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3 décembre 2013 2 03 /12 /décembre /2013 15:09

 

 

Notre époque charge le dioxyde de carbone, le CO2, d’une lourde malédiction. C’est l’ennemi numéro un de notre environnement, le coupable, clairement désigné, de "crime climatique".

 

Qui peut encore le nier ? Mais qui peut refuser de voir que la dangereuse augmentation du CO2 dans l’atmosphère est le résultat de l’emballement d’un monde industriel développé qui gaspille les ressources fossiles accumulées sur la planète au cours de millions d’années et les disperse sous forme d’objets inutiles et de polluants multiples.

 

Qui, dans ce contexte, se souvient encore que le CO2 est d’abord l’aliment des plantes nécessaires à notre alimentation et que celles-ci, de plus, libèrent, en échange de leur consommation de CO2, l’oxygène que nous respirons à plein poumons ?

 

L’histoire de la découverte du dioxyde de carbone et de son rôle dans le fonctionnement du vivant est une aventure à rebondissements qui mérite d’être contée.

 

Après Van Helmont, Hales, Joseph Black : Priestley.

 

 

 


 

Joseph Priestley, théologien, philosophe, homme politique britannique est aussi physicien, auteur d’une remarquable "Histoire de l’électricité". Il est également connu pour ses travaux en chimie et la place importante qu’il occupe dans la "chasse aux airs".

 

Mais avant de parler de Priestley, un mot au sujet de Henry Cavendish (1731-1810).

 

Deuxième fils du Duc de Devonshire, Henry Cavendish, reçoit, de son oncle, un riche héritage qui lui permet de constituer un laboratoire bien équipé qu’il utilise avec une rigueur peu commune parmi ses contemporains. ___________________________________________________________

matériel de laboratoire de Cavendish.


En 1766, il présente devant l’Association Royale de Londres une communication sur les airs factices.

 

Son exposé traite de l’air fixe tel que le définit Black, à savoir : "cette espèce particulière d’air factice qui est extrait des substances alcalines par dissolution dans les acides ou par calcination" (Philosophical Transactions, 1766, p141).

 

Si la description de l’air inflammable (notre hydrogène) constitue, par sa nouveauté, la partie la plus remarquable du travail de Cavendish, nous retiendrons qu’il multiplie également les expériences sur l’air fixe. Il l’obtient par l’action de l’esprit de sel (l’acide chlorhydrique) sur le marbre.

 

Il en étudie d’abord la solubilité dans l’eau. Elle est importante. Cette observation sera retenue quand il faudra, ensuite, expliquer la richesse de la vie aquatique. Il constate aussi, entre autres observations, que l’air fixe se dissout plus facilement dans l’eau froide. Une observation qui nous concerne dans cette époque présente où l’augmentation de la température des océans limite leur rôle de "pièges à carbone".

 

En utilisant une vessie animale, Cavendish mesure la densité de l’air fixe. Ayant constaté que l’air ordinaire est 800 fois moins dense que l’eau, il trouve que l’air fixe ne l’est que 511 fois moins. Il en déduit que l’air fixe a une densité de 1,56 par rapport à l’air ordinaire (à comparer à la valeur de 1,52 actuellement admise).

 

Le résultat mérite d’être noté, l’air fixe, plus dense que l’air se concentre donc dans les parties basses des enceintes où il est produit. Ceci explique l’asphyxie des ouvriers dans les fosses d’aisance ou des vignerons dans les cuves mal aérées, ou encore celle des animaux dans les grottes désignées comme "grotte du chien" : c’est au raz du sol que le gaz "méphitique" menace. Cette donnée intéresse également les expérimentateurs qui savent qu’ils peuvent conserver l’air fixe dans un flacon ouvert dont l’ouverture est dirigée vers le haut, disposition commode pour leurs expériences.

 

Toujours attaché à mesurer, Cavendish cherche à déterminer la quantité d’air fixe contenue dans le marbre. Le fort pourcentage de CO2 trouvé (40,7% de la masse) est proche de la valeur admise aujourd’hui.

 

Le marbre et la craie, décomposés par un acide, deviendront ainsi l’une des sources essentielles de la production d’air fixe.

 

C’est ce procédé qui sera utilisé par Priestley pour son étude de l’air fixe.


 

Joseph Priestley (1733-1804), air fixe et air phlogistiqué.

 

En mars 1772 il présente devant l’Académie Royale de Londres ses Observations sur différentes espèces d’air.


Cliquer sur l’image pour accéder au texte (voir page 292).


 

Habitant à proximité d’une brasserie, il multiplie d’abord les expériences sur l’air fixe, le gaz carbonique, qui se dégage de la fermentation du malt.


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Cuve d’une brasserie (encyclopédie)


Constatant sa capacité à se dissoudre dans l’eau il met au point des méthodes de préparation d’eaux gazeuses qui, dit-il, peuvent rivaliser avec "l’eau naturelle de Pyrmont" qui est une eau minérale, importée d’Allemagne, très en vogue à cette époque. On pourra juger de cette popularité à la lecture d’un article publié dans la Revue médicale des grands hôpitaux de Paris en 1829 :

 

"On compte peu de bains en Europe qui aient obtenu autant de vogue et de célébrité. Il nous suffira de dire qu’en 1556 cette célébrité devint telle, qu’en moins d’un mois on fut obligé de dresser un camp pour recevoir plus de dix mille personnes, qui s’y rendirent de l’Allemagne, de l’Angleterre, de la France, du Danemark, de la Norvège, de la Suède, de l’Italie, de la Russie, de la Pologne ; et enfin cet établissement était si réputé par les vertus de ses eaux, de ses fêtes, ses bals, ses spectacles, etc., qu’avant la révolution une demoiselle de condition se réservait, presque toujours dans son contrat de mariage, d’être conduite, au moins une fois, aux bains de Pyrmont".

 

Pourquoi ne pas imaginer, comme le fait Priestley, qu’une "eau de Pyrmont" à bon marché, préparée à base de craie et d’acide sulfurique, pourrait avoir, elle-même, un avenir commercial ? C’est un industriel allemand, Johann Jacob Schweepe (1740-1821), qui en fera le pari et déposera, en 1783, un brevet pour une boisson médicinale utilisant le procédé de gazéification de Priestley et qui créera, à Londres, la fabrique d’une eau gazeuse diffusée plus tard sous la marque Schweepes. Pendant ce temps, une observation d’une tout autre portée va mobiliser Priestley.

 

Les plantes ne fonctionnent pas comme les animaux !

 

Il est connu que quand on enferme une bougie dans une enceinte pleine d’air, celle-ci fini par s’éteindre. De même un animal y meurt rapidement. Mais que se passe-t-il quand on y met une plante ? Va-t-elle dépérir à son tour ?

 

"On pourrait imaginer, écrit Priestley, que comme l’air commun est autant nécessaire à la vie végétale qu’à la vie animale, les plantes comme les animaux devraient être affectés de la même manière. J’avais moi-même cette intuition quand je mis pour la première fois un plan de menthe dans un flacon de verre renversé sur une cuve à eau. Mais quand il a continué à y pousser pendant quelques mois, je trouvai que l’air du flacon n’éteignait pas une chandelle et qu’il n’avait aucun effet négatif sur une souris que j’y avais mise."

 

Priestley mesure l’importance de l’observation.

 

"Je me flatte, écrit-il, d’avoir découvert accidentellement une méthode pour restaurer l’air qui a été pollué par la combustion des chandelles et d’avoir découvert un des remèdes que la nature emploie dans ce but. C’est la végétation.

 

 

Par quel procédé la nature agit-elle pour produire un effet aussi remarquable, je ne prétends pas l’avoir découvert, mais nombre de faits se déclarent en faveur de cette hypothèse".

 

Priestley s’emploie alors à multiplier les observations sur la croissance des plantes dans l’air confiné d’une enceinte de verre. Ayant constaté qu’une chandelle pouvait brûler dans l’air où avait poussé une plante, il imagine qu’une plante pourrait même rendre sa qualité à l’air où avait déjà brûlé une bougie.

 

Priestley note que l’expérience qu’il réalise pour répondre à cette question débute le 17 août 1771. Il place un plan de menthe dans une enceinte où une chandelle a brûlé jusqu’à s’éteindre et trouve que le 27 du même mois une autre chandelle qu’on y place y brûle parfaitement.

 

D’autres plants que ceux de menthe sont testés. Constat ? Ce n’est pas l’émanation odorante de la menthe qui purifie l’air, la preuve : les épinards semblent même être bien plus efficaces.

 

Ces premiers résultats sont communiqués à Franklin, avec qui Priestley est en correspondance régulière. Celui-ci en tire argument pour dénoncer la "rage" qui a gagné ses compatriotes et qui consiste à abattre les arbres qui se trouvent autour des habitations sous prétexte que leur voisinage serait malsain. Il est persuadé du contraire car les Américains, dit-il, vivent au milieu des bois et "personne dans le monde ne jouit d’une meilleure santé et n’est plus prolifique". La déforestation… déjà une affaire de santé publique.

 

Dans la même lettre, Franklin émettait l’hypothèse que, dans la réaction de purification de l’air, les plantes agissaient en retirant quelque chose de l’air vicié et non en y ajoutant quelque chose.

 

En retirer quelque chose ? On sait à présent que, effectivement, les plantes absorbent "quelque chose" : le dioxyde de carbone présent dans l’air. Mais pour Priestley et Franklin ce "quelque chose" ne pouvait être que le "phlogistique" libéré par la respiration animale ou par les putréfactions et qui avait pour effet d’empoisonner l’air. La théorie du "phlogistique", ce principe du feu contenu dans les corps combustibles, dominait alors dans l’esprit des chimistes.

 

Priestley et Franklin ne voient pas non-plus le fait le plus important : les plantes ajoutent également "quelque chose", dans l’air où elles poussent. Quelque chose d’essentiel à la vie : l’oxygène.

 

L’air fixe. Poison ou remède ?

 

Revenons sur les "observations sur les différentes espèces d’air", mémoire présenté par Priestley devant la Société Royale des Sciences en 1772.

 

Ayant su voir les propriétés des plantes pour purifier l’air vicié, il décide, à présent, de chercher d’autres procédés pour y parvenir. Disons le tout de suite, cet épisode nous montrera un savant prestigieux se laissant entraîner, par ses convictions, sur des voies hasardeuses.

 

Des souris font les frais de ses multiples essais. Non seulement il observe la façon et le temps qu’elles mettent à mourir dans un air confiné suivant qu’elles sont petites, grosses, jeunes ou vieilles, mais pour obtenir un air réellement putride, il les y laisse se décomposer pendant plusieurs jours après leur mort. Les animaux qu’il y introduit ensuite n’y vivent évidemment pas longtemps.

 

Il teste ensuite différentes façons de traiter l’air vicié renfermé dans l’enceinte et croit constater qu’en y introduisant de l’air fixe (rappelons à nouveau qu’il s’agit du dioxyde de carbone) la putréfaction semble arrêtée et, plus surprenant, Priestley va même jusqu’à considérer que la qualité de l’air s’est améliorée.

 

Très pratique, et persuadé d’avoir fait une nouvelle découverte utile à l’humanité, il en propose une première application à grande échelle : "si l’air fixe tend à corriger l’air qui a été pollué par la putréfaction ou la respiration d’un animal, les fours à chaux, qui libèrent de grandes quantités d’air fixe, seraient sains dans le voisinage des cités populeuses dont l’atmosphère est riche en effluves putrides".

 

Combattre le mal par le mal, neutraliser les effluves putrides des villes par les exhalaisons méphitiques des fours à chaux, voilà une proposition qui aurait manifestement mérité l’application d’un "principe de précaution" !

 

Notons que cette indulgence vis-à-vis du gaz carbonique n’était sans doute pas étrangère au fait que c’est en utilisant ce gaz qu’il avait proposé de fabriquer une "eau de Pyrmont" artificielle, cette eau minérale dont personne ne mettait en doute les propriétés médicinales. Il s’adresse donc aux médecins pour leur proposer des traitements à base d’air fixe.

 

"Je serais amené à penser aussi, dit-il, que les médecins pourraient profiter de l’utilisation de l’air fixe dans plusieurs maladies putrides, dans la mesure où on pourrait facilement l’administrer sous forme de clystère". Rappelons qu’un "clystère" est un "lavement intestinal" et que le traitement consisterait ici à insuffler un gaz au lieu du liquide habituellement administré dans ce genre d’intervention. Mais, prévient Priestley, par ce moyen il n’y aurait pas à craindre de gonflement des intestins dans la mesure où cet air fixe est "immédiatement absorbé par n’importe quel fluide ou quelle substance humide".

 

Il se pourrait aussi, pense-t-il, qu’il puisse être absorbé par les pores de la peau. Sans doute se souvient-il de ses premières observations dans une brasserie, d’où l’idée spectaculaire de suspendre une personne, "excepté la tête" précise-t-il, au-dessus d’une cuve pleine d’un liquide en fermentation. "Si le corps était exposé presque nu, ajoute-t-il, il y aurait peu de danger dû au froid, et l’air, ayant un accès plus libre, produirait un meilleur effet".

 

"N’étant pas médecin, je ne cours aucun risque en lançant cette hasardeuse, et peut-être bizarre, proposition" écrit-il.

 

Hasardeux et bizarre en effet !

 

Pourtant Priestley réussit à convaincre deux médecins, les docteurs Hird et Crowther, de l’opportunité de tenter l’expérience en administrant à leurs patients des lavements à l’air fixe et en leur faisant boire de grandes quantités de liquides fortement imprégnées de ce gaz. Naturellement le compte-rendu de l’un des médecins, publié par Priestley en annexe de son mémoire, annonçait des résultats positifs.

 

Vraiment bizarre ?

 

Pourtant, tout dans ces observations était-il si hasardeux, si bizarre ?

Le traitement proposé à une personne atteinte de maladie putride n’a sans doute pas eu réellement l’efficacité escomptée mais on sait aujourd’hui que les principaux micro-organismes responsables de la putréfaction des tissus animaux sont des bactéries aérobies et que l’une des méthodes préconisées pour le conditionnement des viandes est de faire cette opération sous atmosphère enrichie en gaz carbonique.

 

Notons aussi que la "carboxythérapie", à base de cures "d’eau gazeuse", de bains "carbo gazeux" et même d’injection sous-cutanée de CO2, a été introduite dans l’arsenal de certaines stations thermales.

 

Vous avez dit bizarre ?


Carboxythérapie

hier le clystère

aujourd’hui la seringue


 

Au moins serons nous tentés de considérer avec indulgence les conclusions aventureuses de Priestley en constatant qu’il avait quand même été, dans ce domaine, un bon, et peut-être utile, observateur.

 

Notons aussi le fascicule édité par Priestley sur la méthode de préparation d’une "eau de Pyrmont".


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Après Van Helmont, Hales, Black, Cavendish et Priestley, nous allons rencontrer le biologiste Suisse Charles Bonnet.


pour aller plus loin voir :

 

 

Histoire du carbone et du CO2.

 

 

Un livre chez Vuibert.

 

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Dérèglement climatique, fonte des glaces, cyclones, sécheresses…
 

Coupable : le dioxyde de carbone.

 

Pourtant sans ce gaz il n’y aurait aucune trace de vie sur Terre.

 

 

L’auteur nous fait suivre la longue quête qui, depuis les philosophes de la Grèce antique jusqu’aux chimistes et biologistes du XVIIIe siècle, nous a appris l’importance du carbone et celle du CO2.

 

L’ouvrage décrit ensuite la naissance d’une chimie des essences végétales qui était déjà bien élaborée avant qu’elle ne s’applique au charbon et au pétrole.

 

Vient le temps de la « révolution industrielle ». La chimie en partage les succès mais aussi les excès.

 

Entre pénurie et pollutions, le « carbone fossile » se retrouve aujourd’hui au centre de nos préoccupations. De nombreux scientifiques tentent maintenant d’alerter l’opinion publique.
 

Seront-ils entendus ?

 

 

pour feuilleter

 


Voir aussi :

 

Une brève histoire du CO2. De Van Helmont à Lavoisier.

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Gérard Borvon - dans Chimie
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3 décembre 2013 2 03 /12 /décembre /2013 14:52

Notre époque charge le dioxyde de carbone, le CO2, d’une lourde malédiction. C’est l’ennemi numéro un de notre environnement, le coupable, clairement désigné, de "crime climatique".

Qui peut encore le nier ? Mais qui peut refuser de voir que la dangereuse augmentation du CO2 dans l’atmosphère est le résultat de l’emballement d’un monde industriel développé qui gaspille les ressources fossiles accumulées sur la planète au cours de millions d’années et les disperse sous forme d’objets inutiles et de polluants multiples.

Qui, dans ce contexte, se souvient encore que le CO2 est d’abord l’aliment des plantes nécessaires à notre alimentation et que celles-ci, de plus, libèrent, en échange de leur consommation de CO2, l’oxygène que nous respirons à plein poumons ?

L’histoire de la découverte du dioxyde de carbone et de son rôle dans le fonctionnement du vivant est une aventure à rebondissements qui mérite d’être contée.

Après Van Helmont, Hales, Joseph Black, Priestley : Charles Bonnet, Jan Ingenhousz, Jean Senebier. Trois savants qui ont éclairé l’alimentation et la respiration des plantes.


Charles Bonnet (1720-1793) et l’alimentation des plantes par leurs feuilles.

 

Charles Bonnet, né le 13 mars 1720 à Genève et mort le 20 mai 1793 dans la même ville est un naturaliste et philosophe suisse. On le connaît surtout pour ses études sur les insectes et sa description de la parthénogenèse chez le puceron.

En 1754 il publie ses "Recherches sur l’usage des feuilles dans les plantes".

 

S’inspirant des études de Stephen Hales, il souhaite étudier la nature des échanges dans les feuilles et en particulier la façon dont elles participent à l’absorption de l’eau. Les deux faces d’une feuille sont différentes, "la surface supérieure est ordinairement lisse et lustrée" observe-t-il, "la surface intérieure au contraire est pleine de petites aspérités ou garnies de poils courts", il imagine donc une série d’expériences à partir d’une hypothèse :

 

"Ces différences assez frappantes ont sans doute une fin. L’expérience démontre que la rosée s’élève de la terre. La surface inférieure des feuilles, aurait-elle été principalement destinée à pomper cette vapeur et à la transmettre dans l’intérieur de la plante ? "

 

Pour y répondre, il imagine d’observer le comportement de feuilles disposées à la surface de l’eau en alternant les faces en contact avec le liquide. Celui-ci est contenu dans le récipient qui lui semble le mieux adapté par la largeur de son col : un poudrier.

 

Il multipliera les expériences ainsi que la nature des feuilles : lilas, poirier, vigne, tremble, laurier, cerisier, prunier, marronnier d’inde, murier blanc, tilleul, peuplier, abricotier, noyer, noisetier, chêne…

 

Les résultats obtenus n’auraient pas laissé une trace impérissable si une observation fortuite n’avait modifié le programme initial. C’est maintenant la totalité de la feuille qu’il décide de plonger dans l’eau.

 

"Au commencement de l’été de 1747, j’introduisis dans des Poudriers pleins d’eau, des rameaux de vigne. Ces rameaux appartenaient au cep planté dans le milieu d’un jardin.

 

Dès que le soleil commença à échauffer l’eau des vases, je vis paraître sur les feuilles des rameaux, beaucoup de bulles semblables à de petites perles. J’en observais aussi, mais en moindre quantité, sur les pédicules et sur les tiges.

 

Le nombre et la grosseur de ces bulles augmentèrent à mesure que l’eau s’échauffa davantage. Les feuilles en devinrent même plus légères ; elles se rapprochèrent de la superficie de l’eau".

 

Au fur et à mesure de la journée, les bulles qui adhèrent fortement aux feuilles grossissent au point que le diamètre de certaines "égalait à peu près celui d’une lentille". Mais une surprise attend l’observateur :

 

"Toutes disparurent après le coucher du soleil. Elles reparurent le lendemain matin, lorsque cet Astre vint à darder ses rayons sur les poudriers".


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Expérience de Bonnet : feuille dans un poudrier plein d’eau.


Les bulles réapparaissent encore le jour suivant mais en moins grande quantité. Pourtant, remarque Charles Bonnet, la température a augmenté. Ce qui ne manque pas de l’étonner dans la mesure où il imagine que l’émission de bulles est liée à la température de l’eau. Sans doute n’avait-il pas remarqué que l’ensoleillement, comme on peut le penser, avait, quant à lui, diminué.

 

Que contiennent ces bulles ? Il n’imagine pas que cela puisse être autre chose que de l’air qui est encore, pour lui comme pour Stephen Hales, un élément indécomposable.

 

Quelle conclusion de ces observations ? Charles Bonnet sait que l’air se dissout dans l’eau et ceci d’autant plus que celle-ci est froide. Il sait, aussi, que de l’air entre dans les feuilles des plantes par leurs pores. Un échange entre les feuilles et l’eau aurait donc lieu. La chaleur ferait sortir l’air, des pores des feuilles, en trop grande quantité pour que l’eau puisse le dissoudre. Il se formerait donc des bulles retenues sur leur surface. Le froid produirait l’effet inverse.

 

Charles Bonnet n’aura pas vu le rôle réel du soleil ni su caractériser le gaz qui se dégage. Il aura quand même eu le mérite d’avoir su observer un phénomène que d’autres interpréteront avec plus de bonheur. Son nom et son dispositif expérimental ne seront pas oubliés.

 

Trente ans plus tard, un médecin et botaniste Britannique d’origine néerlandaise, Jan Ingenhousz (ou Ingen-Housz, 1730-1799), saura comprendre le rôle de la lumière solaire dans ce mécanisme.


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Jan Ingenhousz : le soleil rythme la vie des végétaux.

 

Jan Ingenhousz (ou Jan Ingen-Housz) est un médecin et botaniste britannique d’origine néerlandaise, né le 8 décembre 1730 et mort le 7 septembre 1799.

 

Le médecin Sir John Pringle (1707-1782) l’encourage à entreprendre des études de médecine. Il s’installe à Londres à l’invitation de Pringle, alors président de la Royal Society et médecin du roi. Ingenhousz fréquente alors de grands scientifiques comme Joseph Priestley (1733-1804) et Benjamin Franklin (1706-1790).

 

Il publie en 1779, à Londres ses "Expériences sur les Végétaux" avec comme sous-titre : "Spécialement sur la propriété qu’ils possèdent à un haut degré, soit d’améliorer l’air quand ils sont au soleil, soit de le corrompre la nuit, ou lorsqu’ils sont à l’ombre".

 

Il traduit lui-même, en français, l’ouvrage rédigé en anglais, car, dit-il dans son introduction, "ce fût la crainte seule qu’un traducteur ne saisît pas partout mes idées, qui me détermina à le traduire moi-même". Le livre en français est publié pour la première fois dans l’été 1780, puis plusieurs fois réédité, notamment en 1787. Il sera ultérieurement traduit en hollandais et allemand.

 

Le sous-titre est explicite. Il connait les travaux de Priestley, dont il fait un éloge prononcé. Il lui reconnaît le mérite d’avoir montré que les plantes pouvaient purifier l’air vicié dans lesquelles on les plaçait. Il revendique, par contre, celui d’avoir montré le rôle de la lumière solaire dans ce phénomène, ce que n’avait pas vu Priestley.

 

"Il n’existe aucun ouvrage publié avant le mien, dans lequel l’auteur ait déduit … en termes exprès, que les végétaux répandent de l’air déphlogistiqué alentour d’eux au soleil seulement ".

 

Une des raisons de son succès est le fait que son dispositif expérimental tranche avec celui de Charles Bonnet. Que peut-on prouver en faisant agir le soleil sur des plantes recouvertes d’eau, dit-il, vu qu’elles ne "sont pas couvertes d’eau dans l’état naturel" ?

 

Il est vrai que les conditions expérimentales guident l’observation. Placer les feuilles dans l’eau, le jour, au soleil, fait immédiatement apparaître un dégagement de bulles d’oxygène parfaitement visibles. Par contre, le dioxyde de carbone étant très soluble dans l’eau, aucune bulle de ce gaz n’apparaît quand il se dégage le jour ou la nuit.

 

Ingenhousz, quant à lui, s’inspire des montages expérimentaux de Priestley qui place une plante sous une cloche pleine d’air ou d’un autre gaz.

 

C’est, en effet, après avoir pris connaissance de ses expériences sur la respiration des plantes qu’il a lui-même engagé ce travail, "brûlant de suivre les traces de la Nature dans ses merveilleuses opérations, annoncées et mises dans un si beau jour par cet homme respectable".

 

"Lorsque je trouvais dans les ouvrages de ce génie inventeur, écrit-il, de ce célèbre physicien, le docteur Priestley, l’importante découverte que la végétation d’une plante devient plus vigoureuse dans un air putride, et incapable d’entretenir la vie d’un animal, et qu’une plante refermée dans un vase plein d’air devenu malsain par la flamme d’une chandelle, rend à nouveau à cet air sa pureté primitive, et la faculté d’entretenir la flamme, je fus saisi d’admiration".

 

Il reconnaît, surtout, à Priestley, la découverte de "ce fluide aérien merveilleux qui surpasse si fort en pureté et en salubrité (eu égard à l’usage de la respiration) le meilleur air atmosphérique".

 

Cet air (notre oxygène), dit-il, "mérite à juste titre le nom d’air vital". Il lui attribue cependant, comme Priestley, le nom d’air déphlogistiqué, c’est-à-dire d’air "destitué de ce principe inflammable dont le meilleur air de l’atmosphère se trouve plus ou moins mêlé, et par lequel l’air est d’autant plus nuisible, qu’il en contient davantage".

 

Il note, cependant qu’il a su aller plus loin que son célèbre confrère dans sa réflexion :

 

"En enfermant une plante pendant vingt-quatre heures sous une cloche remplie d’air métiphisé, il était facile à découvrir, par différents moyens connus depuis longtemps, si cet air était corrigé ou empiré ; mais il était impossible de distinguer si c’était simplement la lumière du jour ou l’obscurité de la nuit, ou la chaleur, ou la végétation, qui avait produit l’effet. Il fallait absolument examiner, pour décider la question, l’état de cet air après l’avoir enfermé avec une plante dans un endroit obscur, et le comparer avec un air semblable qui aurait été exposé au soleil avec une pareille plante".

 

Même s’il limite ainsi la portée de la découverte de Priestley, il lui reconnait d’avoir montré "que le règne végétal est subordonné au règne animal et que ces deux règnes se prêtent des secours mutuels ; de façon que les plantes contribuent à entretenir le degré de pureté nécessaire dans l’atmosphère, pendant que les exhalaisons des animaux, nuisibles à eux-mêmes, servent de nourriture aux plantes", leçon d’écologie avant l’heure.

 

Pourtant, Jan Ingenhousz va s’employer à détruire cette image de paradis terrestre.

 

La vie nocturne des plantes.

 

Les plantes ont un secret, nous dit-il : comme Pénélope, elles détruisent pendant la nuit ce qu’elles ont construit le jour !

 

Il a su le découvrir par plus de cinq cents expériences "toutes faites en moins de trois mois, depuis le commencement de juin jusqu’au commencement de septembre". C’est dire la frénésie qui avait saisi leur auteur !

 

Pour les réaliser, il s’est "soustrait au bruit de la capitale" en se retirant " dans un village à dix milles de Londres" et affirme ne pas l’avoir regretté en constatant que "ses veilles n’avaient pas été entièrement sans fruit".

 

Ses observations sont effectivement d’une telle richesse et ses conclusions si clairement exprimées qu’il nous semble utile d’en reproduire l’essentiel en nous contentant d’en souligner les points les plus remarquables.

 

Il souligne d’abord le rôle de la lumière solaire

 

"A peine, dit-il, fus-je engagé dans ces recherches, que la scène la plus intéressante s’ouvrit à mes yeux, j’observai :

 

- Que les plantes n’avaient pas seulement la faculté de corriger l’air impur dans l’espace de six jours ou plus, comme les expériences de M. Priestley semblent l’indiquer, mais qu’elles s’acquittent de ce devoir important dans peu d’heures, de la manière la plus complète.

 

- Que cette opération merveilleuse n’est aucunement due à la végétation, mais à l’influence de la lumière du soleil sur les plantes.

 

- Que les plantes possèdent en outre l’étonnante faculté de purifier l’air qu’elles contiennent dans leur substance, et qu’elles ont sans doute absorbé dans l’atmosphère, et de le changer en un air des plus purs, véritablement déphlogistiqué.

 

- Qu’elles versent une espèce de pluie abondante (s’il est permis de s’exprimer ainsi) de cet air vital et dépuré, qui, en se répandant dans la masse de l’atmosphère, contribue réellement à en entretenir la salubrité, et à la rendre plus capable d’entretenir la vie des animaux.

 

- Qu’il s’en faut beaucoup que cette opération soit continuelle, mais qu’elle commence seulement quelque temps après que le soleil s’est levé sur l’horizon, après qu’il a, par l’influence de sa lumière, éveillé les plantes engourdies pendant la nuit, et après qu’il les a préparées et rendues capables de reprendre leur opération salutaire sur l’air, et ainsi sur le règne animal : opération suspendue entièrement pendant l’obscurité de la nuit.

 

- Que cette opération des plantes est plus ou moins vigoureuse, en raison de la clarté du jour, et de la situation de la plante plus ou moins à portée de recevoir l’influence directe du soleil.

 

- Que toutes les parties de la plante ne s’occupent pas de cet ouvrage, mais seulement les feuilles, les tiges et les rameaux verts qui les supportent.

 

- Que les plantes âcres, puantes et même les vénéneuses s’acquittent de ce devoir comme celles qui répandent l’odeur la plus suave et qui sont les plus salutaires.

 

- Que les feuilles nouvelles et celles qui n’ont pas encore acquis tout leur accroissement, ne répandent pas autant d’air déphlogistiqué, ni d’aussi bonne qualité, que celles qui sont parvenues à leur grandeur naturelle, ou déjà vieillies.

- Que quelques plantes, surtout parmi les aquatiques, excellent dans cette opération."

 

Mais là où il rompt avec l’ensemble des observations déjà faites, c’est quand il révèle,

 

- "Que toutes en général corrompent l’air environnant pendant la nuit et même au milieu du jour dans l’ombre.

 

- Que toutes les fleurs exhalent constamment un air mortel et gâtent l’air environnant pendant le jour et pendant la nuit, à la lumière et à l’ombre et qu’elles répandent un poison réel et des plus terribles dans une masse considérable d’air où elles se trouvent enfermées.

 

- Que les fruits en général conservent cette influence pernicieuse en tous temps, surtout dans l’obscurité, et que cette qualité vénéneuse des fruits est si grande que quelques-uns uns, même des plus délicieux, tels que les pêches, peuvent, dans une seule nuit, rendre l’air tellement empoisonné, que nous serions en danger de périr, si nous couchions une seule nuit dans une petite chambre, dont la porte et les fenêtres seraient exactement fermées et où se trouverait une grande quantité de ce fruit".

 

Ingenhousz venait de découvrir une activité encore inconnue des plantes : la respiration.

 

Comme les animaux, jour et nuit, les plantes respirent.

 

En effet, le jour et la nuit, comme les animaux, les plantes respirent. Elles absorbent de l’oxygène et rejettent du dioxyde de carbone.

Pendant le jour le phénomène est masqué par l’autre fonction végétale, équivalente à l’alimentation dans le règne animal : la photosynthèse, consommatrice de dioxyde de carbone et source d’oxygène.

 

Pendant la nuit ou dans l’obscurité, seule la respiration agit, consommant de l’oxygène et produisant du dioxyde de carbone. Pour ce qui est des fleurs et des fruits, "même des plus délicieux" il est vrai que, comme l’observe Ingenhousz avec emphase, ne participant pas à la photosynthèse, ils respirent cependant et, jour et nuit, "exhalent constamment un air mortel".

 

On comprendra sans peine que cette idée de plantes transformant l’air en "poison" pendant la nuit ait été considérée comme révolutionnaire, voire provocatrice, quand elle a été proposée et que, comme toute observation nouvelle, elle ait trouvé de sévères détracteurs auxquels Ingenhousz s’emploie à répondre :

 

"Les choses en sont venues au point que, pendant qu’on convient unanimement de l’influence bénigne des végétaux sur notre élément (bénigne utilisé ici au sens ancien de : qui fait du bien), et leur faculté de corriger l’air gâté et d’améliorer l’air bon, sont dues à la seule lumière solaire, et non à la chaleur ou à la végétation (vérité qu’aucun Ecrivain n’avait avant moi enseignée publiquement), quelques-uns croient cependant encore avoir des motifs de passer sous un profond silence, l’autre partie de ma doctrine, l’influence méphitique des plantes sur l’air, comme si elle ne méritait pas leurs regards, tandis que quelques autres la condamnent comme un système des plus absurdes, comme une doctrine injurieuse aux sages et sublimes procédés de la nature.

 

Ceux-ci, en faisant profession de défendre le ciel outragé, crient à haute voix qu’une doctrine qui attribue aux plantes l’office de répandre le jour, un vrai pabulum vitae, dans l’atmosphère, et d’exhaler ensuite un vrai poison autour de nous pendant la nuit, est injurieuse au créateur, et répugne à la saine raison".

 

Invoquer le "créateur" ne suffit pas, faites à votre tour mes expériences leur déclare-t-il en forme de défi, car votre refus d’expérimenter pourrait faire soupçonner de votre part " quelque appréhension d’examiner de près le fondement de ma doctrine, de crainte d’y rencontrer des vérités qui ne pouvaient être que désagréables à ceux qui croyaient avoir des raisons particulières de souhaiter que l’influence nocturne des végétaux fût une erreur".

 

Par cette "révolution" dans la description de la respiration des plantes, par cette levée de boucliers qui a suivi son annonce, serait-il exagéré de voir dans Ingenhousz l’équivalent en biologie d’un Lavoisier dans le domaine de la chimie ?


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Senebier ou comment les plantes s’alimentent.

 

Jean Senebier (1742-1809) est bibliothécaire à Genève et particulièrement intéressé par les sciences, en particulier la biologie. Il connaît les travaux de Priestley, Bonnet et Ingenhousz sur la "respiration" des plantes et s’emploie lui-même à les reprendre et à les développer.

 

Il publie ses résultats dans des "Mémoires physico-chimiques sur l’influence de la lumière solaire pour modifier les êtres des trois règnes de la nature, et surtout ceux du règne végétal (1782)" suivis des "Recherches sur l’influence de la lumière pour métamorphoser l’air fixe en air pur par la végétation (1783)".

 

Il reprend le mode opératoire de son compatriote Charles Bonnet en plaçant les feuilles étudiées dans l’eau. Persuadé que la lumière solaire est, comme l’a proposé Newton, constituée de particules et que celles-ci sont absorbées par les plantes, il imagine une action physique de la lumière du soleil dans la production d’air pur par les feuilles (nous dirions aujourd’hui qu’elles absorbent l’énergie lumineuse sous forme de photons). D’où son conseil de situer les habitations dans "les lieux bien découverts, où le soleil peut porter sur toutes les feuilles des végétaux son heureuse influence, et leur faire répandre à flots cet air salutaire, qui fera circuler la santé et la vie dans nos poumons et dans nos veines" (1783).

 

Il est, par contre, l’un des adversaires les plus féroces de Ingenhousz, qui d’ailleurs, le lui rend bien, en ce qui concerne la vie nocturne des plantes. En effet, il refuse d’accepter deux mécanismes opposés cohabitant dans les feuilles. Impossible, dit-il, qu’elles puissent, à la fois, rejeter de l’air fixe et en absorber. S’il observe bien que des plantes maintenues immergées pendant un long moment dans l’obscurité semblent émettre des gaz nocifs, c’est, pense-t-il, parce qu’elles ont commencé à pourrir.

 

Ses recherches portent donc essentiellement sur le mécanisme diurne : l’absorption d’air fixe et l’émission d’air pur. Il constate, par exemple, que dans une eau saturée d’air fixe (de CO2), le dégagement de bulles d’air est plus abondant et que cet air est de l’air pur.

 

Dans la nature, pense-t-il, l’air fixe, notre dioxyde de carbone, serait produit par "le mélange de l’air pur avec les matières phlogistiquées" qui sont présentes dans l’atmosphère. Etant plus dense que l’air il se concentrerait dans les basses couches de l’atmosphère où il se dissoudrait dans l’humidité atmosphérique. C’est ainsi que l’air fixe passerait dans les feuilles et les racines des plantes qui recueilleraient cette humidité sous forme de pluie ou de rosée.

 

Quant à l’émission d’air pur, elle serait "le résultat de la conversion de l’air fixe, opéré par l’action de la végétation" qui séparerait le phlogistique de l’air fixe pour en alimenter la plante, et qui en chasserait l’air pur "comme un excrément inutile".

 

Même si le phlogistique vient encore obscurcir l’interprétation du mécanisme, Senebier comprend, et exprime de façon claire, le fait important :

 

le dioxyde de carbone (l’air fixe) est l’aliment de la plante.

 

Notons au passage que le fait de considérer l’air pur comme un excrément est une image à la fois juste et propre à marquer les esprits. L’air fixe s’en trouve réhabilité. Du statut de gaz mortel il acquiert celui d’élément nécessaire à la vie des plantes et par là-même à l’ensemble de la vie animale.

 

Même si Senebier, n’a pas noté la fonction essentielle de l’alternance jour/nuit dans le fonctionnement des feuilles, son apport est cité par Lavoisier au même titre que ceux de Priestley et Ingenhousz. Il est vrai que dans l’introduction à ses "Recherches" datée de 1783, il proposait une nouvelle orientation de la biologie à laquelle un chimiste ne pouvait être indifférent :

 

"Convient-il d’employer la chimie dans l’étude de la physique, de l’histoire naturelle, des secrets de la végétation ? ".

 

Telle est la question qu’il pose et tel est son plaidoyer :

 

"Il est évident que si les lois seules du mouvement pouvaient expliquer tous les phénomènes de la végétation, il serait inutile de chercher de nouveaux moyens pour les pénétrer. Mais si les excellents philosophes qui ont observé avec tant de dextérité et de génie les végétaux ; si les Grew, les Malpighi, les Duhamel, les Bonnet ont à peine fait connaître l’anatomie végétale ; s’ils ont si peu avancé la physiologie des plantes, en scrutant leurs fibres, en suivant leurs vaisseaux ; s’ils ont à peine connu les fluides qui les animent, on désespérera d’aller plus loin qu’eux, en employant leurs moyens, parce qu’ils en ont tiré tout le parti possible. Ce n’est donc qu’avec de nouvelles lunettes qu’on pouvait raisonnablement espérer un nouvel horizon, et peut-être de nouveaux passages à de nouvelles vérités".

 

Si on fait appel à la chimie, écrit-il, "cette science générale et universelle, qui recherche la nature des corps par des moyens qui leur soient appropriés, la question sera résolue, car la chimie de Scheele, de Bergman, de Lavoisier de Priestley est cette science sublime et chaque naturaliste sera charmé de savoir qu’il y a une telle science et de tels savants".

 

Faire appel à la chimie...

 

C’est ce que fera Lavoisier qui éclairera le processus chimique accompagnant la respiration des plantes et des animaux et qui, dans le même mouvement, inventera les mots de carbone, d’oxygène, d’oxyde carbonique...


 

pour aller plus loin voir :

 

Histoire du carbone et du CO2.

 

Un livre chez Vuibert.

 

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Dérèglement climatique, fonte des glaces, cyclones, sécheresses…


Coupable : le dioxyde de carbone.

 

Pourtant sans ce gaz il n’y aurait aucune trace de vie sur Terre.

 

L’auteur nous fait suivre la longue quête qui, depuis les philosophes de la Grèce antique jusqu’aux chimistes et biologistes du XVIIIe siècle, nous a appris l’importance du carbone et celle du CO2.

 

L’ouvrage décrit ensuite la naissance d’une chimie des essences végétales qui était déjà bien élaborée avant qu’elle ne s’applique au charbon et au pétrole.

 

Vient le temps de la « révolution industrielle ». La chimie en partage les succès mais aussi les excès.

 

Entre pénurie et pollutions, le « carbone fossile » se retrouve aujourd’hui au centre de nos préoccupations. De nombreux scientifiques tentent maintenant d’alerter l’opinion publique.
 

Seront-ils entendus ?

pour feuilleter


Voir aussi :

Une brève histoire du CO2. De Van Helmont à Lavoisier.

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Gérard Borvon - dans Chimie
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3 décembre 2013 2 03 /12 /décembre /2013 14:39

Notre époque charge le dioxyde de carbone, le CO2, d’une lourde malédiction. C’est l’ennemi numéro un de notre environnement, le coupable, clairement désigné, de "crime climatique".

Qui peut encore le nier ? Mais qui peut refuser de voir que la dangereuse augmentation du CO2 dans l’atmosphère est le résultat de l’emballement d’un monde industriel développé qui gaspille les ressources fossiles accumulées sur la planète au cours de millions d’années et les disperse sous forme d’objets inutiles et de polluants multiples.

Qui, dans ce contexte, se souvient encore que le CO2 est d’abord l’aliment des plantes nécessaires à notre alimentation et que celles-ci, de plus, libèrent, en échange de leur consommation de CO2, l’oxygène que nous respirons à plein poumons ?

L’histoire de la découverte du dioxyde de carbone et de son rôle dans le fonctionnement du vivant est une aventure à rebondissements qui mérite d’être contée.

Après Van Helmont, Hales, Joseph Black, Priestley, Charles Bonnet, Jan Ingenhousz, Jean Senebier : Lavoisier.


Dans un mémoire lu le 3 mai 1777 à l’Académie des Sciences, Lavoisier traite des "expériences sur la respiration des animaux et sur les changements qui arrivent à l’air en passant par leurs poumons".

 

Chacun connaît l’importance de la respiration pour le maintien de la vie humaine et pourtant, nous dit Lavoisier, "nous connaissons peu l’objet de cette fonction singulière". Cet "objet", c’est l’air mais, ajoute-t-il, "toutes sortes d’air, ou plus exactement toutes sortes de fluides élastiques, ne sont pas propres à l’entretenir, et il est un grand nombre d’airs que les animaux ne peuvent respirer sans périr".

 

Lavoisier connaît les travaux de Hales, il est surtout admiratif des expériences de Priestley qui "a reculé beaucoup plus loin les bornes de nos connaissances… par des expériences très ingénieuses, très délicates et d’un genre très neuf". Lavoisier considère que son apport essentiel aura été de prouver que "la respiration des animaux avait la propriété de phlogistiquer l’air, comme la calcination des métaux et plusieurs procédés chimiques". Ou pour être plus bref : que la respiration est une combustion !

 

Lui-même veut le vérifier. Un moineau est placé sous une cloche pleine d’air renversée sur une cuve à mercure. Près d’une heure plus tard il ne bouge plus. L’air qui reste éteint une flamme. Un nouveau moineau qu’on y enferme n’y vit que quelques instants.

 

Cet "air vicié" présente une propriété qu’on ne trouve pas dans la simple "mofette" à laquelle Lavoisier donnera plus tard le nom d’Azote. Il précipite l’eau de chaux. Par ailleurs, une partie de cet air vicié est absorbée par une solution d’alkali fixe caustique (de la potasse). Par ces propriétés Lavoisier reconnaît cet air que les chimistes désignent comme "l’air fixe".

 

Le terme ne lui convient pas. Dans une note il s’en explique.

 

Quand l’air fixe devient acide crayeux aériforme.

 

" Il y a déjà longtemps que les physiciens et les chimistes sentent la nécessité de changer la dénomination très-impropre d’air fixe, air fixé, air fixable ; je lui ai substitué, dans le premier volume de mes Opuscules physiques et chimiques, le nom de fluide élastique ; mais ce nom générique, qui s’applique à une classe de corps très-nombreux, ne pouvait servir qu’en en attendant un autre.

 

Aujourd’hui, je crois devoir imiter la conduite des anciens chimistes ; ils désignaient chaque substance par un nom générique qui en exprimait la nature, et ils le spécifiaient par une seconde dénomination qui désignait le corps d’où ils avaient coutume de la tirer ; c’est ainsi qu’ils ont donné le nom d’acide vitriolique à l’acide qu’ils retiraient du vitriol ; le nom d’acide marin à celui qu’ils tiraient du sel marin, etc.

 

Par une suite de ces mêmes principes, je nommerai acide de la craie, acide crayeux, la substance qu’on a désignée jusqu’ici sous le nom d’air fixe ou air fixé, par la raison que c’est de la craie et des terres calcaires que nous tirons le plus communément cet acide, et j’appellerai acide crayeux aériforme celui qui se présentera sous forme d’air."

 

"Acide crayeux aériforme", propose donc Lavoisier, à un moment où, pourtant, il ne sait rien encore de la composition chimique de la craie. Plus tard c’est l’acide lui-même qui contribuera à donner son nom à la craie (carbonate de calcium) dans la nomenclature chimique. Nous en reparlerons.

 

Pour le moment le chimiste s’interroge sur le mécanisme de la respiration. Il a constaté une faible diminution du volume de l’air dans la cloche. Deux hypothèses se présentent.

 

-  Il est possible, dit-il, "que l’air éminemment respirable qui est entré

dans le poumon en ressorte en acide crayeux aériforme". Ce qui expliquerait la faible diminution du volume de l’air dans la cloche, l’air fixe étant supposé "moins élastique" que l’air ordinaire.

 

-  Il est possible aussi "qu’une portion de l’air éminemment respirable reste dans le poumon et qu’elle se combine avec le sang".

 

Les deux propositions se révèleront partiellement justes. Pour appuyer la seconde Lavoisier rappelle que Priestley lui-même, a exposé du sang à l’air éminemment respirable et à l’acide crayeux aériforme. Dans le premier cas le sang a pris une couleur rouge-vermeil, dans le second cas il est devenu noir. La remarque ne manque pas de pertinence mais il faudra encore de longues années avant qu’elle trouve sa justification.

 

Pour le moment, la nature de l’acide crayeux reste à élucider.

 

De l’acide crayeux aériforme à l’acide charbonneux.

 

Quatre ans se sont passés. Lavoisier a abandonné le phlogistique. Dans les publications de l’Académie des Sciences pour l’année 1781, on peut lire son "Mémoire sur la formation de l’acide nommé air fixe ou acide crayeux et que je désignerai désormais sous le nom d’acide du charbon".

 

Lavoisier rappelle d’abord sa conception de la combustion des métaux, à savoir la combinaison de ceux-ci avec la partie respirable de l’air qu’il désigne à présent comme principe oxygine (générateur d’acide) et qui deviendra gaz oxygène dans la Nomenclature qu’il publiera avec Guyton de Morveau, Fourcroy et Berthollet en 1787.

 

En même temps que de celle des métaux, Lavoisier s’est intéressé aux combustions du phosphore et du soufre. Celles-ci l’ont conduit aux acides phosphorique et sulfurique. Poursuivant avec la même logique, il décide de s’intéresser au plus anciennement connu des combustibles : le charbon.

 

Ce corps pose problème. Si les chimistes savent obtenir du soufre et du phosphore dans un état de quasi-pureté, il n’en va pas de même du charbon. Sa distillation laisse échapper un ensemble de gaz parmi lesquels un air inflammable aqueux qui prendra ensuite le nom d’hydrogène. Dans ses cendres on trouve des terres insolubles et de l’alkali fixe (de la potasse) soluble. D’où la précision de Lavoisier :

 

"Pour éviter toute équivoque, je distinguerai, dans ce mémoire, le charbon d’avec la substance charbonneuse ; j’appellerai charbon ce que l’on a coutume de désigner sous cette dénomination dans les usages de la société, c’est-à-dire un composé de substance charbonneuse, d’air inflammable aqueux, d’une petite portion de terre et d’un peu d’alcali fixe ; j’appellerai, au contraire, substance charbonneuse le charbon dépouillé d’air inflammable aqueux, de terre et d’alcali fixe".

 

C’est donc la "substance charbonneuse" qui se combine au principe oxygine de l’air dans la combustion du charbon. Abandonnant le nom "d’acide crayeux" qu’il lui avait précédemment donné, Lavoisier donne le nom "d’acide charbonneux" au gaz résultant de cette combustion.

 

Afin de déterminer les proportions de substance charbonneuse et de principe oxygine dans cet acide charbonneux, Lavoisier, aidé de Laplace et Meusnier, se livre à une multitude d’expériences qui l’amènent aux proportions :

 

Principe oxygine : 72,125 livres

 

Matière charbonneuse : 27,875 livres

 

Total de l’acide charbonneux : 100,000 livres

 

La lectrice ou le lecteur qui mobiliserait ses souvenirs scolaires pourrait vérifier qu’avec nos données actuelles (valeurs "arrondies" : 12g de carbone pour 32g d’oxygène dans les 44g d’une "mole" de CO2 soit 22,4l gazeux,), les 27,875% de carbone mesurés par Lavoisier sont très proches des 27,3% que nous donnent nos calculs.

 

En cette année 1781, l’air fixe, rebaptisé acide crayeux, est donc devenu acide charbonneux. Pourtant, si on connaît à présent sa composition, il attend encore son nom définitif.

 

Quand l’acide charbonneux devient gaz acide carbonique et quand naît le carbone.

 

Nous devons évoquer ici la Nomenclature Chimique. Notons, pour mieux la situer, qu’elle prend son origine au début des années 1780, moment où la nécessité se fait jour d’une réforme dans la façon de nommer les corps chimiques.

 

C’est d’abord Louis-Bernard Guyton de Morveau (1737-1816), avocat au parlement de Dijon et chimiste reconnu internationalement qui publie dans le Journal de Physique de l’abbé Rozier, en 1782, un mémoire "Sur les dénominations chymiques, la nécessité d’en perfectionner le système et les règles pour y parvenir".

 

Le constat est simple : cette science qui a enfin réussi à s’imposer dans les Académies utilise une langue à peine sortie des grimoires des alchimistes. "Il n’est point de science, regrette-t-il, qui exige plus de clarté, plus de précision, & on est d’accord qu’il n’en est point dont la langue soit aussi barbare, aussi vague, aussi incohérente".

 

En France, d’autres chimistes partagent le même objectif et une autre réforme du vocabulaire est en marche : celle de Lavoisier et de ses collègues académiciens qui s’appuient sur une base théorique, celle du principe oxygine, très différente de celle de Guyton de Morveau partisan du phlogistique.

 

La concurrence est sévère. La théorie de Lavoisier semble même avoir des partisans parmi les collègues Bourguignons de Guyton de Morveau, mais cela n’empêche pas celui-ci de se montrer circonspect :

 

"Nous aurons plus d’une fois occasion de dire, & particulièrement aux articles Acide Vitriolique, Acide Saccharin, Phlogistique, &c. &c. que nous sommes bien éloignés d’adopter en entier l’explication dans laquelle ce savant Chymiste croit pouvoir se passer absolument du Phlogistique" (Encyclopédie méthodique, article chymie, p29).

 

Pourtant, trois ans plus tard, c’est avec Lavoisier qu’il présentera la Méthode de Nomenclature Chimique qui bannira le phlogistique de l’univers de la chimie.

 

Influent à l’Académie des sciences, Lavoisier (1743-1794) a su attirer autour de lui des collaborateurs efficaces et enthousiastes qui soutiennent sa théorie : Antoine-François Fourcroy (1755-1809), Claude Louis Berthollet (1748-1822), Jean Henri Hassenfratz (1755-1827), Pierre Auguste Adet (1763-1834).

 

C’est ce groupe, réuni autour de Lavoisier, qui accueille Guyton de Morveau quand il vient à Paris en février 1787 avec son projet de nomenclature déjà bien avancé. Avec lui, ils rédigent la nouvelle "Méthode de Nomenclature Chimique" présentée à l’assemblée publique de l’Académie des Sciences du 17 avril 1787.

 

Guyton de Morveau est chargé d’en présenter les nouveaux termes. L’oxygène, l’hydrogène et l’azote sont les premiers nommés. Concernant le nom des acides, l’un d’entre eux pose problème.

 

"Aucun n’a reçu autant de noms différents que ce gaz, auquel M. Black donna d’abord le nom d’air fixe, en se réservant expressément de changer dans la suite cette dénomination, dont il ne se dissimulait pas l’impropriété. Le peu d’accord des chimistes de tous les pays sur ce sujet nous laissait, sans doute, une liberté plus entière, puisqu’il nous montrait la nécessité de présenter enfin des motifs capables de décider l’unanimité : nous avons usé de cette liberté suivant nos principes.

 

Quand on a vu former l’air fixe par la combinaison directe du charbon et de l’air vital, à l’aide de la combustion, le nom de cet acide gazeux n’est plus arbitraire, il se dérive nécessairement de son radical, qui est la pure matière charbonneuse ; c’est donc l’acide carbonique, ses composés avec les bases sont des carbonates ; et, pour mettre encore plus de précision dans la dénomination de ce radical, en le distinguant du charbon dans l’acceptation vulgaire, en l’isolant par la pensée, de la petite portion de matière étrangère qu’il recèle ordinairement, et qui constitue la cendre, nous lui adaptons l’expression modifiée de carbone, qui indiquera le principe pur, essentiel du charbon, et qui aura l’avantage de le spécifier par un seul mot, de manière à prévenir toute équivoque."

 

De façon paradoxale, c’est donc l’acide carbonique, que nous désignons actuellement comme gaz carbonique dans le langage courant ou dioxyde de carbone dans une langue plus savante, qui a donné son nom au carbone !

 

La remarque n’est pas anodine. C’est le dioxyde de carbone, l’ancien "gas silvestre" ou "air fixe", qui relie la craie la plus blanche à la noirceur du charbon. Le charbon, bois fossilisé, faisant lui-même le lien entre le minéral et le végétal. Comment aurions-nous pu décrire ce "cycle du carbone" qui associe matière inerte et matière animée ; que serait devenue la "chimie organique", si Lavoisier s’en était tenu à son choix initial "d’acide crayeux aériforme" ?

 

Ce choix étant fait, la réaction de combustion du carbone peut désormais s’écrire dans une formulation qui nous est compréhensible.

 

Carbone + oxygène → gaz acide carbonique

 

Le mot carbone est entré dans le langage quotidien et est partout compris dans le monde. Pourtant, nous verrons, à présent, qu’il ne s’est cependant pas imposé sans de fortes réticences.

 

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De l’offensive anti-carbone à la victoire de CO2.

 

Le 17 avril 1787, est donc la date à laquelle Lavoisier, Guyton de Morveau, Fourcroy et Berthollet présentent le "Mémoire sur la nécessité de réformer et de perfectionner la nomenclature de la chimie" à la séance publique de l’Académie Royale des Sciences.

 

Une réception "nuancée" de la part des académiciens français.

 

Baumé, Cadet, Darcet, et Sage, sont les quatre académiciens auxquels revient la charge de présenter le "Rapport sur la Nouvelle Nomenclature". Le moins qu’on puisse dire est qu’ils ne sont pas réellement enthousiastes et qu’en ces années qui précèdent une tempête politique, ils sont loin de souhaiter le "matin du grand soir" d’une révolution chimique.

 

"Ce n’est pas encore en un jour qu’on réforme, qu’on anéantit presque une langue déjà entendue, déjà répandue, familière même dans toute l’Europe, & qu’on lui en substitue une nouvelle d’après des étymologies, ou étrangères à son génie, ou prises souvent dans une langue ancienne, déjà presque ignorée des savants, & dans laquelle il ne peut y avoir ni trace, ni notion quelconque des choses, ni des idées qu’on doit leur signifier".

 

Le problème majeur est l’avènement de l’oxygène au détriment du phlogistique. Pourquoi choisir l’aventure, estiment les rapporteurs, quand l’ancien système s’avère encore utile ?

 

"La théorie ancienne qu’on attaque aujourd’hui est incomplète sans doute ; mais celle qu’on lui substitue n’a-t-elle pas ses embarras, ses difficultés ? Dans l’ancienne, nombre de phénomènes s’expliquent comme on peut, à l’aide du phlogistique… Dans la nouvelle c’est l’oxygène réuni aux bases acidifiables, qui forme ces mêmes acides ; mais qui nous dira ce qu’est l’oxygène ? Ce qu’est ce radical acide ? "

 

Qui nous dira ce qu’est l’oxygène ? Manifestement les Académiciens ne semblent pas avoir trouvé la réponse dans les mémoires des nomenclateurs. S’ils trouvent quand même quelques avantages à la nouvelle théorie, c’est ceux qu’elle doit à la précision et au calcul "auxquels la perfection de nos appareils a fourni l’analyse".

 

Ils choisissent donc de ne pas choisir :

 

"Nous dirons seulement que lorsque nous nous sommes permis ces réflexions, nous n’avons pas plus prétendu combattre la théorie nouvelle que défendre l’ancienne…

 

Nous pensons donc qu’il faut soumettre cette théorie nouvelle, ainsi que sa nomenclature, à l’épreuve du temps, au choc des expériences, au balancement des opinions qui en est la suite ; enfin au jugement du public, comme au seul tribunal d’où elles doivent & puisse ressortir.

 

Alors ce ne sera plus une théorie, cela deviendra un enchaînement de vérités, ou une erreur. Dans le premier cas, elle donnera une base solide de plus aux connaissances humaines ; dans le second elle rentrera dans l’oubli avec toutes les théories & les systèmes de physique qui l’auront précédée".

 

La faire rentrer dans l’oubli, tel est l’objectif des phlogisticiens qui ne ménagent pas leurs critiques.

 

Des mots durs, barbares, qui choquent l’oreille.

 

Le "Journal d’observations sur la Physique, l’Histoire naturelle et sur les Arts et Métiers", nommé plus simplement "Journal de Physique de l’abbé Rozier" est "la" revue scientifique européenne du moment. Guyton de Morveau, Lavoisier, Fourcroy y publient régulièrement. En septembre 1787 elle rend compte, d’une façon relativement neutre, de la nouvelle Nomenclature qui vient d’être publiée à Paris. Dans cette première présentation, le seul commentaire retenu est celui des commissaires de l’Académie. Mais l’attaque ne tardera pas.

 

Jean-Claude de la Métherie, directeur de la revue et l’un de ses principaux rédacteurs, ne perd pas de temps. Dès le mois d’octobre, il publie un "Essai sur la nomenclature chimique". La critique, radicale, s’y énonce en cinq points.

 

1°) Les changements de nom doivent se faire peu à peu, avec sagesse et circonspection alors que cette nomenclature propose de changer tout de suite la plupart des mots et "cela ne s’est jamais fait, ni ne peut se faire dans aucune partie de la langue".

 

2°) On doit s’éloigner le moins possible des mots anciens, ce qui n’est manifestement pas le cas, les auteurs de la nomenclature revendiquant le droit de changer "la langue que nos maîtres ont parlée" en ne faisant grâce à aucune dénomination qui leur semblerait impropre.

 

3°) On "consultera autant qu’on pourra l’analogie". Or comment imaginer du charbon dans le gaz incolore appelé "carbonique" ou dans la craie la plus blanche ?

 

4°) "On ne doit point négliger l’harmonie des mots, & on ne peut absolument s’écarter du génie de la langue. Un mot nouveau ne doit être ni dur, ni barbare, surtout dans un moment où on adoucit tous les mots, & sans doute trop. Les oreilles sont si délicates qu’on ne dit plus paille, cheval, &c. On prononce pâie, zeval, zeveux, &c."

 

Or, ajoute De la Métherie, la nomenclature emploie ces mots " durs, barbares qui choquent l’oreille, & ne sont nullement dans le génie de la langue française, tels que carbonate, nitrate, sulfate, &c… aussi la plus grande partie des savants français, & nos plus grands écrivains, tel que M. de Buffon, les ont blâmés dès l’instant qu’on les a proposés".

 

5°) Cinquième point : une nomenclature ne doit pas reposer sur des idées systématiques "car autrement chaque école ayant un système différent, aura une nomenclature différente". Or, ses auteurs l’affirment eux-mêmes, le propre de leur nomenclature est qu’elle repose sur un ensemble d’idées philosophiques. Élément supplémentaire à charge : celles-ci sont "regardées comme fausses par le plus grand nombre des savants, qui par conséquent ne peuvent se servir de ces mots ".

 

La critique n’épargne aucune proposition. Pourquoi azote et non pas ammoniacogène dans la mesure où cet élément est également présent dans l’ammoniac. Pourquoi hydrogène et pas éléogène car le "gaz inflammable" est également présent dans les huiles. Et, en ce qui concerne l’objet de ce livre, quel intérêt à remplacer charbon par carbone ?

 

Ce premier article libère la parole des lecteurs de la revue. Chacun en rajoute en témoignage d’indignation.

 

La guerre est déclarée.

 

Dans le numéro de décembre 1787 du journal de physique, le premier à intervenir souhaite rester anonyme. "La chimie est maintenant à la mode", dit-il, "Nos belles dames, longtemps avant que le lycée leur en offrît des leçons, avaient paru sur les bancs des diverses écoles". C’est pourquoi la nouvelle Nomenclature "était attendue avec impatience". D’où sa déception et le sentiment d’avoir été victime d’une publicité mensongère : "plus les noms placés à la tête de cet ouvrage sont propres à exciter l’intérêt du lecteur, moins ils sollicitent leur indulgence".

 

Et d’indulgence, il n’en a pas ! Il reproche, en particulier, à ces illustres scientifiques, leur mauvais usage du grec. Comment oser mutiler "les beautés" de cette langue en fabriquant des mots dont la moitié est empruntée au latin, l’autre au grec. Et surtout, observe-t-il, quand on maîtrise si mal la langue. Oxygène et hydrogène, écrit-il, "signifient précisément le contraire de ce qu’ont voulu les Auteurs de la Nomenclature. La traduction du premier mot est engendré par l’acide & non générateur de l’acide ; celle du second engendré par l’eau et non générateur d’eau". Chez les Grecs, ajoute-t-il, "Diogène voulait dire fils de Jupiter" et, dans le vocabulaire usuel, homogène signifie "généré de façon identique" et non pas "générateur des mêmes choses".

 

Quant à quelques mots "un peu ridicules", ajoute-t-il, tels que "carbone, carbonique, carbonate, &c. je n’en parlerai point ; c’est les premiers, c’est peut-être les seuls dont le public fera justice".

 

Notre auteur anonyme n’avait manifestement rien d’un Nostradamus. Qui peut imaginer qu’il fut un temps où "carbone" ne faisait pas partie du langage commun et qu’il n’a été imposé, il y a seulement un peu plus de deux siècles, que par un quarteron de chimistes français.

 

Pourtant "Carbone" a été une des cibles principales des adversaires de la nomenclature.

 

Oubliez ces carbonates, ces carbures…

 

Étienne-Claude de Marivetz, qui signe en faisant état de son titre de baron, vient tresser des couronnes au directeur du Journal de Physique, le "véritable journal des Savants", pour son combat contre la Nomenclature. Il fallait, dit-il, "que les Étrangers apprissent que cette innovation n’avait été reçue que dans peu de laboratoires ; il fallait que les générations futures, en lisant avec étonnement ce dictionnaire, apprissent comment furent accueillis ces muriates, ces carbonates, ces carbures, ces sulfates, ces sulfites, ces sulfures, ces phosphates, ces phosphures, ces oxydes, &c. &c. &c. Il fallait que l’on sût que ces mots bizarres ne furent reçus que dans le jargon des adeptes qui les avaient imaginés".

 

Bien vite, conclut-il, "les carbonates et les carbures auront été oubliés" et on ne lira plus cette nomenclature "que comme on lit encore l’Histoire de Pantalon-Phoebus".

 

L’éloge historique de Pantalon-Phoebus est un texte extrait du "Dictionnaire néologique à l’usage des beaux-esprits du siècle" publié en 1726 par l’abbé Desfontaines sous couvert d’un "avocat de Province". Il s’agit d’un dictionnaire destiné à répandre dans la Province le beau parlé parisien et dans lequel un cabaretier devenait un "marchand d’ivresse" et une soupe un "phénomène potager". Le dictionnaire en question ne pouvait évidemment que provoquer l’ironie des lecteurs de la fin du siècle.

 

Oublié, est donc Pantalon-Phoebus, mais le baron de Marivetz lui-même n’attirerait plus l’attention s’il n’avait été l’un des pourfendeurs des carbonates et carbures.

 

Christophe Opoix, Maître en Pharmacie à Provins, a été, en cette année 1787, reçu à l’Académie d’Arras, alors sous la présidence de Maximilien de Robespierre. Il constate d’abord que les chimistes des générations antérieures ont su trouver les mots aptes à attirer un public nombreux. La chimie "a fait partie de la bonne éducation, & les femmes mêmes ont fréquenté assidument les amphithéâtres sans s’y trouver étrangères ou déplacées".

 

Il s’en prend, ensuite, ouvertement à Lavoisier, le "brillant orateur de la nouvelle doctrine" :

 

"Je le sais, un nombreux auditoire applaudit encore à ces Messieurs, et semblent leur répondre d’un grand succès ; mais quand la mode, la nouveauté & l’enthousiasme seront passées, quand on ne frappera plus les yeux à grands frais par des appareils nouveaux et imposants ; quand le brillant orateur de la nouvelle doctrine cessera de la soutenir de son éloquence facile et séduisante, quand la science dépouillée de ces secours étrangers, n’offrira plus qu’un squelette hideux, qu’un travestissement bizarre, qu’un extérieur repoussant, comptera-t-on le même nombre d’auditeurs ? "

 

Et naturellement, il ne donne pas, lui non plus, beaucoup de chances de survie à la nomenclature :

 

"Voulez vous savoir ce que je prévois avec regret ? Dans peu d’années les amphithéâtres seront déserts, & la science entièrement négligée. Les gens du monde pourront-ils accommoder leurs oreilles à l’étrange dissonance & à la barbarie des termes ? Auront-ils le courage de surmonter cette barrière qui va séparer la science de la Chimie de toutes les autres ? Les personnes studieuses qui, par goût, se destinent aux sciences, mais qui ne sont encore déterminées par aucune, préfèreront-elles une science qui n’aurait plus de rapport avec aucune autre, & que quelques personnes réunies peuvent au premier instant changer à ne la rendre plus reconnaissable ? "

 

A son tour, un professeur de Chimie de Madrid témoigne : "La nouvelle Nomenclature choque trop les oreilles espagnoles pour qu’elles puissent s’y accommoder. La langue espagnole ne se prête pas à de pareilles innovations. Aussi un apothicaire de Madrid qui voulut employer le mot carbonate, a été surnommé docteur Carbonato…"

 

Après de telles charges, qui oserait encore défendre la réforme proposée et qui parierait sur l’avenir des mots carbone, carbonate, carbonique ?

 

Et pourtant carbone, carbonique et carbonates se sont imposés.


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De l’eau et du dioxyde de carbone : enfin Lavoisier sait de quoi se nourrissent les plantes.

 

Dans un mémoire, daté de 1786 sur "la décomposition de l’eau par les substances végétales et animales", Lavoisier interprète à son tour les expériences de Ingenhousz et de Senebier sur la respiration diurne des plantes. Son vocabulaire nous est plus familier. Le phlogistique est oublié. L’air déphlogistiqué est devenu l’oxygène, l’air fixe a pris le nom d’acide carbonique (notre dioxyde de carbone).

 

Les différentes analyses qu’il a réalisées lui ont montré que trois corps essentiels composent les plantes : le carbone, l’oxygène et l’hydrogène. Si le carbone et l’oxygène peuvent provenir du dioxyde de carbone, l’hydrogène ne peut provenir que de l’eau.

 

"il ne peut y avoir de végétation sans eau et sans acide carbonique, affirme-t-il, ces deux substances se décomposent mutuellement dans l’acte de la végétation".

 

Ainsi se trouvent rassemblées les découvertes de Van Helmont sur le rôle de l’eau et celles des chasseurs d’air depuis Hales. Quant au mécanisme du phénomène, il devient limpide :

 

"l’hydrogène quitte l’oxygène pour s’unir au charbon, pour former les huiles, les résines, et pour constituer le végétal ; en même temps, l’oxygène de l’eau et de l’acide carbonique se dégage en abondance, comme l’ont observé MM. Priestley, Ingenhousz et Senebier, et il se combine avec la lumière pour former du gaz oxygène".


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Aujourd’hui.

 

La chlorophylle, récepteur de la lumière solaire et première étape du processus de la photosynthèse, a été isolée en 1816 par Joseph Bienaimé Caventou et Joseph Pelletier tous deux pharmaciens et chimistes. Nous ne donnerons pas ici la description détaillée de la réaction, extrêmement complexe, de photosynthèse. Son bilan peut s’écrire :

 

6CO2 + 12H2O + lumière → C6H12O6 + 6O2+ 6H2O.

 

La formule C6H12O6 est celle des molécules de glucose dont les polymères sont, en autres, l’amidon et la cellulose composants des organismes végétaux. L’intuition de Lavoisier s’est donc vérifiée à ceci près que les chimistes qui lui ont succédé ont montré que les molécules de dioxygène dégagées dans l’air provenaient uniquement de l’eau.

 

N’oublions pas cependant le phénomène que Lavoisier a omis d’étudier : la plante ne fait pas que se nourrir. Elle "respire" également par un mécanisme qui s’apparente à la respiration animale et dont le bilan de la réaction est inverse. Le glucose accumulé et l’oxygène de l’air absorbé réagissent en fournissant à la plante l’énergie et les matériaux nécessaires à son fonctionnement et à sa croissance tout en libérant du dioxyde de carbone.

 

Le bilan de l’absorption de CO2 par la photosynthèse et d’émission de O2 reste cependant positif. Globalement les plantes sont donc des "pièges" à dioxyde de carbone et des sources d’oxygène.


 

pour aller plus loin voir :

 

Histoire du carbone et du CO2.

 

Un livre chez Vuibert.

 

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Dérèglement climatique, fonte des glaces, cyclones, sécheresses…coupable : le dioxyde de carbone.

 

Pourtant sans ce gaz il n’y aurait aucune trace de vie sur Terre.

 

L’auteur nous fait suivre la longue quête qui, depuis les philosophes de la Grèce antique jusqu’aux chimistes et biologistes du XVIIIe siècle, nous a appris l’importance du carbone et celle du CO2.

 

L’ouvrage décrit ensuite la naissance d’une
chimie des essences végétales qui était déjà bien élaborée avant qu’elle ne s’applique au charbon et au pétrole. Vient le temps de la « révolution industrielle ». La chimie en partage les succès mais aussi les excès.

 

Entre pénurie et pollutions, le « carbone fossile » se retrouve aujourd’hui au centre de nos préoccupations. De nombreux scientifiques tentent maintenant d’alerter l’opinion publique.
 

Seront-ils entendus ?

 

pour feuilleter


 

Voir aussi :

 

Une brève histoire du CO2. De Van Helmont à Lavoisier.

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Gérard Borvon - dans Chimie
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29 novembre 2013 5 29 /11 /novembre /2013 13:25

Les piles ont un mérite : elles fournissent un courant de façon continue. Elles ont aussi un inconvénient : elles ne permettent pas l’accès à des tensions de plusieurs milliers de volts.

 

Or la médecine reste fidèle à ces chocs électriques qui, même quand ils ne guérissent pas, sont l’affichage d’une supposée haute technicité.

 

C’est pourquoi les machines électrostatiques ont sans cesse été perfectionnées pendant tout le 19ème siècle. La machine de Wimshurst en est le plus bel aboutissement. Dans les années 1880 elle se répand dans tous les cabinets des médecins aussi bien que dans les laboratoires des universités et des lycées où nous la trouvons encore aujourd’hui.


Machine de Wimshurst, dans son coffret, munie de ses accessoires.
La Nature. Revue des sciences et de leurs applications aux arts et à l’industrie. 1887.


La bobine de Ruhmkorff.

 

Un nouvel instrument va bientôt lui faire concurrence : la bobine de Ruhmkorff. Celle-ci est le résultat d’efforts dispersés.

 

On prête généralement à Joseph Henry, professeur à l’Académie d’Albany, la première observation, en 1832, d’étincelles de rupture. Le montage qui l’amène à cette observation est constitué de deux fils longs de plusieurs mètres reliés à quelques éléments de pile. Le circuit est fermé par un godet empli de mercure. Si l’un des fils est brusquement retiré de ce godet, une étincelle éclate entre le mercure et le fil.

 

Tout se passe comme si le courant faisait preuve d’inertie et tendait à se maintenir après l’ouverture. Henry désigne ce phénomène par le terme "d’extra-courant de rupture". Il constate que celui-ci est encore plus violent quand le fil est enroulé en spires jointes et en particulier quand on introduit un noyau de fer doux dans l’axe de ces spires. Faraday, un an plus tôt, avait découvert l’induction d’un circuit sur un autre circuit proche lors de l’ouverture ou de la fermeture du premier.

 

Henry venait de découvrir le phénomène "d’auto-induction", induction d’un circuit sur lui-même.

 

L’apparition d’étincelles, preuve de l’existence d’une haute tension entre le mercure et le fil lors de la rupture, intéresse les médecins et fabricants de matériels scientifiques. On prête à Charles Grafton Page, médecin et compatriote de Henry, la fabrication d’un "autotransformateur" constitué d’une seule bobine dont une première partie, alimentée par les piles, constitue le primaire et où le secondaire, où se produisent les étincelles, est constitué par le reste de la bobine.

 

Bientôt les deux circuits seront séparés et la bobine prend sa forme plus élaborée entre les mains de Heinrich Daniel Ruhmkorff (1803-1877).

 

Né en Allemagne, Ruhmkorff vient à Paris pour y apprendre et y exercer le métier de fabricant d’instruments scientifiques de précision. Son chef d’œuvre est cette fameuse bobine d’induction à laquelle sera bientôt associé son seul nom, faisant oublier du même coup tous ceux, nombreux, qui y ont apporté leur contribution.

 

Louis Figuier, dans les Merveilles de la Science, en donne la description suivante :

 

" Le corps de la bobine, S, est en carton mince, et les rebords en bois vernis de gomme laque. Sur le cylindre de carton, se trouvent enroulées deux hélices de fil de cuivre, parfaitement isolées. Une de ces hélices est composée de gros fil (d’environ 2 millimètres) ; l’autre, de fil très fin (dans un autre passage Louis Figuier dira qu’il peut atteindre jusqu’à 30 kilomètres de longueur). Les bouts de ces quatre fils sortent des rebords de la bobine par quatre trous a, b, c, d. Les extrémités du fil fin se rendent aux boutons A, B, montés sur des colonnes de verre. Les extrémités du gros fil viennent aboutir à deux petites bornes métalliques, qui communiquent avec les deux pôles de la pile.".


"La bobine de Ruhmkorff."
"Louis Figuier, Les Merveilles de la Science".


Une pièce importante du montage est le "vibreur" qui établit et supprime le courant au primaire. Celui-ci, mis au point par Foucault, comporte une lame portant deux contacts qui plongent dans deux godets de mercure qui ferme le circuit alimentant un électroaimant. Celui-ci attire la lame et ouvre le circuit. Cette ouverture ramenant la lame à sa position initiale, il s’en suit une vibration entretenue qui peut atteindre plusieurs centaines d’ouvertures et de fermetures par seconde. Un condensateur, évitant les étincelles de rupture au primaire, complète le montage.

 

La puissance obtenue est extraordinaire. Des étincelles de plus de trente centimètres peuvent être obtenues au secondaire. Les commotions produites sont d’une extrême violence. Des expérimentateurs peu prudents le vérifieront à leurs dépens. Un collaborateur de Ruhmkorff se trouve ainsi renversé par une décharge qui le laisse dans un état d’extrême faiblesse pendant plusieurs jours. Seules des batteries de bouteilles de Leyde avaient, jusqu’à présent produit de tels effets. Mais, avantage de la bobine de Ruhmkorff sur les bouteilles de Leyde, celle-ci ne se décharge pas et produit des hautes tensions permanentes.

 

Les expériences se multiplient. Des blocs de verre de 10 centimètres d’épaisseur sont percés par l’étincelle. Les métaux et les terres les plus réfractaires y sont fondus.

 

Application utile autant que spectaculaire : la bobine peut enflammer plusieurs explosifs de façon simultanée rendant ainsi les travaux des mines et des carrières plus efficaces (la dynamite a récemment été brevetée par Alfred Nobel). Cette pratique vient, hélas, enrichir l’arsenal guerrier et la bobine est célébrée pour avoir permis, en octobre 1860, de faire sauter le fort de Peï-ho pendant l’expédition de Chine et la "guerre de l’opium" qui se termina par le sac du Palais d’été.


Explosion du fort de Pë-ho

"Louis Figuier, Les Merveilles de la Science".


Plus pacifique est l’utilisation de la bobine par les médecins qui en font la nouvelle thérapie à la mode. Mais la bobine se donne aussi en spectacle. On se souvient de l’abbé Nollet faisant sauter en l’air une compagnie de soldats des gardes françaises au moyen de la bouteille de Leyde. A un siècle de distance les démonstrateurs forains des ponts de Paris renouvellent le spectacle.


Démonstration de choc électrique par la bobine de Ruhmkorff
La Nature. Revue des sciences et de leurs applications aux arts et à l’industrie. 1889.


Juste reconnaissance, Ruhmkorff se voit attribuer, en 1864, le prix Volta. Les 50 000 francs de ce prix, créé par Napoléon après la visite de Volta à Paris pour récompenser la meilleure application de la pile, n’avaient encore jamais été attribués. Rétabli en 1852 par Napoléon III, Ruhmkorff est le premier à le recevoir.

 

Son générateur à haute tension, qui figure dans le moindre laboratoire, est aussi une source de recherches nouvelles que les plus habiles et les plus volontaires sauront mettre à profit.

 

On lui devra, entre autres, la découverte des ondes hertziennes, des rayons cathodiques puis des rayons X.


On peut trouver un développement de cet article dans ouvrage paru en septembre 2009 chez Vuibert : "Une histoire de l’électricité, de l’ambre à l’électron"

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Voici un ouvrage à mettre entre toutes les mains, celles de nos élèves dès les classes de premières S et STI de nos lycées, et entre les mains de tous les futurs enseignants de sciences physiques et de physique appliquée (tant qu’il en reste encore !).

 

L’auteur est un collègue professeur de sciences physiques, formé à l’histoire des sciences, et formateur des enseignants en sciences dans l’académie de rennes. Bref quelqu’un qui a réfléchi tant à l’histoire de sa discipline qu’à son enseignement et sa didactique, et cela se sent.

Le style est fluide et imagé, bref plaisant au possible...

 

...voici donc un bon ouvrage permettant de se construire une culture scientifique sans l’âpreté
des équations de la physique.

 

extrait du commentaire paru dans le Bulletin de l’Union des Physiciens.

 

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Quand la bobine inspire le théâtre.

 

Un spectacle de Pierre Meunier.

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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 20:54

A class of the lycée de l’Elorn, in Landerneau, Brittany, France, has chosen to discover that ancient, rich and varied industry of seaweed, while dealing with different parts of its curriculum. We present the result of that work in the following pages


Northern Finistère, in Brittany, is not really welknown for its chemical industry. Yet, since the 17th century, that is to say when chemistry started to develop, a chemical industry was carried out, non stop, around seaweed.

 

In the past

 

The industry of « soda » (sodium carbonate) first developed. This product is extracted from ashes of dried seaweed. It is necessary to make glass and soap. That activity came to an end at the end of the 18th century when new ways were discovered.

 

It resumed in 1829 after Bernard Courtois, the chemist, had discovered in 1812 a new an useful product in seaweed ashes : iode. It is mainly used in photo-making and medecine. Its production in Brittany stopped in 1952, because of the competition of iodine, extracted from nitrates in Chili.

 

Today

 

Today, the extraction of alginates contained in big laminaria has taken over. In 1883, Edward Stanford isolated the algine of seaweed, later Axel Kefting, a Norvegian, extracted algine acid. Its production on a large scale started in 1930. Brittany produces about 2000 tons in its factories in Lannilis and Landerneau. Alginates are thickening and stabilying agents, that are used both in the pharmaceutical industry and food industry, or in that of paper, colouring or moulding products.

 

The use of seaweed in food, pharmacy or cosmetics is less known., though worthy of interest. Many laboratories in Finistere work in that field for « top quality » products, often meant for export.

 

The seconde C of the lycée de l’Elorn, in Landerneau, has chosen to discover that ancient, rich and varied industry of seaweed, while dealing with different parts of its curriculum. We present the result of that work in the following pages.


 

Our work on the seaweed industry


The story of the seaweed industry, that of soda and iodine, is made lively thanks to the museum of seaweed gatherers in Plouguerneau, which supplied us with the ash from ovens, operated for shows during the summer, so as to analyse it.

 

The « Centre for the Study and Promotion of Seaweed (C.E.V.A) » in Pleubian looks for the properties of seaweed and implements new uses. We contacted them for the food applications (the making of a « flan »)

 

Today, many factories work on seaweed. It’s the case for DANISCO and TECHNATURE, which agreed to help us.

 

DANISCO deals with laminar collected in North-Finistere, it’s one of the largest European producers of alginates. We visited the factory. It supplied us with refined alginate of sodium for our experiments.

 

TECHNATURE packages alginates and other seaweed extracts, to make casting products, cosmetics, or food products. Its customers are in the U.S.A, as well as in Japan, Spain, or France. The company allowed us to test its products and to prepare new ones, following its advice (face creams).

 

Our school syllabus is well adapted to a study of seaweed. In a first part, the study of ionic compounds can be made on the seaweed ash. In a second part, the study of organic molecules can be made on alginates. The appliances are varied and entertaining.

 

We have divided the form into four groups, each responsible for a part of the work and for the links with one of the companies concerned.

 

- Seaweed ashes. Analysis, extraction of iodine.(in connection with the museum of the seaweed gatherers)

 

- Extraction of alginates. (in connection with Danisco company)

 

- The use of alginates for castings . (with Technature).

 

- The making of a new face cream.(with Technature)

 

- The making of a flan (a pudding) (with C.E.V.A Pleubian)

 

- Translations into English ( documentation and reports).

 

- A video report on our project ( and the making of a poster).


 

Seaweed in the past

 

Treating the « soda loaves »


The burning of seaweed

Each year, the museum of seaweed gatherers, in Plouguerneau, on the Northern coast of Finistère organises the burning of seaweed in its old furnaces so as to get ashes with a large amount of soda. We went on the spot, to extract a « soda loaf », in a compact shape. The hot cinders seem to be melting, and are cast in the cells of the furnace, while they are cooling.

 

The mechanical processing of the ashes :

We first roughly broke the « soda loaf » with a hammer. We, then, crushed the ashes in a mortar with a pestel. Then, we sifted them, to obtain a thin powder.

 

The washing of the ashes

We left to boil 20g of the ashes in 100 cm3 of water for about 5 min. We filtered it. A solid deposit of about 9g was left (weighed after drying). The solution contains soluble substances, mainly carbonate and iodur ions.


 

The search for carbonate ions

The carbonate ions, CO32- , represent the main active principle of soda and gives it its basic character.(in the present the word « soude » ,in French, refers to sodium hydroxide).

Experimental file

 

measure of the pH using pH paper and pHmeter : The solution has a pH=11, so that, its basic character is obvious.

 

Characterisation of the CO32- ions :

 

(first method) : action of the calcium chlorur. You get a precipitate of insoluble calcium carbonate according to the reaction :

 

Ca2++ CO32- -> CaCO3

 

(second method) : action of the concentrate chlohydric acid. You can notice an important emission of carbon dioxide, according to the reaction :

 

CO32-+ 2H+-> CO2 + H2O

 

The extraction of iodine

 

We extracted iodine from the solution, through the action of Hydrogen Peroxide H2O2 in acid surrounding.

 

experimental File

 

- Acidification of the solution using concentrated hydrochloric acid : The first result of the acidification of the solution is to let out carbon dioxide coming from carbonate ions.

 

- Iodine is let out using hydrogen peroxide : The hydrogen peroxide oxidises iodide ions, iodine appears and turns the solution brown. One can also see a light precipitate of iodine.

 

- Getting the gassy iodine to appear by heating the solution : a light heating lets out purple vapours of iodine.

 

 

Measuring the iodine : this experiment is part of the curriculum of the 1ere S form, so we asked them to measure the iodine in the solution. The iodine is measured with the thiosulphate of sodium. They found 1,29g of iodine in 100g of ash.


Seaweed Today


 

A visit to two factories processing alginates

 

In the Landerneau area, two firms process seaweed for theit alginates. The Danisco firm has specialized in extracting alginic acid from raw seaweed. The Technature firm uses alginates to elaborate finished goods.

 

Danisco :

 

Mr Pasquier, the manager, conducted our guided tour of the factory. Every year the plant (9000 m2 of workshops and laboratories) processes 6000 tons of dried seaweed to produce 3000 tons of alginates.

 

The alginates supply numerous industries all over the world. Used as binders and thickeners, they can be found in inks, creams, glues, rubbers, toothpastes. As gelling agents they come in useful to make jams, custards, impression powders. These products ar marketed under the brand name SOBALG.

 

The Danisco firm provided us with a smal quantity of purified alginic acid so that we could study its properties. The danisco manager also explained to us a great length how they extract the alginates from the seaweed.

 

We conducted that experiment in our scholl laboratory.

 

Technature :

 

We were welcomed by the manager, Mr Le Fur, and the commercial manager, Mr Winckler (today manager of Lessonia). The firm packages the alginates for its different uses : casts, cosmetics, foodstuffs.

 

The firm has clients all over the world (Euope, the USA, Japan...). The breton products ar renowned for their quality and their purity.

 

The firm gave us some casting alginates so that we could make a cast.

 

They also offered us to elaborate a new "beauty mask". We will give more details about these two experiments in the following pages.


 

How to create a beauty mask

 

Technature entrusted us with the creation of a beauty mask. It is a new product the company wishes to launch. It’s a product made with tropical fruits, based on casting alginate.

 

The formula of the « tropical fruit » mask.

 

 

Product used Quantity properties
Bioprunte (alginate of sodium, sulfate of calcium, salt of phosphorus, neutral charge of diatomees earth.) 30g When in close contact with the skin, it creates a film. The mask sets into action active agents, and also has a mechanical effect ( it eliminates the dead cells of the skin).
Pinaple Pouder

Papaye powder
0,15 g

0,15 g
The cells of the skin are constantly replaced (every one to two months). With age, the process slows down, and the dead cells accumulate, which cause the skin to thicken. The dead cells are retained by a ciment of proteins ; it has to be hydrolysed to eliminate the dead cells.
Papaye contains papaïn, an enzym, which acts on the hydrolysis of proteins. Pinaple contains bromeline which plays the same role.
yellow pigment n°5
yellow pigment n°6
0,03g
0,03g
Naturel pigments are used to obtain a pleasant colour of fruit.
Flavours : fruit de soleil, papaye 0,015g They are natural extracts from fruit, with very concentrated effects.

 

Our work

 

First, we tested an alginate mask, with no additive, so as to watch the « casting » effect of that product.
 

We then tried several formulas, by varying the colours and flavours.
At last, we tested the resulting cast.

 

How to operate

 

Dose : 30g of powder for 100g of water

 

Dilution of the product : Pour the water quickly on the powder. Mix briskly until you get a smooth paste.
Important : water must be at 20°C

 

How to apply it : Apply it immediately over the face, avoid the eyes. It sets after about six minutes.

 

It takes about 15 mn to use

 

 

Résult

 

your skin is finer

your complexion brighter


Agar-Agar and the formation of colloids

 

Agar-Agar is a Malaysian word. That product used in Malaysia, was also often used in Japon and the Far East. Agar-Agar comes from various seaweed, in particular from the gelidum species. Those seaweed, after frequent washings, are dried and boiled. The colloid we get is then dehydrated and turned into powder.

 

Agar-agar has a stong gelling power. If you add two gramms into a quarter of a litre of water, and boil it for five minutes, you get a hard gel, if tou leave it to cool.

 

At the biology laboratory, Agar-Agar is used to prepare nutrient supports for plants.


At the chemistry laboratory, it can be used to prepare conducting electrolytic bridges in the study of batteries.

 

We prepared Agar-Agar colloid, coloured with helianthine. Agar-agar is also used to prepare pudding, but for that we used a seaweed from Brittany, Pioka, which contains carrageenans.

 

Agar-Agar : an excellent gelling agent extracted from red algae


« Pioka » and carrageenans

 

Pioka is the Breton name of a seawweed that is also called sea « lichen ». It is collected at every low tide, its high price attracts seasonal pickers. Its scientific name is chondrus crispus. The active principle extracted from it is made up of carrageenans. It has a real gelling power in milk. In the traditionnal way, it is used by people along the Northern coast of Brittany to make puddings named « flans ».

 

The préparation of seaweeds.
 

After the gathering of seaweeds, they are spread on the dunes, and dried by often turning them. They can be also washed with fresh water to clear them of salt at various remains. At the end of treatment, the seaweeds are white and dry, and can then be preserved.

 

Just before use.
 

One can improve the rising process with several soakings ans rinsings. The seaweeds must completely get rid of their « sea » smell.
 

Seaweeds today, in food.

 

A recipe of pioka pudding

 

We have prepared the recipe of this dessert. It was given to us by an elderly person from the Brignogan area in North-Finistere. She herself had seen her parents make it.

 

N.B : carrageenans of pioka easily give a gel with milk, it gives no gel with water. For that, on should use the agar-agar we also tested (it is also used for puddings).

 

Our recipe

 

Take a handful of dried seaweeds per quarter of a litre of milk. Rinse them. Make them boil for five minutes stirring them. Filter the hot milk with a strainer or a skimming ladle. Make it boil again for five minutes with the flavour choose, either chocolate or vanilla ( for exemple, three sponfils of Nesquick per quarter of litre of milk). Pour into bowls. Leave it cool and place it into a fridge.


 

Conclusion

 

When we started working on this project, we were not aware chemistry had been concerned with seaweed for so long.

 

We now, know, that here, people make products that are used all over the world.

 

Our impression is that the chemists who do that work really enjoy it, they extract from nature the best it can offer. The issue will be to increase the stock of seaweed and no doubt to plan its culture.

 

As far as our school project is concerned, it developed without our knowing it. The theorical study, the search for information, the experiments at the laboratory, the visit of factories, the elaboration of a new product, the test of an old recipe...all that was part of our project.

 

By writing this project, we intend to keep track of our work.

 

 

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Gérard Borvon - dans Chimie
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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 20:42

" Théorie électromagnétique de la lumière".

 

Tel est le titre du Chapitre XX du "traité d’électricité et de magnétisme" de Maxwell.


 


"En plusieurs passages de ce Traité", écrit-il, "on a tenté d’expliquer les phénomènes électromagnétiques par une action mécanique transmise d’un corps à un autre par l’intermédiaire d’un milieu qui remplirait l’espace compris entre les corps. La théorie ondulatoire de la lumière suppose aussi l’existence d’un milieu. Nous avons maintenant à montrer que le milieu électromagnétique a des propriétés identiques à celles du milieu où se propage la lumière".

 

Ce milieu, généralement désigné sous le nom d’éther en référence à la matière mythique supposée emplir la sphère céleste, a déjà fait l’objet d’une longue traque.

 

L’éther lumineux

 

Le Hollandais Christiaan Huyghens (1629–1695), est considéré comme le premier défenseur d’une théorie ondulatoire de la lumière. Dans le Traité de la lumière qu’il publie en 1678 il présente la lumière comme une vibration qui se propage sphériquement dans un milieu qu’il désigne sous le nom d’éther et dont la propriété essentielle serait d’être le support de l’onde lumineuse.


Les ondes lumineuses de Huyghens.


 

Dans son Traité d’optique publié en 1704, Newton fait un autre choix : celui de considérer la lumière comme composée de particules émises par la source lumineuse et se propageant dans un espace vide. C’est sa théorie qui sera retenue par la plupart des savants jusqu’au début du 19ème siècle.

 

Le premier à la contester sérieusement est un médecin anglais, Thomas Young (1773-1829). L’observation des interférences lumineuses lui confirme son interprétation de la lumière comme une onde.

 

L’expérience désignée aujourd’hui sous le terme de "fentes d’Young" donne l’occasion d’un montage classique dans les programmes d’enseignement de la physique. Un faisceau lumineux tombe sur un écran opaque percé de deux fentes parallèles, les faisceaux diffractés sortant de ces fentes sont reçus sur un écran blanc et dessinent des franges alternativement claires et sombres.


Expérience des "fentes d’Young".


 

Cette expérience, présentée aujourd’hui comme la preuve même de la nature ondulatoire de la lumière, n’a, cependant, pas su convaincre les compatriotes de Young : on ne s’attaquait pas impunément à la théorie de Newton !

 

La contestation la plus sérieuse viendra de France et fera connaître Augustin Fresnel.

 

Fresnel.

 

Ingénieur, issu de l’Ecole Polytechnique, Fresnel a été nourri des théories newtoniennes de la lumière. Pourtant son intuition le porte à préférer une interprétation ondulatoire. Son premier dispositif est un simple trou dans un volet éclairant un cheveu : des franges alternativement claires et sombres apparaissent sur l’écran placé derrière l’obstacle.

 

Fresnel est rompu aux calculs. En faisant la supposition que les vibrations lumineuses ont la forme mathématique la plus simple possible, la sinusoïde, et que d’autre part elles s’additionnent quand elles sont "en phase" et se retranchent quand elles sont "en opposition de phase", il réussit à interpréter mathématiquement l’existence des franges alternativement claires et sombres. Il présente ses résultats à l’Institut en octobre et novembre 1815. Ceux-ci sont combattus par les partisans de Newton, en particulier Biot et Laplace.

 

Il est vrai que la théorie laisse des zones d’ombres. Pour expliquer la "polarisation" de la lumière, Fresnel doit considérer que les vibrations de l’éther sont transversales et non pas longitudinales comme peuvent l’être, par exemple, les ondes sonores dans l’air. La propriété d’un dispositif polarisant, un cristal de calcite par exemple, pourrait, en effet, s’expliquer par sa capacité à ne laisser passer que les vibrations effectuées dans une seule des directions perpendiculaires au rayon lumineux.

 

L’explication par des ondes transversales est élégante mais l’existence de telles ondes exige que l’éther soit un milieu matériel particulièrement rigide. Cette rigidité est incompatible avec l’extrême fluidité qui lui est généralement attribuée. Il faut en effet que l’éther, dans lequel baigne l’Univers, ne freine pas l’éternel mouvement des étoiles dont il nous transmet la lumière. Rigide et fluide en même temps, tel devrait être l’éther. Difficile équation.

 

Rien d’étonnant donc à ce que les adversaires de la nature ondulatoire de la lumière ne se laissent pas aussi facilement convaincre : cet éther qui serait si commode sur le plan mathématique ne peut se décrire de façon physiquement rationnelle.

 

C’est la mesure de la vitesse de la lumière dans les milieux transparents par Foucault et Fizeau qui viendra mettre fin au débat vingt ans après le mort de Fresnel. En effet cette mesure prouve que, comme le prévoit la théorie ondulatoire, la lumière est ralentie en les traversant alors que la théorie de Newton prévoyait le contraire.

 

Pour autant le problème de la nature de l’éther lumineux reste entier.

 

L’éther électromagnétique et la nature de la lumière.

 

Le mot "éther" est bien commode. On l’utilise à chaque fois qu’il faut meubler l’espace d’un "fluide", d’une "essence" propre à conforter une nouvelle théorie physique. A l’éther lumineux la science électrique doit elle ajouter un éther électrique ?

 

"Remplir l’espace d’un nouveau milieu toutes les fois que l’on doit expliquer un nouveau phénomène ne serait point un procédé bien philosophique », nous dit Maxwell. Aussi se fixe-t-il un objectif : montrer que l’éther lumineux et l’éther électromagnétique n’en font qu’un et pour cela déterminer la vitesse qui devrait être celle d’une onde électromagnétique se déplaçant dans ce milieu.

 

"Si, dit-il, l’on trouve que la vitesse de propagation des perturbations électromagnétiques est la même que la vitesse de la lumière, et cela, non seulement dans l’air, mais dans tous les autres milieux transparents, nous aurons de fortes raisons de croire que la lumière est un phénomène électromagnétique."

 

Pour parvenir à cette conclusion il emprunte deux voies, partant de deux points apparemment très éloignés :

 

-  une réflexion sur les unités électriques.

 

-  Une description mathématique des champs électriques et magnétiques débouchant sur l’équation de propagation d’une onde électromagnétique dans un milieu non conducteur.

 

Construire un système cohérent d’unités électriques.

 

Maxwell n’est pas simplement ce savant écossais qui, à l’âge de 34 ans, se retire pendant six ans dans son manoir de Glenlair dans le comté de Galloway au sud de l’Ecosse pour y rédiger son Traité d’électricité et de magnétisme. Il est aussi, comme beaucoup de ses confrères britanniques, ce spécialiste recherché par les entrepreneurs et ingénieurs engagés dans l’aventure des applications industrielles de l’électricité.

 

Il est l’animateur, au sein de "l’Association Britannique pour l’avancement des sciences", du comité chargé de la définition d’une unité standard de résistance. Un sujet qui s’inscrit dans la définition d’un système général d’unités électriques dont nous aurons, plus tard, l’occasion de parler.

 

Maxwell, Thomson et l’ensemble des électriciens britanniques décident d’adopter pour l’électricité les seules unités de la mécanique. Les unités de masse, de longueur et de temps seront donc à la base des unités électriques.

 

Mais un problème apparaît alors. Si on prend pour base les lois de l’électrostatique, on trouve un système d’unités différent de celui qui prendrait pour base les lois de l’électromagnétisme.

 

L’exemple de la charge électrique est particulièrement parlant. Sa valeur, que l’on désignera par Qm quand elle est mesurée dans le système électromagnétique, a une dimension, et donc une unité, différente de celle de la charge Qe mesurée dans le système électrostatique. Mais, observation particulièrement intéressante, il se trouve que le rapport Qe/Qm a la dimension d’une vitesse (exprimée en m/s ou en cm/s suivant les unités utilisées).

 

Une vitesse semble donc lier les deux systèmes électromagnétiques et électrostatiques !

 

 

Au moment où Maxwell écrit son Traité cette vitesse a été déterminée numériquement. Maxwell décrit la méthode utilisée par Weber et Kohlrausch. Pour résumer : il s’agit de décharger une "bouteille de Leyde" (nous avons parlé de ce premier condensateur) dont la charge aura été mesurée en unités électrostatiques dans un circuit comprenant un galvanomètre "balistique" mesurant la charge en unités électromagnétiques. Le rapport Qe/Qm donne 3,11.108 m/s.

 

Maxwell lui-même met au point un nouveau dispositif, une "balance", qui lui donne un rapport égal à 2,88.108 m/s.

 

En 1848, H.L Fizeau, en utilisant une roue dentée tournant à grande vitesse avait mesuré la vitesse de la lumière pour laquelle il avait trouvé la valeur de 3,15.108 m/s. Une mesure ultérieure faite par Foucault donne 2,98.108m/s.

 

Une telle proximité entre la valeur du quotient Qe/Qm et celle de la vitesse de la lumière ne pouvait manquer d’attirer l’attention d’un physicien comme Maxwell, déjà persuadé de la nature identique de la lumière et de l’onde électromagnétique.

 

Etablir les équations de propagation d’une perturbation électromagnétique.

 

Revenons à l’éther et aux champs électriques et magnétiques. Dans sa volonté de convaincre, Maxwell en a donné une image mécanique faite de "cellules" en rotation.

 

Ces "cellules", enfilées comme des perles le long des lignes de champ magnétique, sont mises en rotation par le passage d’un courant dans le conducteur qui induit le champ. De l’énergie cinétique est ainsi créée et transmise à travers l’éther. Sous l’action de cette rotation, les cellules s’aplatissent, comme sous l’effet d’un force centrifuge, provoquant ainsi une tension le long des lignes de champ et donc la transmission d’une énergie potentielle.

 

Cette image fait sourire comme feront peut-être sourire les "trous de vers" et les "cordes" dont la physique moderne peuple notre Univers contemporain. Par contre les "équations de Maxwell" sont toujours considérées comme l’un des socles de la physique.

 

Nous ne les détaillerons pas ici. Disons simplement que Maxwell adapte à son étude de l’éther, les outils mathématiques élaborés par Laplace, Poisson ou Hamilton qu’il cite au début de son traité. Leurs équations ont été particulièrement efficaces pour l’étude de la propagation des ondes dans les milieux élastiques. Les deux coefficients qui interviennent dans la vitesse de ces ébranlements (l’élasticité du milieu et sa masse volumique) trouvent leur équivalent, pour l’éther, dans :

 

-  son "pouvoir spécifique pour l’induction électrostatique ", désigné par Maxwell par la lettre K et que nous désignons aujourd’hui par la lettre ε.

 

-  sa "perméabilité" magnétique qu’il désigne par µ.

 

Il s’en suit une équation de propagation semblable à celle obtenue pour un milieu élastique et dont la solution amène à une vitesse de propagation, v, telle que v2 = 1/(K.µ).

 

Or il se trouve que l’expression mathématique de cette vitesse v de propagation de l’onde est également celle du rapport Qe/Qm dont nous avons vu que la valeur est, justement, très proche de celle de la lumière.

 

Même s’il se montre prudent, Maxwell ne doute pas qu’il tient la preuve de l’identité de la lumière avec une onde électromagnétique :

 

"Il est manifeste que la vitesse de la lumière et le rapport des unités sont des quantité de même ordre de grandeur ; mais, jusqu’à ce jour, on ne saurait dire qu’aucune des deux ait été déterminée avec assez de précision pour que l’on puisse affirmer que l’une est plus grande que l’autre. Il est à souhaiter que de nouvelles expériences déterminent, avec plus de précision, le rapport de grandeur de ces deux quantités.
En attendant, notre théorie, qui affirme l’égalité de ces deux quantités et qui donne une raison physique de cette égalité, ne se trouve certainement pas contredite par la comparaison de ces résultats, tels qu’ils sont"

 

En conclusion du chapitre de son traité consacré à sa Théorie électromagnétique de la lumière, Maxwell propose même le schéma d’une onde plane transversale. Ce schéma illustre encore nos manuels.

 

 

Les contestations ne manqueront pourtant pas. William Thomson lui-même, devenu Lord Kelvin, rejette avec mépris cet éther rigide et fluide à la fois. Il faudra la découverte des ondes électromagnétique par Hertz pour que les équations de Maxwell soient reconnues à leur juste valeur. Mais leur auteur ne sera plus là pour savourer son triomphe.


On peut trouver un développement de cet article dans un ouvrage paru en septembre 2009 chez Vuibert : "Une histoire de l’électricité, de l’ambre à l’électron"


Voir aussi :

Quand Faraday découvre l’induction électromagnétique.

 

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Voir aussi :

La Lumière et l'électricité d'après Maxwell et hertz par Poincaré

 

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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 20:30

Stockholm, 2001 : un imaginaire Comité Nobel pour la chimie décide de décerner le premier " rétro-Nobel " de l’histoire à l’inventeur de l’oxygène. Mais à qui doit revenir ce titre ?


Oxygène

 

 

Carl Djerassi, Roald Hoffmann

1777, à la cour de Suède : le roi Gustave III réunit en une rencontre non moins fictive le Français Lavoisier, l’Anglais Priestley et le Suédois Scheele, accompagnés de leurs épouses, et leur demande de faire la preuve de leur découverte. Avec virtuosité, fantaisie et humour, se répondent alors scènes présentes et passées, discussions scientifiques et joyeuses mascarades, expérimentations et basses manœuvres, les trois savants ne reculant devant rien pour s’attribuer l’antériorité de la découverte, pas plus que leurs clones du XXe siècle pour pousser en avant leur propre champion.

 

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Kislorod

 

 

Oxygène d’Ivan Viripaev, l’enfant terrible de la nouvelle dramaturgie russe, monté par le Bulgare Galin Stoev, est un spectacle hors norme qui ne cesse, depuis sa création en français à Bruxelles en septembre 2004, de tourner sur les scènes européennes les plus dynamiques.
 

Ce texte (Kislorod en version originale), créé à Moscou en octobre 2003 par le metteur en scène Viktor Ryjakov, a provoqué un choc.. . Très rapidement, Kislorod devient un des spectacles les plus fréquentés de Moscou, fait le tour des festivals internationaux et remporte de nombreux prix en Russie.
 

Disons-le d’emblée, Oxygène est une oeuvre déroutante. Son texte est structuré de façon inhabituelle, la mise en scène et le jeu tiennent davantage de la performance que ce que l’on associe habituellement à l’idée de théâtre et ce spectacle court-circuite les rapports que l’on établit communément entre la morale, l’ intime, le politique, le religieux, l’actualité, l’Histoire et le discours artistique. Mais passé le premier choc de ce théâtre qui ne ressemble à rien, on y trouve une représentation d’une justesse éblouissante de ce qu’inflige à nos âmes le chaos dans lequel le monde actuel nous plonge, qu’on le veuille ou non. Pas surprenant que la figure tutélaire d’Oxygène soit Griboïedov, passé à l’histoire du théâtre russe pour sa comédie Le Malheur d’avoir trop d’esprit.
 

Le texte, d’abord. Oxygène est divisé en dix « compositions » (comme l’a dit l’auteur : « comme des chansons, mais avec des mots à la place des notes »), chacune avec son titre, la plupart avec couplets et refrain : Danses, Sacha aime Sacha, Non et oui, Le rhum moscovite, Le monde arabe, Comme sans sentiments, Amnésie, Les perles, Pour l ’essentiel et Un baladeur sur les oreilles. Chacune s’ouvre par une injonction religieuse comme « Tu ne tueras point; celui qui tuera sera jugé » ou encore « Tu ne commettras pas l’adultère; quiconque regarde une femme avec convoitise a déjà commis dans son coeur l’adultère ». Ces compositions évoquent une histoire entre Sacha-Alexandre et Sacha-Alexandra. Sacha l’homme vient d’une ville de province, Serpoukhov, « où aujourd’hui encore on tourne sans décor des films sur la Révolution » et « où en plein jour les gens tombent dans les rues sous l’effet de l’alcool ». Il a rencontré à Moscou Sacha femme, une flamboyante rousse de la nouvelle bourgeoisie russe. Après qu’ils soient devenus amants, Sacha homme est retourné à Serpoukhov et a tué son épouse à coups de pelle avant de l’enterrer dans le potager avec l’aide de ses amis.
 

Le recours à un fait -divers sanglant comme point de départ est analogue à la démarche de Dostoïevski pour Crime et Châtiment, un auteur et une oeuvre auxquels Viripaev glisse des allusions transparentes dans Oxygène. Ce recours est semblable parce que Viripaev utilise son point de départ pour questionner d’un point de vue moral le monde contemporain et la situation internationale : terrorisme, extrémisme et autres jusqu’au-boutismes. Mais cet te anecdote de départ ne débouche jamais sur une véritable intrigue narrative; elle est rapidement délaissée au profit d’une interrogation sur la pertinence d’écrire sur l’autre, de l’imaginer, parce que l’on est incapable d’écrire sur soi sinon pour se dissimuler :
 

« Le mensonge, c’est que tu n’as jamais parlé aux Sacha de Serpoukhov. »
 

Là où le texte ne cesse de troubler, c’est surtout par sa façon cavalière de circuler d’une catégorie de pensée à une autre, où grâce à un point- virgule on passe sans avertissement de la Jérusalem biblique à celle qu’agite aujourd’hui le conflit israélo-palestinien. C’est un texte dont la trame même est faite de raccourcis radicaux, où l’on dit de la relation entre Sacha homme et Sacha femme que « le gouffre entre eux étai t aussi énorme que la différence qu’il y a entre un gratte-ciel et l’avion qui le perce ». Des désirs adolescents pour Anna Kournikova à la mort par asphyxie des marins du Koursk au fond de la mer de Barents en passant par les interdits religieux, Viripaev recrée le télescopage des idées, des informations, des émotions et des sensations que chaque jour nous vivons. Et il le fait avec une conscience aiguë des problèmes qu’un tel état de vie soulève.
 

La mise en scène de Galin Stoev, en accord avec le texte, ne cesse de glisser entre la représentation (comme le théâtre traditionnel , où le lieu et le temps de la fiction sont différents de ceux des spectateurs) et la présentation (ce que font les conteurs et les chanteurs, où spectateurs et performeurs partagent un même temps et un même espace).
 

D’ailleurs, en Russie, le spectacle était joué indifféremment dans des théâtres, des bars, des clubs, voire des lieux non définis. Ainsi , les rapports ent re les comédiens, dans Oxygène, prennent le pas sur les rapports entre les personnages qu’ils jouent sans vraiment les incarner.

Ou plutôt, ils les incarnent autrement; Stoev a dit à ses comédiens :
 

« Ne jouez pas la folie. Soyez la folie. »
 

Pour révéler les réalités nouvelles, afin que l’on puisse les ressentir pour bien les appréhender, il faut aux arts des formes nouvelles. Cet Oxygène tente de cerner l’oxygène de nos vies : la conscience.

 
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Pour en savoir plus sur l'oxygène :

 

Histoire de l’oxygène. De l’alchimie à la chimie.

Suivre le parcours de l’oxygène depuis les grimoires des alchimistes jusqu’aux laboratoires des chimistes, avant qu’il n’investisse notre environnement quotidien.

 

Aujourd’hui, les formules chimiques O2, H2O, CO2,… se sont échappées des traités de chimie et des livres scolaires pour se mêler au vocabulaire de notre quotidien. Parmi eux, l’oxygène, à la fois symbole de vie et nouvel élixir de jouvence, a résolument quitté les laboratoires des chimistes pour devenir source d’inspiration poétique, picturale, musicale et objet de nouveaux mythes.

 

À travers cette histoire de l’oxygène, foisonnante de récits qui se côtoient, s’opposent et se mêlent, l’auteur présente une chimie avant les formules et les équations, et montre qu’elle n’est pas seulement affaire de laboratoires et d’industrie, mais élément à part entière de la culture humaine.


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Gérard Borvon - dans Chimie
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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 20:10

Au centre du laboratoire des alchimistes règne l’Athanor, le foyer qui abrite le feu primordial sans lequel l’Oeuvre ne peut se réaliser.

 

 

Le Feu et l’Athanor, "fourneau des Philosophes".

 

"Desciption des nouveaux fourneaux philosophiques" est le titre d’un ouvrage qui figurait encore en bonne place dans la bibliothèque des chimistes du 18ème siècle. Son auteur, Johann Rudolf Glauber (1604-1670) est un personnage charnière, parfois décrit comme le dernier des alchimistes, ailleurs comme le premier chimiste. Quoi qu’il en soit, son laboratoire, les corps qu’il y prépare, ses méthodes, son vocabulaire, sont clairement issus de la tradition alchimiste.

 

Né en Bavière, à Karlstadt sur le Main, il est le fils d’un barbier à une époque où ces honorables artisans, en plus de couper la barbe, étaient à la fois dentistes et chirurgiens. Ayant quitté l’école jeune, il se forme auprès des apothicaires pour s’installer lui-même comme pharmacien à Amsterdam où il fait fortune en commercialisant un remède de son invention, le célèbre "sel de Glauber" ou "sel admirable", préconisé comme laxatif, un des traitements majeurs de l’époque avec la saignée. Aujourd’hui reconnu comme étant du sulfate de sodium, il n’est plus guère utilisé que dans l’industrie des détergents. Grandeur et décadence !

 

Le titre complet de l’œuvre dont la traduction est publiée à Paris en 1659 est :

 

" La description des nouveaux fourneaux Philosophiques ou Art distillatoire, par le moyen duquel sont tirés les Esprits, Huiles, Fleurs, et autres Médicaments : par une voie aisée et avec grand profit, des Végétaux, Animaux et Minéraux. Avec leur usage, tant dans la Chymie que dans la médecine. Mis en lumière en faveur des Amateurs de la Vérité."

 

 

 

Le titre n’est pas mensonger. Le livre constitue un véritable cours de technique chimique. Le matériel, en particulier, y est décrit avec précision. Il n’y a pas de chimie sans laboratoire ; plus d’un siècle plus tard Lavoisier procèdera de la même façon en consacrant l’essentiel du second tome de son Traité élémentaire de chimie, publié en 1789, à la description des instruments utilisés avec leur mode d’emploi.

 

La distillation, "l’Art distillatoire", étant l’opération essentielle de l’alchimie, le premier élément à maîtriser est le feu. Van Helmont, alchimiste né à Bruxelles en 1579 et à qui on attribue l’usage premier du mot "gaz", se déclarait "philosophe par le feu". Le fourneau du "philosophe", l’Athanor, est donc d’une extrême importance. Loin d’être un fourneau banal c’est un appareil destiné à séparer les "esprits" des corps de la gangue corporelle qui les emprisonne.

 


Le fourneau des philosophes. C’est en son sein que se réalise la distillation.
Glauber, La description des Fourneaux Philosophiques, 1659

Voir aussi texte en latin


Fait de briques ou de terre réfractaire, il sera construit, petit ou grand, dans des proportions qui ne doivent rien au hasard. Notons celles que nous propose Glauber. Si le diamètre intérieur est de un pied, il aura quatre pieds de hauteur : un pied, de l’ouverture du fond, jusqu’à la grille supportant les charbons, un pied au-dessus de celle-ci jusqu’à la porte par où se chargent les charbons ardents, deux pieds encore jusqu’à la partie supérieure d’où sort un tuyau de fer, un "canon", par où s’échapperont les "esprits". Au sommet, une ouverture étroite munie d’un couvercle qui assurera initialement le tirage et par laquelle seront ensuite introduites les matières à distiller.

 

De la "manière de distiller" :

 

La façon de distiller de ces chymistes mérite qu’on s’y arrête.

 

"Premièrement il faut mettre dans le fourneau des charbons ardents, et après les couvrir d’autres, tant que le fourneau soit presque plein jusqu’au col du canon ; ce fait, ne couvre point le haut du fourneau de son couvercle… jusqu’à ce que le feu soit bien allumé, et la fournaise bien chaude, alors jette dedans une cuiller de fer de ta matière préparée autant qu’il en faut pour couvrir les charbons ; ce fait ferme bien le trou du dessus avec son couvercle… car par ce moyen toutes les choses qui seront jetées dedans, seront forcées à passer à travers du col du canon, et aller aux récipients sous forme d’une nuée épaisse, et se condenser en un esprit acide ou huile…"

 

Ainsi parlait Glauber.

 

Le moderne chimiste remarquera d’abord que la façon de jeter le corps à "distiller" directement sur les charbons ardents, ne correspond pas exactement à l’idée qu’on se fait aujourd’hui d’une distillation. Le procédé s’apparente plutôt à celui du métallurgiste qui place son minerai au sein de la fournaise pour obtenir le métal en fusion. Nous pouvons soupçonner, aujourd’hui, que cette méthode, mettant le corps au contact du charbon, avait nécessairement des incidences sur le produit obtenu et sur l’interprétation de la réaction qui était en réalité bien autre chose qu’une simple "distillation".

 

La chasse aux "esprits" acides.

 

La "distillation" est l’art majeur des alchimistes, cette opération leur permet, entre autres, de produire des acides, autre moyen de séparer, par la "dissolution", les différents composants des corps. La traque des "esprits acides" a donc été une des activités essentielles des alchimistes.

 

Les alchimistes imaginent un "principe acide" universel qui s’exprimerait de façon plus ou moins intense dans les "esprits" que leur science leur permet d’extraire des corps naturels. L’acide absolu, "l’Alkaest", capable de dissoudre toute matière, est d’ailleurs l’un des objectifs de la recherche alchimique.

 

La découverte de l’un des premiers acides connus, l’acide chlorhydrique, "l’esprit de sel", est attribuée à l’alchimiste arabe Jâbir ibn Hayyân (721-815) connu en Europe sous le nom de Geber. Célébré comme le premier des "chymistes", on le crédite aussi de l’invention de l’alambic et de la distillation. Il aurait également découvert l’acide nitrique dont le mélange avec l’acide chlorhydrique constitue "l’eau régale", la seule liqueur capable de dissoudre le métal royal : l’or !

 

Recette, selon Glauber, pour obtenir "l’esprit de sel".

 

Comme premier exemple de distillation, Glauber décrit celle du sel ordinaire, le sel marin. Elle permet d’obtenir "l’esprit de sel", notre acide chlorhydrique, dont Glauber estime qu’il existe peu d’acides qui l’excèdent "en force et en vertu".

 

Sa recette :

 

"Mêle du sel, et du vitriol, ou alun, ensemble, broie les bien dans un mortier, (car mieux ils sont broyés, et plus sort-il d’esprit) alors jette ce mélange sur le feu, avec une cuiller de fer, autant qu’il suffit pour couvrir les charbons, et lors avec un grand feu, les esprits sortent, et vont dans le récipient, et étant coagulés, ils descendent dans une écuelle, et après dans un autre récipient, et si tu entends bien ce travail, l’esprit descendra continuellement comme de l’eau au travers du canal, de la grosseur d’une paille, et tu pourras aisément tirer toutes les heures une livre d’esprit…"

 

Du Vitriol doit donc être mêlé au sel marin. Sous le nom de Vitriol on désigne divers sulfates métalliques naturels. Leur "distillation" sur charbons ardents permet d’en extraire un "esprit", l’acide vitriolique, aujourd’hui désigné comme acide sulfurique. La réaction décrite par Glauber correspond donc à l’action de l’acide sulfurique sur le chlorure de sodium qui est encore de nos jours une méthode industrielle de préparation de l’acide chlorhydrique. Cette vieille alchimie était déjà bien savante !

 

Elle avait aussi l’esprit pratique. L’usage de "l’esprit de sel", l’acide chlorhydrique, a, par exemple, une étendue qui a de quoi étonner.

 

On sait que, à part l’argent et l’or, il dissout les métaux, mais c’est aussi "une excellente médecine de laquelle on se peut doucement servir aussi bien dedans que dehors, il éteint la soif contre nature dans les maladies chaudes, nettoie et consomme les humeurs flegmatiques de l’estomac, excite l’appétit, est bon pour l’Hydropisie, la Pierre, la Goutte etc. ".

 

Il ne faut en effet pas oublier que, depuis Paracelse (1494-1541), la "chymie" est devenue la source d’une multitude de remèdes qui parfois guérissent… ou parfois tuent. Chaque époque a ses modes. Abandonner les extraits végétaux ou animaux au profit des sels minéraux issus des laboratoires est alors l’un des signes de la "modernité" en médecine. La chimie deviendra, pour longtemps, le domaine des apothicaires et Guillaume-François Rouelle, dont Lavoisier suivra les cours, était lui-même un apothicaire renommé dont Turgot, Condorcet et Diderot ont été les élèves.

 

La médecine n’est d’ailleurs pas le seul endroit où les produits de l’alchimie se montrent utiles. Pour ce qui est de l’esprit de sel, l’acide chlorhydrique :

 

"on ne le doit pas même mépriser pour la cuisine ,nous dit Glauber, car on en assaisonne diverses viandes agréables et bonnes pour les malades, aussi bien que pour ceux qui sont en santé, beaucoup mieux qu’avec le vinaigre et autres choses acides, et il fait beaucoup plus en petite quantité que ne fait le vinaigre en une grande ; mais il sert particulièrement pour les pays qui n’ont point de vinaigre, on s’en sert aussi au lieu de verjus (jus de raisin vert), et de jus de limons : car en étant préparé par cette voie il est meilleur marché que le vinaigre ou le jus de limons : il n’est pas corruptible comme sont les jus faits par expression, mais il devient meilleur avec le temps.
 

Étant mêlé avec sucre, c’est une excellente sauce pour la viande rôtie… quelque chose que l’on prépare avec cet esprit comme poules, pigeons, veau etc., ils sont plus agréables au goût que ceux qui sont préparés avec le vinaigre, le bœuf étant macéré avec cet esprit, devient en peu de jours si tendre, que s’il avait été macéré un long temps avec du vinaigre ; l’esprit de sel peut faire tout cela et beaucoup d’autres choses."

 

De l’acide chlorhydrique pour remplacer le citron et le vinaigre ? Déjà la "malbouffe" ? Sans doute faut-il se replacer dans le contexte de l’époque. Les méthodes de conservation y sont limitées : le sel, le salpêtre, la fumaison, le vinaigre. Mais ce dernier est onéreux et, proposer un produit nouveau, efficace et moins cher, peut attirer une clientèle. De là à en faire des sauces, il y a sans doute de la marge, mais faut-il rappeler que le suc gastrique est pour une bonne part constitué d’acide chlorhydrique ? La recette proposée par Glauber était donc simplement une prédigestion. Avis aux amateurs de "gastronomie moléculaire" ! Notons aussi, que sous la dénomination de E 507, l’acide chlorhydrique fait encore partie de la liste des additifs alimentaires de notre alimentation industrielle.

 

Pour compléter cette évocation de l’usage des fourneaux des philosophes, nous noterons que son foyer peut être également muni d’un vase qui peut être de cuivre, de fer ou de terre suivant la nature plus ou moins corrosive des matières à distiller.


Le fourneau est ici muni d’un globe de cuivre B relié à un système réfrigérant.
Glauber, La description des Fourneaux Philosophiques, 1659.


C’est ainsi qu’est distillé le "vitriol", sulfate métallique naturel, pour en extraire l’acide vitriolique (acide sulfurique) et sa version concentrée : "l’huile de vitriol". Le produit, est d’une extrême importance. C’est par son action, nous l’avons vu, qu’on pourra extraire l’esprit de sel (l’acide chlorhydrique) du sel marin. C’est lui aussi qui permettra d’extraire du salpêtre (nitrate de potassium naturel) "l’esprit de nitre" (acide nitrique), "l’eau forte" utilisée par les graveurs et capable de "dissoudre" le cuivre.

 

Tel que décrit par Glauber, c’est également une extraordinaire panacée. A la dose de quelques gouttes dans un verre d’eau, "c’est une excellente médecine pour l’épilepsie, pour la folie ou rage appelée manie, pour la suffocation de matrice, pour le scorbut, et pour cette autre espèce de folie appelée mélancolie hypochondriaque". Et la liste de ses bienfaits s’allonge : la peste, la colique, la gale, les dartres, la goutte, le cancer, les brûlures, la gangrène, "en un mot cet esprit que les sages anciens appelaient le soulphre des philosophes, fait effet généralement en toutes maladies".

 

Notons que Glauber est bien un alchimiste quand il voit dans le mot Vitriol les premières lettres la phrase latine : "Visitabis interiora Terra Rectificando Invenies occultum lapidem " qu’il traduit par "Tu visiteras l’intérieur de la Terre et en rectifiant tu trouveras la Pierre cachée qui est la véritable médecine". Phrase célèbre qui, en traversant les siècles, a accompagné bien des rituels supposés mener à la "pierre philosophale".

 

"Inventés" par les alchimistes, les acides seront à la base de l’activité des chimistes, leurs successeurs. N’oublions pas que Lavoisier, en qui certains commentateurs voient le "père" de la chimie moderne, a construit sa théorie sur les propriétés de l’oxygène nommé ainsi car considéré, par lui, comme le "générateur des acides".


Cette histoire est évoquée dans :

 

Histoire de l’oxygène. De l’alchimie à la chimie.

Suivre le parcours de l’oxygène depuis les grimoires des alchimistes jusqu’aux laboratoires des chimistes, avant qu’il n’investisse notre environnement quotidien.

 

Aujourd’hui, les formules chimiques O2, H2O, CO2,… se sont échappées des traités de chimie et des livres scolaires pour se mêler au vocabulaire de notre quotidien. Parmi eux, l’oxygène, à la fois symbole de vie et nouvel élixir de jouvence, a résolument quitté les laboratoires des chimistes pour devenir source d’inspiration poétique, picturale, musicale et objet de nouveaux mythes.

 

À travers cette histoire de l’oxygène, foisonnante de récits qui se côtoient, s’opposent et se mêlent, l’auteur présente une chimie avant les formules et les équations, et montre qu’elle n’est pas seulement affaire de laboratoires et d’industrie, mais élément à part entière de la culture humaine.


Ainsi que dans :

 

Histoire du carbone et du CO2.

JPEG - 77.7 ko

Dérèglement climatique, fonte des glaces, cyclones, sécheresses…, coupable : le dioxyde de carbone. Pourtant sans ce gaz il n’y aurait aucune trace de vie sur Terre.

 

Un livre chez Vuibert.

feuilleter

 

L’auteur nous fait suivre la longue quête qui, depuis les philosophes de la Grèce antique jusqu’aux chimistes et biologistes du XVIIIe siècle, nous a appris l’importance du carbone
et celle du CO2.

 

L’ouvrage décrit ensuite la naissance d’une chimie des essences végétales qui était déjà bien élaborée avant qu’elle ne s’applique au charbon et au pétrole. Vient le temps de la « révolution industrielle ». La chimie en partage les succès mais aussi les excès.

 

Entre pénurie et pollutions, le « carbone fossile » se retrouve aujourd’hui au centre de nos préoccupations. De nombreux scientifiques tentent maintenant d’alerter l’opinion publique.
 

Seront-ils entendus ?

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Gérard Borvon - dans Chimie
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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 19:52

Après avoir prouvé que le phlogistique, matière du feu, n’est qu’une hypothèse inutile et même dangereuse, restait à Lavoisier à expliquer la chaleur qui, elle, existe et s’observe à chaque moment de l’activité d’un chimiste.


Dans un mémoire daté de 1783, Lavoisier propose une réflexion "sur la nature de la chaleur et sur les effets généraux qu’elle produit".

 

A l’image du "fluide électrique", Lavoisier imagine qu’il existe un "fluide igné" et qui serait la matière de la chaleur. Plus précisément il distingue deux types de chaleur. L’une, la "chaleur libre" est celle qui circule naturellement d’un corps chaud vers un corps froid en élevant la température de l’un et en abaissant celle de l’autre. La seconde, la "chaleur combinée", est celle qui, par exemple, va faire fondre la glace sans que sa température ne varie. Le lien entre les deux ?

 

"La chaleur qui disparaît, au moment où la glace se convertit en eau, est, écrit-il, de la chaleur qui passe de l’état libre à l’état combiné ; cette quantité de chaleur est constante et déterminée. On a observé, en effet, que, pour fondre une livre de glace, il fallait une livre d’eau à 60 degrés d’un thermomètre à mercure divisé en quatre-vingts parties : il n’existe plus de glace quelques instants après ce mélange, et toute l’eau est exactement à zéro du thermomètre. Il est clair que, dans cette expérience, la quantité de chaleur nécessaire pour élever une livre d’eau, de zéro du thermomètre à 60 degrés, a été employée à fondre une livre de glace, ou, en d’autres termes, que cette chaleur a passé de l’état libre à l’état combiné."

 

La fusion de la glace est donc un bon moyen de mesurer une quantité de chaleur, le thermomètre n’étant, lui, qu’un moyen de repérer une température. De là un dispositif imaginé par Laplace :

 

"Lorsque le thermomètre monte, c’est une preuve qu’il y a un écoulement de chaleur libre qui se répand dans les corps environnants : le thermomètre, qui est au nombre de ces corps, en prend sa part en raison de sa masse et de la capacité qu’il a lui-même pour contenir la chaleur. Le changement du thermomètre n’annonce donc qu’un déplacement de la matière de la chaleur ; il n’indique tout au plus que la portion qu’il en a prise ; mais il ne mesure pas la quantité totale qui a été dégagée, déplacée ou absorbée.

 

Nous n’avons encore de moyen exact pour remplir cet objet que celui imaginé par M. de Laplace. (Voy. Mém. de l’Acad. 1780, page 364.) Il consiste à placer le corps et la combinaison d’où se dégage la chaleur au milieu d’une sphère creuse de glace : la quantité de glace fondue est une mesure exacte de la quantité de chaleur qui s’est dégagée."

 

Le mémoire de 1780, cité ici, est un véritable cours de calorimétrie qui pourrait voir attribuer à Laplace et Lavoisier le titre de créateurs de cette discipline. Les travaux de leurs contemporains y sont rappelés mais leur apport est déterminant.

 

Des termes, encore utilisés, y sont définis, capacité de chaleur (aujourd’hui capacité calorifique), chaleur spécifique. Une unité de mesure est même proposée :

 

"Si l’on suppose deux corps égaux en masse, et réduits à la même température, la quantité de chaleur nécessaire pour élever d’un degré leur température peut n’être pas la même pour ces deux corps ; et, si l’on prend pour unité celle qui peut élever d’un degré la température d’une livre d’eau commune, on conçoit facilement que toutes les autres quantités de chaleur, relatives aux différents corps, peuvent être exprimées en parties de cette unité."

 

La chaleur spécifique de l’eau sera donc prise comme unité. C’est de cette façon que sera définie, au début du 19ème siècle, la "grande" Calorie qui est la quantité de chaleur nécessaire pour élever de 1°C la température de 1kg d’eau, ou la "petite" calorie qui élève la température de 1g d’eau de 1°C.

 

Après l’unité, l’appareil de mesure. Lavoisier lui donne le nom de calorimètre tout en s’excusant d’avoir ainsi réuni "deux dénominations, l’une dérivée du latin, l’autre dérivée du grec" se justifiant par le fait que "en matière de science on pouvait se permettre moins de pureté dans le langage, pour obtenir plus de clarté dans les idées". Il est vrai que le mot de Thermomètre, issu du seul grec, était déjà pris.

 

Le calorimètre est dérivé de l’idée de la sphère de glace creuse. Une enceinte extérieure est remplie de glace. Elle sert de couche isolante constamment maintenue à zéro degré de température. A l’intérieur un volume lui-même rempli de glace comporte, en son centre, un espace grillagé pour contenir le corps qui apporte de la chaleur. Celle-ci sera mesurée par le volume de glace fondue.


Calorimètre de Lavoisier et Laplace

Lavoisier, Traité élémentaire de Chimie, 1789.


Au préalable les expérimentateurs auront déterminé la chaleur latente de fusion de la glace, c’est-à-dire la quantité de chaleur nécessaire pour faire fondre une masse donnée de glace : "La chaleur nécessaire pour fondre la glace est égale aux trois quarts de celle qui peut élever le même poids d’eau de la température de la glace fondante à celle de l’eau bouillante". Nous laisserons aux apprentis physiciens qui le souhaiteraient, le soin de vérifier que cette valeur est proche de nos mesures contemporaines.

 

Dans ce premier mémoire ce sont ainsi 11 chaleurs spécifiques qui sont mesurées, en prenant pour valeur unité celle de l’eau. Dans le traité qu’il publie en 1789, Lavoisier indique qu’il attend un tableau plus complet pour le publier car, dit-il, "nous ne le perdons pas de vue & il n’y a point d’hiver que nous ne nous en soyons plus ou moins occupés". C’est dire l’intérêt de Lavoisier pour cette nouvelle discipline. Mais il est vrai que les hivers qui suivront celui de 1789 lui seront certainement moins propres à de telles occupations. La liste s’arrêtera donc là.


Réplique d’un calorimètre de Laplace-Lavoisier


Nous n’en dirons pas plus sur ces avancées vers le concept de "chaleur" (même une théorie cinétique de la chaleur est évoquée). Pour en rester à la chimie, il est important de noter que les réflexions de Lavoisier sur la chaleur seront à l’origine d’une clarification de la notion "d’état de la matière".


Cette histoire est évoquée dans :

 

Histoire de l’oxygène. De l’alchimie à la chimie.

Suivre le parcours de l’oxygène depuis les grimoires des alchimistes jusqu’aux laboratoires des chimistes, avant qu’il n’investisse notre environnement quotidien.

 

Aujourd’hui, les formules chimiques O2, H2O, CO2,… se sont échappées des traités de chimie et des livres scolaires pour se mêler au vocabulaire de notre quotidien. Parmi eux, l’oxygène, à la fois symbole de vie et nouvel élixir de jouvence, a résolument quitté les laboratoires des chimistes pour devenir source d’inspiration poétique, picturale, musicale et objet de nouveaux mythes.

 

À travers cette histoire de l’oxygène, foisonnante de récits qui se côtoient, s’opposent et se mêlent, l’auteur présente une chimie avant les formules et les équations, et montre qu’elle n’est pas seulement affaire de laboratoires et d’industrie, mais élément à part entière de la culture humaine.


Voir aussi sur le site de EDUSCOL (Culture Siences-Chimie) de l’Ecole Normale Supérieure :

 

De l’offensive antiphlogistique aux trois états de la matière.


voir également :

 

Histoire du carbone et du CO2.

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Dérèglement climatique, fonte des glaces, cyclones, sécheresses…, coupable : le dioxyde de carbone. Pourtant sans ce gaz il n’y aurait aucune trace de vie sur Terre.

 

Un livre chez Vuibert.

feuilleter

 

L’auteur nous fait suivre la longue quête qui, depuis les philosophes de la Grèce antique jusqu’aux chimistes et biologistes du XVIIIe siècle, nous a appris l’importance du carbone
et celle du CO2.

 

L’ouvrage décrit ensuite la naissance d’une chimie des essences végétales qui était déjà bien élaborée avant qu’elle ne s’applique au charbon et au pétrole. Vient le temps de la « révolution industrielle ». La chimie en partage les succès mais aussi les excès.

Entre pénurie et pollutions, le « carbone fossile » se retrouve aujourd’hui au centre de nos préoccupations. De nombreux scientifiques tentent maintenant d’alerter l’opinion publique.
 

Seront-ils entendus ?

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Gérard Borvon - dans Chimie
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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 16:35

Par Gérard Borvon.

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O2, H2, H2O, CO2...
 

Ces formules se sont échappées des laboratoires et des livres scolaires pour alimenter notre vocabulaire quotidien. Devenues banales, elles sont, cependant l’aboutissement d’une longue histoire.

 

Nous y rencontrerons les philosophes de la Grèce antique, la longue période des alchimistes pour arriver à Lavoisier et à ses collaborateurs dont la nomenclature servira de base aux symboles et formules, proposées par le Suédois Jöns Jacob Berzelius, qui sont la marque de notre chimie contemporaine.


Les quatre éléments des philosophes grecs.

 

Trois noms sont particulièrement associés à la théorie des quatre éléments : ceux d’Empédocle, de Platon et d’Aristote.

 

Empédocle (490-435 Av JC), né dans la ville grecque d’Agrigente en Sicile, est un personnage hors norme. Si on en croit la légende, il aurait choisi une mort spectaculaire en se jetant dans l’Etna qui, dit-on, rejeta l’une de ses sandales de bronze sur le bord de son cratère.

 

C’est dans une forme poétique et prophétique que le philosophe d’Agrigente énonce ce qui sera considéré comme l’origine de la première doctrine chimique :

 

"Connais premièrement la quadruple racine de toutes choses : Zeus aux feux lumineux, Héra mère de vie, et puis Aidônéus, Nestis enfin, aux pleurs dont les mortels s’abreuvent."

 

Ainsi parlait Empédocle et ainsi ont interprété ses disciples. Le feu (Zeus), l’air (Héra), l’eau (Nestis) et la terre (Aidônéus) sont les quatre éléments à partir desquels sont formés la totalité des corps qui peuplent l’Univers.


Platon (428-348 Av JC), dans le Timée, reprend le modèle d’Empédocle en l’enrichissant de réflexions sur les nombres et les formes inspirées de Pythagore et des ses disciples.

 

On leur attribue la découverte des polyèdres réguliers, volumes limités par des faces toutes identiques, elles-mêmes constituées de polygones réguliers.

 

Ces polyèdres sont au nombre de cinq. Platon, et les Pythagoriciens avant lui, associent chacun des quatre premiers à l’un des éléments d’Empédocle.

 

- Le tétraèdre, pyramide à base triangulaire équilatérale, est la figure du feu, subtil, léger, piquant.

 

- L’octaèdre est associé à l’air.

 

- L’icosaèdre, à vingt faces triangulaires, le plus proche de la sphère, est l’eau.

 

- L’hexaèdre, le cube, stable, représente la terre.

 


Les cinq polyèdres réguliers (Jean-Mathurin Mazéas, Eléments de Mathématiques, 1788)


Le cinquième polyèdre régulier, le dodécaèdre a des propriétés mathématiques plus riches. Il comporte 12 faces comme le nombre des signes du zodiaque. Chacune étant un pentagone régulier, figure particulièrement symbolique.

 

Il est facile, au moyen d’une règle et d’un compas de construire un triangle équilatéral, un carré, un hexagone, un octogone. Tracer un pentagone régulier pose un tout autre problème et n’est à la portée que d’habiles géomètres. (voir)

 

Disons, sans développer davantage, qu’il fait intervenir des rapports entre longueurs de segments laissant apparaître le "nombre d’Or", le nombre, supposé divin, des philosophes et bâtisseurs grecs soit 1,618... .

 

Le dodécaèdre est donc à lui seul un condensé de rapports magiques. Platon lui attribue un rôle à la hauteur de ce statut : "il restait une seule et dernière combinaison, Dieu s’en est servi pour le tout quand il a dessiné l’arrangement final" (Platon, Timée). Derrière cette formule ambiguë certains voudront trouver l’esprit pensant, la force vitale, l’énergie motrice ou tout autre concept illustrant l’animation de la matière.

 

 

On en fera aussi le symbole de la cinquième essence, la "quinte-essence" (quintessence), la substance qui, désignée encore sous le nom "d’éther", était supposée occuper l’univers des étoiles. Cet "éther", lumineux, électrique et même quantique, qui reviendra de façon cyclique dans le vocabulaire des physiciens quand il leur faudra, comme au temps des premiers philosophes, nommer l’inexplicable.

 

Aristote (384-322 Av JC), élève de Platon, reprend la doctrine des quatre éléments en considérant, toutefois, que chacun est construit à partir d’une matière primordiale unique. Quatre "forces" agissent pour leur donner forme : le chaud, le froid, le sec, l’humide.

 

Le chaud, principe d’énergie, de mouvement. Le froid principe d’inertie. L’humide, principe unificateur. Le sec principe de séparation. Ces quatre principes forment quatre couples (les couples chaud-froid et sec-humide étant exclus).

 

- le feu est associé au couple chaud-sec.

 

- l’air au couple chaud-humide.

 

- l’eau au froid-humide.

 

- la terre au froid-sec.

 

En résumé :

 

Empédocle Platon Aristote
Feu tétraèdre chaud-sec
Air octaèdre chaud-humide
Eau icosaèdre froid-humide
Terre cube froid-sec

 

Le modèle pourra même être enrichi de la dualité masculin/féminin. Ainsi le feu sera chaud, sec, masculin, pendant que l’eau sera humide, froide, féminine.


Un modèle d’une grande puissance évocatrice.

 

Pendant près de vingt siècles ce modèle sera vivant dans le monde occidental. D’une certaine façon, il l’est toujours. Il a quitté le domaine scientifique mais on le rencontre encore dans la perception intuitive que nous avons conservée de notre environnement. Terre, Eau, Air, Feu (énergie), alimentent toujours nos débats contemporains.
 

Les Quatre Eléments demeurent, surtout, une riche source d’inspiration poétique, littéraire et même, avec Bachelard, psychanalytique.


Dürer. La Mélancolie. 1514. Un condensé de symbolisme pythagoricien, platonicien, alchimique…


Car le modèle résiste !
 

Il a peu d’utilité pratique mais il a une grande force descriptive et esthétique. C’est pourquoi il traverse les siècles sans radicale remise en cause.

 

Plus de deux millénaires séparent Empédocle de Lavoisier qui, enfin, osera le rejeter du domaine de la science pour le faire entrer dans celui du mythe. Ce faisant, il fera naître un nouvel être, à la fois feu, air, eau et même terre : l’oxygène.

 

Mais la route est encore longue et les détours nombreux avant d’y parvenir. En chemin nous rencontrons un autre grand moment de la "philosophie de la matière" : l’Alchimie.


L’Alchimie et les quatre éléments.

 

Les alchimistes ont été violemment dénigrés par les chimistes, leurs successeurs. On cite couramment le chimiste Pierre Joseph Macquer (1718-1784) comme l’un des "pères" de la chimie moderne. Attaché à défendre le statut académique de cette science, il choisit de mettre en évidence la façon dont elle a rompu avec les anciennes méthodes. Sa cible est la vieille "chymie" que ses contemporains, ont pris l’habitude de désigner par le nom "d’alchimie", pour bien différencier leur propre science de la pratique médiévale dont ils refusent l’héritage.

 

Macquer va même jusqu’à regretter le reste de filiation qui s’exprime dans ce nom de chimie ou "chymie" partagé par les deux disciplines. C’est un mal, écrit-il " pour une fille pleine d’esprit et de raison, mais fort peu connue, de porter le nom d’une mère fameuse pour ses inepties et ses extravagances".

 

N’y a-t-il cependant pas une certaine ingratitude à renier ces prédécesseurs qui leur ont transmis, entre autres héritages, la doctrine des quatre éléments en donnant à ceux-ci une représentation symbolique simplifiée à base de triangles :

 

 

Ceux-ci seront conservés par les chimistes jusqu’à la fin du 18ème siècle. On les trouve même encore représentés dans la "Méthode de Nomenclature Chimique", nouvelle bible de la chimie moderne, publiée en 1787 par Guyton de Morveau, Lavoisier, Berthollet et Fourcroy.

 

Les symboles alchimiques.

 

L’alchimie est le domaine des symboles. Elle les a reçus d’antiques traditions issues de la Mésopotamie, de l’Assyrie, de la Perse, de l’Egypte et même la Chine ou l’Inde.

 

Nous avons retenu sa représentation des quatre éléments par une série de triangles.

 

Nous pouvons y ajouter les trois principes métalliques :

 

- le soufre

 

- le mercure

 

- le sel

 

Et les métaux représentés par les signes représentant les Planètes :

 

 

Quant aux différentes opérations de l’alchimie, elles sont souvent illustrées par les signes du zodiaque.

 

 

Il est certain que l’un des objectifs de ce symbolisme est de rebuter le profane. Glauber, proposant de donner la recette de "La teinture de l’or ou véritable or potable" l’annonce d’emblée :

 

"La connaissance et la préparation de cette médecine m’étant donnée du très-haut, je prétends, à cause que l’homme n’est pas né pour lui seul, de donner brièvement sa préparation et son usage, mais je ne veux pas jeter les perles devant les pourceaux, j’en veux seulement montrer le chemin aux étudieux, et qui cherchent le travail de Dieu et Nature ; et sans doute ils entendront mes écrits, mais non point un ignorant et qui n’est point expert" (Glauber Jean-Rudolphe, La teinture de l’or ou véritable or potable, Paris 1659)

Cependant il est certain que ce ne sont pas les symboles qui sont les plus hermétiques dans les textes alchimiques mais l’usage qui en est fait. Ils peuvent même donner une allure de rationalité à un texte qui devient de plus en plus ténébreux au fil des pages. Rien d’étonnant donc à ce qu’ils survivent à l’alchimie et qu’on les retrouve même chez Macquer, son pourfendeur.


Pierre-Joseph Macquer, Eléments de Chimie théorique, Paris 1749.


Ils figureront également sur une planche de l’Encyclopédie de Diderot et d’Alembert.


Encyclopédie de Diderot de D’Alembert (Planche chymie)


En complément de la "Méthode de Nomenclature Chimique" (1787), Jean-Henry Hassenfratz (1755-1827) et Pierre Auguste Adet (1763-1834) proposent eux-mêmes un nouveau symbolisme adapté à la nouvelle façon de nommer et de penser.

 

Ce faisant ils réinterprètent le symbolisme alchimique à la lumière d’une rationalité qui n’était probablement pas celle des premiers chymistes :

 

"Il paraît qu’on ignore dans quels temps les chimistes ont commencé à se servir de caractères. Les recherches que nous avons entreprises sur cet objet se sont réduites à nous faire connaître d’après quelles vues les anciens avaient ordonné les signes des substances métalliques, dans la persuasion où ils étaient que les corps célestes avaient une influence sensible sur tous les corps animés et inanimés du globe terrestre ; ils avaient distingué les métaux, en métaux solaires ou colorés, en métaux lunaires ou blancs.
 

Les métaux de ces deux classes se subdivisaient ensuite en métaux parfaits, demi-parfaits et imparfaits ; la perfection étant exprimée par un cercle ; la demi-perfection, si nous pouvons nous servir de ce terme, par un demi-cercle ; et l’imperfection par une croix ou un dard.
 

Ainsi l’or, qui était le métal solaire par excellence, était représenté par un cercle seul, cette figure était commune aux métaux de la même classe tels que le cuivre, le fer, l’antimoine : mais elle se trouvait combinée avec le signe de l’imperfection.
 

L’argent qu’ils regardaient comme un métal lunaire demi-parfait était indiqué par un demi-cercle, l’étain, le plomb avaient aussi le demi-cercle pour signe, comme appartenant à la même classe, mais ils étaient distingués de l’argent par la croix ou par le dard.
 

Enfin le mercure qui était un métal imparfait, tout à la fois solaire et lunaire, portait les marques distinctives de ces deux classes, et était désigné par un cercle surmonté d’un demi-cercle auxquels on ajoutait une croix."


Extrait du tableau des nouveaux caractères chimiques, très inspiré des signes alchimiques, de Hassenfratz et Adet. Méthode de Nomenclature Chimique" (1787)


Quoi qu’il en soit, cette rationalité imaginée leur servira de guide pour proposer un symbolisme "moderne". Ils conserveront le cercle pour les substances "métalliques" comme le mercure, le demi-cercle pour représenter les substances ’inflammables" comme le soufre, le triangle dont la pointe est en haut pour représenter les substances "alcalines" et le triangle dont la pointe est en bas pour les substances "terreuses".

 

Ce symbolisme n’aura pas le même succès que la nomenclature qu’il était supposé illustrer.

 

Nous ne retracerons pas ici le combat de Lavoisier et des "chimistes français", ses collaborateurs, contre la théorie du Phlogistique qui les amène, en caractérisant et nommant l’oxygène, à proposer une nouvelle nomenclature chimique construite autour des propriétés de cet élément.

 

Reprise et perfectionnée par Jöns Jacob Berzelius (1779-1848) elle prendra la forme que nous connaissons aujourd’hui. Nous en reparlerons mais auparavant une nouveau regard sur les corps chimiques mérite d'être évoqué : l'atomisme.

 

John Dalton (1766-1844) et les atomes.

 

Comme oxygène, hydrogène, azote, Atome est un mot hérité des Grecs : ἄτομος (atomos), "que l'on ne peut diviser", tel est le nom donné par Démocrite d'Abdère (-460 ; -370) et ses disciples aux particules dont ils imaginaient que l'Univers était constitué. Le mot atome traversera les siècles avec des sens qui évolueront au fil des époques.

 

Des époques plus récentes voient l'usage de molécule ou "petite masse" (du latin moles, masse). C'est le terme généralement utilisé par Lavoisier.

 

Mais la théorie atomique contemporaine est réputée commencer avec John Dalton (1766-1844). Chimiste et enseignant, il publie, en 1808, "Un nouveau système de philosophie chimique" dans lequel il propose une première représentation atomique de la matière.

 

Le mot "atome" apparaît à la fin de son texte comme "l'ultime particule" des corps. Contrairement à notre usage actuel, atome est, pour lui, synonyme de ce que, aujourd'hui, nous appelons molécule. il désigne, aussi bien, une particule de corps simple qu'une particule de corps composé, binaire, ternaire ou quaternaire...

 

 

Les "équations" proposées par Dalton nous font réellement entrer dans notre chimie contemporaine pour laquelle une réaction est un "mécano" qui permet, à partir d'une centaine de pièces détachées, les atomes, de construire une multitude d'objets de plus en plus complexes, les molécules.

 

On retient surtout de Dalton l'attribution de symboles aux atomes. Ceux-ci sont associés à leurs "masses atomiques" établies avec, comme référence, l'hydrogène, le moins dense des éléments alors connus.

 

Symboles des "atomes"  proposés par Dalton.

 

Les symboles sont encore fortement inspirés des alchimistes pour lesquels l'Or, "le métal solaire par excellence", était représenté par un simple cercle ou un cercle centré. Est-ce un hasard si c'est par ces signes que Dalton choisit de représenter l'oxygène et l'hydrogène ?

 

Nouveauté : la représentation des métaux par des lettres dans un cercle ou encore celle des "atomes" composés (nos actuelles molécules).

 

"Atomes" simples et composés.

 

Conception atomiste de la matière et début de représentation des atomes par une lettre seront développées par le Suédois Jöns Jacob Berzelius (1779-1848) qui sera le véritable créateur de l'écriture chimique moderne.

 

De la Nomenclature jusqu'aux formules chimiques : le "chef d’œuvre" français complété par le "génie" suédois.

 

Dès ses premiers écrits Berzelius choisit de nommer les corps à partir du latin. Son modèle est Guyton de Morveau :

 

"L’on sait que la nomenclature fondamentale dont nous nous servons est due au génie de M. Guyton de Morveau, et qu’elle a été adoptée à la suite des rectifications faites par une commission des membres de l’institut. M. Guyton eut l’heureuse idée de changer le chaos de noms bizarres qui existait de son temps, en un système de définitions, ou en noms qui indiquaient la nature même des composés qu’ils représentaient, et il rendit par-là un service immense à la science."

 

Si Lavoisier n’est pas cité, son esprit rôde encore au-dessus de la chimie :

 

"La nomenclature latine, dite antiphlogistique, qui sert de base à la nomenclature française, est un véritable chef d’œuvre. Celui qui, avec un peu de connaissance de la chimie, la parcourt, la connaît tout de suite ; et elle contient pour ainsi dire une partie principale de la théorie de la science"

 

Comment imaginer plus beau compliment ? Dans son traité de 1813, rédigé en français sous son contrôle, Berzelius donne un tableau des termes français accolés à la nomenclature latine qu’il propose. La concordance des deux langues est remarquable. Le latin chimique semble être, en réalité, un français latinisé.

 

Cependant, 25 ans le séparent de la première nomenclature française, il pense donc nécessaire de lui apporter quelques corrections.

 

Pour lui, comme pour Lavoisier, toute la chimie s’organise autours de l’oxygène, il ne touche donc pas au terme d’oxygène, pourtant si controversé.

 

Parmi les dénominations qu’il propose et qui rompent avec le français on peut noter :

 

Proposition latine de Berzelius Nomenclature française Symbole international
Wolframium Tungstène W
Stibium Antimoine Sb
Aurum Or Au
Stannum Etain Sn
Natrium Sodium Na
Kalium Potassium K

 

Concernant les deux dernières dénominations, il explique :

 

"On s’est servi dans la nomenclature française, pour désigner les alkalis purs, des mêmes noms que pour les alcalis du commerce. De là des inconvénients, lorsqu’on est obligé de parler de ces substances alcalines. De plus, le mot potasse qui dérive d’un mot allemand et suédois, lequel veut dire cendre de pot, ne se laisse pas trop latiniser sans trop de violence. C’est pourquoi les chimistes allemands ont été conduits à remplacer le mot potasse pure par celui de kali, et le mot de soude pure par celui de natron, et par conséquent à appeler kalium et natrium les radicaux des alcalis fixes. L’on fera bien, je crois, de les conserver dans la nomenclature latine."

 

Il est effectivement étonnant de constater que, si les Allemands et Suédois ont abandonné potasse, les Français l’ont conservé, estimant, quant à eux, que ce n’était pas lui faire violence que de le latiniser. Pour les chimistes français, la lettre K symbolise donc le potassium. De même le sodium des français est symbolisé par Na. Les mots français du "commerce" ont parfois la vie longue. Les mots soude, potasse, ammoniaque sont encore présents dans les manuels de chimie de l’hexagone.

 

Ce récit nous a amenés, à plusieurs occasions, à utiliser, dans un souci de clarification, les notations modernes : O2, H2, H2O, K, Na… Ce symbolisme, devenu le langage universel de la chimie, est le plus beau des cadeaux laissé par Berzelius à ses successeurs.

 

Symboles et équations chimiques.

 

Berzelius rappelle le temps des signes alchimiques "créés par le besoin de s’exprimer d’une matière mystique et incompréhensible pour le vulgaire". Jugement sévère car dans le même temps il reconnaît le choix judicieux des signes proposés par les réformateurs "antiphlogistiques" français alors que ceux-ci s’étaient, eux-mêmes, largement inspirés des signes alchimiques.

 

Quoi qu’il en soit, il considère qu’un signe introduit une inutile difficulté car, dit-il, "il est plus facile d’écrire un mot en abrégé que de dessiner une figure". D’où sa volonté de proposer d’autres signes. Non pas des signes "créés dans la vue de les placer, comme les anciens, sur les vases de laboratoire", mais des signes ayant pour objet "de nous mettre en état d’énoncer brièvement et avec facilité le nombre d’atomes élémentaires qui se trouve dans chaque corps composé".

 

Il choisit donc, comme symboles, les lettres de l’alphabet "pour pouvoir être facilement tracés et imprimés sans défigurer le texte". On prendra "la lettre initiale du nom latin de chaque corps simple" et pour distinguer deux corps dont le nom commencerait par la même lettre, il suffira d’y adjoindre les deuxièmes ou troisièmes lettres du nom. Ainsi le soufre sera désigné par le S, le silicium par Si, le stibium (antimoine) par Sb, le Stannum (étain) par Sn.

 

Pour les molécules contenant plusieurs atomes identiques, leur nombre sera indiqué par un exposant. Ainsi pour l’eau : H2O, pour le "gaz carbonique" : CO2. Le symbole a traversé le temps avec comme seule modification la transformation de l’exposant en un indice : H2O, CO2...

 

L’ensemble des propositions de Berzelius peuvent être considérées comme le couronnement de la réforme de la nomenclature chimique initiée 25 ans plus tôt par les chimistes français.

 

Si, pour nos contemporains O2, H2O, CO2, sont bien autre chose que des signes cabalistiques, c’est à Guyton de Morveau, à Lavoisier, à Dalton et à Berzelius que nous le devons.


Pour l’ensemble de cette histoire voir :

 

Histoire de l’oxygène. De l’alchimie à la chimie.

Suivre le parcours de l’oxygène depuis les grimoires des alchimistes jusqu’aux laboratoires des chimistes, avant qu’il n’investisse notre environnement quotidien.

 

Aujourd’hui, les formules chimiques O2, H2O, CO2,… se sont échappées des traités de chimie et des livres scolaires pour se mêler au vocabulaire de notre quotidien. Parmi eux, l’oxygène, à la fois symbole de vie et nouvel élixir de jouvence, a résolument quitté les laboratoires des chimistes pour devenir source d’inspiration poétique, picturale, musicale et objet de nouveaux mythes.

 

À travers cette histoire de l’oxygène, foisonnante de récits qui se côtoient, s’opposent et se mêlent, l’auteur présente une chimie avant les formules et les équations, et montre qu’elle n’est pas seulement affaire de laboratoires et d’industrie, mais élément à part entière de la culture humaine.

 

feuilleter les premières pages


voir aussi :

 

Histoire du carbone et du CO2.

 

Un livre chez Vuibert.

 

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Dérèglement climatique, fonte des glaces, cyclones, sécheresses…, coupable : le dioxyde de carbone. Pourtant sans ce gaz il n’y aurait aucune trace de vie sur Terre.

 

L’auteur nous fait suivre la longue quête qui, depuis les philosophes de la Grèce antique jusqu’aux chimistes et biologistes du XVIIIe siècle, nous a appris l’importance du carbone
et celle du CO2.

 

L’ouvrage décrit ensuite la naissance d’une
chimie des essences végétales qui était déjà bien élaborée avant qu’elle ne s’applique au charbon et au pétrole. Vient le temps de la « révolution industrielle ». La chimie en partage les succès mais aussi les excès.

 

Entre pénurie et pollutions, le « carbone fossile » se retrouve aujourd’hui au centre de nos préoccupations. De nombreux scientifiques tentent maintenant d’alerter l’opinion publique.
 

Seront-ils entendus ?

 

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Gérard Borvon - dans Chimie
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