrogène, dont j’aurais également fait connaître les propriétés physiques, et c’est ici que commencerait véritablement l’instruction chimique.

18La chaleur qui se dégage dans cette opération donnerait la première idée du calorique combiné.

19Le résultat de cette première combinaison est l’eau, qui ne tarderait pas à être soumise à la puissance de l’attraction chimique.

20Je reprendrais l’oxygène pour le combiner avec une autre substance simple, par exemple, avec le carbone. Après avoir examiné les phénomènes de cette combinaison, je comparerais les attractions du carbone et de l’hydrogène, relativement à l’oxygène ; celle du carbone l’emporte. Là prendrait naissance l’idée des décompositions opérées par l’attraction et celle des attractions électives.

21Je continuerais à parcourir ainsi toutes les espèces de substances ; je développerais leurs propriétés chimiques dans l’ordre de leur composition, en me servant toujours des idées acquises par les expériences précédentes, pour les combiner avec celles qui naîtraient des faits nouveaux.

22Nous possédons en chimie un avantage dont toutes les sciences ne jouissent pas, c’est d’avoir des éléments composés par des hommes d’un mérite éminent ; toutefois je me permettrai quelques observations sur ces ouvrages.

23On commence par l’exposition de la théorie des affinités, ou par celle de la théorie de la chaleur, et ces théories supposent la connaissance d’un grand nombre de faits, dont on ne peut se faire une idée exacte, sans les avoir vus par l’expérience, décomposés par l’analyse.

24Les physiciens qui avaient, dans la carrière des sciences, une grande avance sur les chimistes qui s’occupaient des spéculations chimériques, ont longtemps regardé la matière comme une substance purement passive et qui n’était soumise qu’aux lois mécaniques : ils ont prêté différentes espèces de mouvement ; ils ont imaginé différentes figures et différentes positions dans les parties élémentaires des corps, pour expliquer les combinaisons et les décompositions et les décompositions : vaines hypothèses, dont la vérité même ne pourrait avoir aucune garantie !

25Enfin l’on a reconnu qu’il existait dans les molécules de la matière, une force par laquelle elles tendent les unes vers les autres, et qui est variable, selon la nature des différentes substances, quelle qu’en puisse être la cause première.

26On doit considérer cette époque, comme celle de l’origine de la chimie philosophique.

27L’attraction chimique diffère de l’attraction générale, en ce que la dernière ne s’observe qu’entre de grandes masses et à des distances considérables ; au lieu que l’attraction chimique s’exerce entre les molécules des corps et à des distances insensibles.

28Cependant quelques attractions et répulsions apparentes ont été attribuées à l’action chimique des corps.

29Lorsque deux corps, submergés dans un liquide ou flottant à la surface et placés dans le voisinage l’un de l’autre, sont tous deux susceptibles d’être mouillés par le liquide, ils paraissent s’attirer réciproquement, et ils portent l’un vers l’autre.

30Lorsque deux corps submergés ou flottants, et placés dans le voisinage l’un de l’autre, ne sont ni l’un ni l’autre susceptibles d’être mouillés par le liquide environnant, ils paraissent encore s’attirer.

31Lorsque deux corps placés dans les mêmes circonstances, l’un est susceptible d’être mouillé, tandis que l’autre ne l’est pas, ils paraissent se repousser.

32L’attraction chimique ne contribue à la production de ces effets, qu’en ce qu’elle est la cause de la suspension d’une partie du fluide contre les côtés du corps, qui à la propriété de se mouiller, ou de la formation d’une concavité autour de celui qui ne se mouille pas ; mais les mouvements imprimés à ces corps sont l’effet immédiat d’une pression mécanique, et ils n’auraient pas lieu si les corps étaient placés à la même distance, hors du liquide. On trouve l’explication la plus satisfaisante de ces phénomènes dans un mémoire de Monge, qui est dans le recueil de l’Académie des sciences de 1787.

33Les propriétés des tubes capillaires sont aussi un effet combiné de l’attraction chimique et d’une pression mécanique.

34L’attraction chimique s’appelle encore affinité, dénomination qui présente un sens métaphorique et qui lui convient moins ; cependant comme cette dernière est surtout en usage, je me servirai indistinctement de l’une et de l’autre.

35On a distingué plusieurs espèces d’affinités : l’affinité simple, l’affinité de composition, l’affinité double, l’affinité d’agrégation, etc.

36Ces espèces d’attractions sont toutes une même force, considérées sous différents aspects, et dans différentes circonstances.

37Je réduis ces espèces à trois, qu’on peut envisager comme différents degrés d’une même puissance : l’attraction simple, l’attraction élective et l’attraction complexe. Déterminons avec soin les caractères qui les distinguent.

38L’attraction ou l’affinité simple est celle qui s’exerce entre deux principes ou entre deux substances qui, quoique composées de différents principes, n’agissent cependant chacune que par une force collective.

39Si l’affinité agit faiblement, les deux substances peuvent conserver une grande partie de leurs propriétés d’une manière distincte ; c’est ce qui arrive dans les dissolutions par l’eau ou par l’alcool : considérons les circonstances de ces dissolutions, qui peuvent être regardées comme le premier anneau des phénomènes chimiques.

40On verse de l’huile sur l’eau, ou bien on jette un morceau de résine dans ce liquide, il ne se fait point de mélange ; chaque substance obéit aux lois de l’hydrostatique.

41On met un morceau de sucre dans l’eau, il est d’abord précipité par l’excès de sa pesanteur spécifique, mais bientôt il est dissous : la liqueur reste limpide ; la lumière n’est pas réfractée par les molécules du sucre et par celles de l’eau. L’union de ces molécules est intime et uniforme ; la force qui a produit ces effets est l’attraction chimique.

42Mais le sucre et l’eau conservent chacun une grande partie de leurs propriétés ; si l’attraction eût été plus forte, les propriétés des deux substances eussent disparu, comme on l’observe d’un acide et d’un alcali, qui donnent naissance à un sel dans lequel on ne reconnaît plus aucune propriété des composants. Alors la dissolution prend plus particulièrement le nom de combinaison.

43Pour qu’une dissolution s’opère il faut que l’un des deux corps soit liquide, afin que les molécules puissent s’introduire entre celles du corps solide. On donne au liquide le nom de dissolvant ; cependant l’action est réciproque.

44Je ferai remarquer dans la suite quelques cas dans lesquels aucun des corps qui se combinent n’est dans l’état liquide.

45Lorsqu’une substance solide se dissout dans un liquide, la tendance à la combinaison a non seulement à surmonter la résistance mécanique qui naît de la différence des pesanteurs spécifiques, mais encore la force d’agrégation qui tient dans un état de réunion les molécules d’un solide.

46La force d’agrégation dans les solides qui n’ont pas de fluide interposé entre leurs molécules est un résultat de l’affinité que ces molécules de même nature exercent les uns sur les autres ; mais dans le cas contraire, comme dans les cristaux des différents sels, elle paraît principalement due à la capillarité ; et celle-ci doit une partie de ses effets à l’affinité chimique et une autre partie à l’action mécanique du fluide.

47Mais de quelque manière que se décompose la force d’agrégation, nous n’avons besoin de la considérer en chimie, que comme une résistance à la combinaison.

48On s’occupa longtemps des phénomènes isolés de l’affinité, des dissolutions, des combinaisons dans lesquelles on confondait toutes les forces qui concourent à produire un effet. Geoffroy, le premier, compara les attractions et chercha à déterminer l’ordre dans lequel différentes substances se combinent avec un principe, et peuvent s’exclure de cette combinaison.

49C’est cette propriété qu’un corps a de chasser un autre corps d’une combinaison, pour prendre sa place, c’est cette comparaison de son affinité avec celle des autres corps, qui constitue l’affinité sélective.

50Geoffroy publia, en 1718, une table des affinités électives, établie sur les faits connus jusqu’à lui. Cette invention importante forme la seconde époque de la chimie philosophique.

51Dès lors les chimistes donnèrent beaucoup plus d’attention aux affinités ; on en publia différentes tables, où l’on introduisit des faits nouveaux ; quelques-uns s’opposèrent à la doctrine des attractions chimiques, plusieurs phénomènes qui étaient inexplicables alors, et dont la science a profité dans la suite.

52Bergman publia, en 1775, un ouvrage, dans lequel il considéra toutes les affinités qui contrebalancent leurs forces, pour produire la plupart des phénomènes chimiques : il analysa les circonstances qui peuvent modifier ou déguiser leurs effets : il apprit à distinguer les affinités complexes, des affinités électives : il donna une table de ces dernières, beaucoup plus complète et plus exacte que celles qui avaient paru jusqu’à lui. C’est à la publication de cet ouvrage que je fixe la troisième époque de la chimie philosophique.

53À peu près dans le même temps, la théorie des gaz prit naissance, vint s’allier à celle des attractions chimiques et contribua, par les découvertes de quelques hommes de génie, à rendre cette époque la plus brillante et la plus féconde de la science.

54Une table d’affinités électives présente non seulement les derniers résultats d’un grand nombre d’expériences, mais surtout elle expose aux yeux la comparaison des forces qui ont produit les phénomènes, et qui restent à la disposition du chimiste.

55Quelques professeurs expliquent, au commencement d’un cours élémentaire, la table des affinités : elle est inintelligible à ceux qui ne connaissent pas les faits sur lesquels elle est fondée.

56D’autres ne la font connaître aux élèves qu’à la fin du cours, et alors elle ne donne que des idées fugitives.

57Je conseille de construire, dans un cours élémentaire, la table des affinités, à mesure que les expériences amènent les résultats qu’elle doit représenter.

58On ne se borne pas en chimie à expliquer les phénomènes qui sont produits par l’action de deux ou trois affinités ; on analyse aussi ceux qui sont dus à l’action de quatre, ou même d’un plus grand nombre d’affinités, dont le concours forme une affinité complexe.

59Bergman a imaginé de représenter, dans un tableau figuratif, l’action de quatre affinités.

60Pour bien concevoir cette action, il faut décomposer les quatre forces qui agissent, et opposer celles qui concourent à rompre les combinaisons existantes, à celles qui tendent à leur conservation.

61Nous donnerons, avec Kirwan, aux premières, le nom d’affinités divellentes, et aux dernières, celui d’affinités quiescentes.

62Si les affinités quiescentes sont plus fortes que les affinités divellentes, il ne se fait point de changement dans les combinaisons ; mais si les forces divellentes l’emportent, les combinaisons existantes sont rompues et il s’en forme de nouvelles.

63En général, c’est un moyen avantageux, soit pour se conduire dans des recherches nouvelles, soit pour rendre l’instruction facile aux élèves, que de décomposer les forces qui agissent dans la production d’un phénomène, et de séparer celles qui concourent au phénomène, de celles qui s’y opposent.

64Suivons un tableau figuratif, pour mieux concevoir le jeu des affinités qu’il représente.

65Dans l’expérience, on mêle une dissolution de muriate de baryte avec une dissolution de carbonate de potasse ; le muriate de baryte est composé d’acide muriatique et de baryte, lesquels sont représentés au côté gauche de la figure : le carbonate de potasse est composé d’acide carbonique et de potasse, qui sont placés au côté droit.

66L’affinité de l’acide muriatique avec la baryte et celle de la potasse avec l’acide carbonique sont les affinités quiescentes. L’affinité de l’acide muriatique avec la potasse et celle de la baryte avec l’acide carbonique sont divellentes.

67Ces dernières l’emportent ; les premières combinaisons sont rompues, et au lieu de muriate de baryte et de carbonate de potasse, on a du muriate de potasse et du carbonate de baryte, lequel étant insoluble dans l’eau, se précipite.

68On peut encore représenter quelques circonstances de l’opération ; ainsi, la pointe de l’accolade inférieure étant dirigée vers le bas désigne que le carbonate de baryte se précipite ; si elle était dirigée vers le haut, elle indiquerait que la nouvelle combinaison serait restée en dissolution.

69On a cherché à exprimer par des nombres la force comparative des attractions chimiques : pour effet, on a essayé différents nombres, dans la représentation de plusieurs combinaisons des mêmes principes, et l’on a retenu ceux qui ont le mieux interprété les faits. Guyton est, des chimistes qui se sont occupés de cette recherche, celui qui l’a fait avec le plus de succès.

70On pourrait, sans doute, en multipliant beaucoup les épreuves, approcher de très près des nombres qui exprimeraient réellement la force comparative des affinités, ce qui serait extrêmement avantageux : mais les degrés de chaleur font varier, d’une manière très inégale, les affinités des différentes substances, et dans la plupart des phénomènes chimiques, il se mêle des anomalies qui modifient l’action des affinités, de sorte qu’il paraît impossible de considérer les nombres mieux choisis, autrement que comme un moyen de représenter les forces de la nature par une supposition qui a des rapports plus ou moins grands avec la réalité.

71Ce qu’on vient d’exposer doit rendre les deux tableaux suivants faciles à entendre.

72Les tableaux figuratifs présentent un grand avantage dans les cours élémentaires : ils éclairent l’intelligence, ils parlent à l’imagination, ils gravent les faits et leurs causes dans la mémoire ; ainsi, il convient, dans chaque leçon où l’on doit expliquer des phénomènes produits par une affinité complexe, d’en exposer le tableau figuratif.

73Pour ne pas s’égarer dans la théorie des attractions chimiques, il faut bien connaître les anomalies qui déguisent ou modifient leurs effets. Dans la prochaine séance, nous nous occuperons de ces anomalies.

© Éditions Rue d’Ulm, 2006

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