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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 13:35

Pierre-Joseph Macquer. De l’alchimie à la chimie.

En introduction de ses "Elemens de chymie théorique", Pierre-Joseph Macquer (1718-1784) souhaite faire valoir que cette science naissante peut, à présent, revendiquer un statut équivalent à celui de la géométrie.

 

Dans ce but, il s’emploie à la dégager de l’Alchymie, cet "énorme confusion de faits" dont il déclare qu’ils "étaient il y a quelque temps toute la science des Chymistes".

 

Cette Alchymie dont il regrette le reste de filiation qui s’exprime dans ce nom partagé par les deux disciplines.

 

C’est un mal, écrit-il dans son dictionnaire de Chymie, "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".

 

Justement sévère qu’il tempère, cependant, en reconnaissant que l’activité alchymique été l’occasion de beaucoup de "découvertes curieuses et avantageuses".

 

 

 

"Depuis que les hommes, revenus de leurs anciens préjugés, ont senti en cultivant les sciences et la physique, que ce n’était points par de vains raisonnements qu’ils pouvaient parvenir à connaître les causes de tous les phénomènes que l’univers ne cesse de leur offrir ; mais que les bornes prescrites à leur esprit, ne leur laissaient d’autre moyen d’approfondir les merveilles de la nature, que l’usage de leur sens, c’est-à-dire l’expérience : on peut dire avec vérité que la Physique a entièrement changé de face, et qu’elle a fait plus de progrès dans l’espace d’un siècle et demi qu’il y a qu’on suit cette méthode, qu’elle n’en avait fait dans les milliers d’années qui ont précédé.

 

Mais si cela est vrai à l’égard des autres parties de la physique, la chose est en quelque sorte encore plus certaine par rapport à la chimie. Quoiqu’on ne puisse dire que cette science ait jamais été destituée d’expériences, cependant elle était tombée dans le même inconvénient que les autres, parce que ceux qui la cultivaient ne faisaient leurs expériences qu’en conséquence de raisonnements et de principes qui n’avaient de fondement que dans leur imagination.

 

De là cet amas mal assorti, et cet énorme confusion de faits qui étaient il y a quelque temps toute la science des chymistes. La plupart (c’était ceux principalement qui prenaient le fastueux nom d’alchymiste) croyaient, par exemple, que les métaux n’étaient qu’un or commencé et ébauché par la nature, qui par la coction qu’ils éprouvaient dans les entrailles de la terre, acquéraient différents degrés de maturité et de perfection, et pouvaient enfin devenir entièrement semblables à ce beau métal.

 

Sur ce principe qui, s’il n’est pas démontré absolument faux, est au moins dénué de toute certitude, et n’est fondé sur aucune observation, ils ont entrepris d’achever l’ouvrage de la nature, et de procurer aux métaux imparfaits cette coction si désirable. Pour y parvenir, ils ont fait une infinité d’expériences et de tentatives, qui n’ont servi qu’à démentir leur système et à faire sentir aux plus sensés combien était défectueuse la méthode qu’ils avaient employée.

 

Cependant, comme les faits ne sont jamais inutiles en physique, il est arrivé que ces expériences, quoiqu’infructueuses à l’égard de l’objet pour lequel elles avaient été entreprises, ont été l’occasion de beaucoup d’autres découvertes curieuses et avantageuses.

 

L’effet que cela a produit a été d’exciter le courage de ces Chymistes, ou plutôt Alchymistes, qui regardaient ces succès comme des acheminements au grand œuvre, et d’augmenter beaucoup la bonne opinion qu’ils avaient d’eux-mêmes, et de leur science, qu’ils préféraient à cause de cela à toute les autres. Ils ont même poussé si loin cette idée de supériorité, qu’ils ont regardé le reste des hommes comme indignes ou incapables de s’élever à des connaissances si sublimes.

 

En conséquence, la Chymie est devenue une science occulte et mystérieuse ; ses expressions n’étaient que des figures, ses tours de phrase des métaphores, ses axiomes des énigmes, en un mot le caractère propre de leur langage était d’être obscur et inintelligible.

 

Par ce moyen ces Chymistes, en voulant cacher leurs secrets, avaient rendu leur Art inutile au genre humain, et de là justement méprisable. Mais enfin le goût de la vraie physique a prévalu dans la Chymie, comme dans les autres sciences. Il s’est élevé de grands génies, des hommes assez généreux pour croire que leur savoir ne serait véritablement estimable qu’autant qu’il serait profitable à la société. Ils ont fait leurs efforts pour rendre publiques et utiles, tant de belles connaissances auparavant infructueuses ; ils ont tiré le voile qui couvrait la Chymie : et cette science en sortant des profondes ténèbres dans lesquelles elle était cachée depuis tant de siècles, n’a fait que gagner à se montrer au grand jour.

 

Plusieurs sociétés de savants se sont formées dans les Royaumes les plus éclairés de l’Europe : elles ont travaillé à l’envi les unes des autres à l’exécution d’un si beau projet ; la science est devenue communicative, la Chymie a fait des progrès rapides, les Arts qui en dépendent se sont enrichis et perfectionnés ; elle a pris une forme nouvelle, en un mot elle a mérité pour lors véritablement le nom de science, ayant ses principes et ses règles fondés sur de solides expériences et des raisonnements conséquents.

 

Depuis ce temps, les connaissance des chymistes se sont tellement multipliées, et celles qu’ils acquièrent encore par une expérience journalière augmentent si fort l’étendue de leur Art, qu’il faut aussi des livres d’une très grande étendue pour le décrire en entier. En un mot on peut en quelque sorte comparer à présent la chimie à la géométrie ; l’une et l’autre science offre une matière extrêmement ample qui augmente considérablement chaque jour ; elles sont toutes deux le fondement des Arts utiles et même nécessaires à la société ; elles ont leurs axiomes et leurs principes certains, les uns démontrés par l’évidence, et les autres appuyés sur l’expérience ; par conséquent l’une peut aussi bien que l’autre être réduite à certaines vérités fondamentales qui sont la source de toutes les autres. Ce sont ces vérités fondamentales qui réunies ensemble, et présentées avec ordre et précision forment ce qu’on appelle éléments d’une science."

Pierre-Joseph Macquer

Critique mais aussi continuateur

 

Cette sévérité n’empêche pas Macquer d’adopter un symbolisme directement inspiré de celui des alchimistes ou d’utiliser des instruments issus de leurs laboratoires.

 

Macquer, Eléments de chimie théorique, 1749.

Voir aussi son Dictionnaire de Chymie.

On peut rencontrer Macquer dans :

Histoire de la chimie. L’oxygène, de l’alchimie à la chimie. Un livre chez Vuibert.

 

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.

 

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

 

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Gérard Borvon - dans Chimie
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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 13:16

Georg Ernst Stahl, l’élément Feu et le Phlogistique.

Georg Ernst Stahl (1659-1734) est l’auteur de la théorie du "phlogistique", qui a constitué, malgré son nom étrange, ce qui peut être considéré comme la première vraie révolution en chimie.

 

La théorie a mobilisé les plus illustres chimistes de son temps. Elle mérite qu’on s’y arrête.

 

Du soufre des alchimistes au phlogistique des chimistes.

 

Georg Ernst Stahl est d’abord connu comme médecin du roi de Prusse Frédéric-Guillaume Ier. Ses travaux en biologie auront encore valeur de référence à la fin du 19ème siècle. C’est cependant à la chimie qu’il apportera sa contribution essentielle.

 

Il est très au fait des travaux des alchimistes, en particulier de ceux de Glauber à qui il reconnaît le mérite de "parler d’après sa propre expérience" mais dont il regrette cependant la "passion pour le chrysopée (l’alchimie) et ses expériences chimériques" qui l’ont "souvent égaré et lui ont fait prendre une route qui ne menait à rien".

 

En effet, comme Macquer, il est un critique sévère de la doctrine de ses prédécesseurs. Il regrette, en particulier, le manque d’intérêt des chymistes pour "le travail des mines et de la métallurgie qui était en vigueur depuis un temps immémorial en Allemagne". "Il en eût pu résulter, dit-il, des avantages plus réels et plus grands que de toutes les recherches dictées par une curiosité frivole et insensée."

 

La métallurgie sera donc son modèle et c’est d’abord auprès des artisans qu’il ira observer les gestes techniques, supports de sa théorie qu’il devra construire en opposition avec les doctrines alchimiques et les pratiques empiriques qui imprègnent encore toutes les activités chymiques de ses contemporains.

 

Parmi les auteurs qui l’ont précédé, il fait une exception : Johan Joachim Becher (1635-1682). Pourtant celui-ci, poursuivant la tradition alchimiste, considère encore tous les minéraux comme le résultat de la liaison du sel, du soufre et du mercure philosophiques. Cependant, au lieu de simples "principes", Becher affirme que, si les anciens ont eu recours à ces dénominations, c’est "parce que ces éléments ou principes se trouvent d’une façon sensible, et même, pour ainsi dire, dominent dans les corps si connus que l’on appelle soufre, mercure, et dans les sels en tant qu’ils sont sels".

 

Les propriétés du "vrai" soufre, du "vrai" mercure, du "vrai" sel seraient donc à l’origine des pratiques alchimiques et c’est donc avec ces "vrais" corps que le chymiste doit travailler.

 

Plus précisément, nous dit Stahl, citant Becher :

 

"C’est à ces vrais principes qu’il assigne les différents effets et propriétés des métaux, et il dit que c’est le sel qui leur donne le volume, la pesanteur, la liaison, la solidité, la fixité au feu, et la subtilité.

 

Le Soufre principe procure la couleur aussi bien que la combinaison intime et exacte, il facilite la fusion et la rend plus parfaite au moyen de la chaleur, parce que cet être est le plus susceptible du mouvement igné, et domine dans toutes les autres substances inflammables. En un mot c’est ce principe qui constitue proprement l’essence du feu (souligné par nous).

 

Le principe mercuriel est proprement ce qui constitue les métaux, ce qui les combine le plus intimement, ce qui leur donne de la liaison, de la ductilité et de la ténacité."

 

Stahl, lui-même, comme les alchimistes ses prédécesseurs, s’intéressera donc au sel, au mercure et, surtout, au soufre. Le soufre qui, comme il le rappelle, est pour les alchimistes le "principe" de combustibilité des métaux.

Du "Principe sulfureux" au "Phlogistique".

 

Ce "principe sulfureux" est le sujet de son "Traité du soufre". Pour lui aucun doute, le "feu principe" est une véritable matière :

 

"Je crois être fondé", dit-il, à affirmer "raisonnablement", que "ce principe est le feu corporel, la vraie matière du feu, le vrai principe de son mouvement dans toutes les combinaisons inflammables".

 

Cette "matière" du feu, il faut la nommer :

 

"je lui donne le nom grec de Phlogisticon, phlogistique ou inflammable".

 

 

 

Ce phlogistique, Stahl le reconnaîtra dans le soufre mais aussi dans le charbon et les corps combustibles comme les résines, les huiles et graisses végétales ou animales. Car, dit-il, ce principe se trouve dans les trois règnes de la Nature "au point qu’il passe immédiatement sans nulle difficulté et en un instant, du règne végétal et du règne animal dans le règne minéral et dans les substances métalliques" (p 61).

 

Que se passe-t-il quand brûle un morceau de charbon ? La combustion libère le "phlogistique" qui ira imprégner l’air ambiant, le transformant en "air phlogistiqué". Ce phlogistique pourra aussi se dissoudre dans l’eau dans laquelle on aura fait passer cet air, donnant à celle-ci un caractère acide, autre propriété importante du phlogistique.

 

Mais, d’abord, Stahl le verra en œuvre dans les métaux et c’est à la métallurgie qu’il souhaite apporter les "avantages" de la bonne connaissance de l’action du phlogistique.

L’importance de l’expérience des métallurgistes.

 

Glauber regrettait que l’art des métaux soit devenu un métier, Stahl nous montre que, en réalité, ce sont les métallurgistes qui, tel monsieur Jourdain, faisaient de la chimie sans le savoir.

 

Citant Becher, il considère que "l’expérience ou la pratique éclaire l’esprit non seulement quand elle réussit, mais encore quand elle ne réussit point, ou quand elle donne des résultats tout différents de ceux qu’on se promettait". Comment mieux définir la nécessité d’une science expérimentale. C’est donc à l’expérience des métallurgistes, des verriers, des émailleurs qu’il attribue une bonne part de ses découvertes. Son texte est riche en descriptions des méthodes de ces artisans.

 

Exemple : il observe les pratiques des fondeurs de plomb. Ceux-ci considèrent leur technique comme celle de la simple fonte du minerai. Après les opérations de triage et de lavage de celui-ci, le métal qui s’y trouverait caché en serait extrait par la fusion qui séparerait les scories du métal lui-même.

 

Dans cette opération, l’attention de Stahl est attirée par un autre phénomène.

 

"J’ai souvent dans ma jeunesse demandé quelle pouvait être l’utilité ou la nécessité de fondre en mettant du charbon en poudre au fond du fourneau. Jamais on n’a pu m’en donner d’autre raison, sinon que c’était pour que le métal et surtout le plomb pût se fourrer sous le charbon, et par là être garanti contre l’action des soufflets qui le calcinerait ou le dissiperait".

 

Poursuivant son investigation, il fait fondre dans un creuset un minerai de plomb, la litharge :

 

"J’observais que chaque fois qu’il tombait un peu de charbon dans le creuset, j’obtenais toujours une portion de plomb.

 

Quelques fondeurs me donnèrent pour raison que le plomb se rafraichissait dans la poussière de charbon, ce qui signifiait la même chose, que le plomb s’y cachait et se garantissait par là de la grande ardeur du feu. Je ne crois donc pas que jusqu’ici les Fondeurs se soient imaginés que dans l’opération de fondre par les charbons, il y avait quelque chose qui se joignait corporellement au métal ; cependant il est bien singulier que personne ne se soit douté de la vraie raison de cette opération, depuis un temps immémorial qu’elle est mise en usage tant dans le travail en grand que dans le travail en petit, ou dans les essais."

 

Là réside la découverte de Stahl, étonné d’être le premier à la constater alors qu’elle saute aux yeux : le charbon n’est pas là, uniquement, pour alimenter le feu et produire la chaleur nécessaire à la fonte du minerai. Il lui apporte ce "quelque chose" qu’il contient et qui se joint "corporellement" au métal. Ou pour parler autrement : le minerai n’est pas simplement fondu dans l’opération métallurgique : il se combine à un "quelque chose".

 

Cet être mystérieux, ce "quelque chose" cédé par le charbon qui en est riche, est du phlogistique !

 

C’est donc une véritable combinaison chimique et non pas, comme on le croit jusqu’à présent, une simple fusion qui s’opère dans le four du métallurgiste. La proposition constitue une rupture radicale avec la pensée classique.

 

Un autre exemple vient renforcer cette conviction :

 

"On n’a qu’à aller chez un fondeur d’étain, lorsqu’il fait fondre de l’étain à un grand feu de charbon au point que ce métal fondu allume un morceau de papier, il se forme bientôt une pellicule à sa surface ; et lorsqu’on l’enlève il ne tarde point à s’en former une nouvelle qui, à mesure qu’on ira en avant, ressemblera plus à de la poussière ou de la cendre.
 

Si l’on met un peu ou beaucoup de cette cendre dans un creuset, et qu’on l’expose même au feu le plus violent sans y faire tomber aucun charbon, elle ne souffrira aucune altération ; et si l’on n’y joint du sel ou du verre comme fondant, elle restera toujours dans l’état de cendre.
D’un autre côté, si lorsque cette cendre est encore à la surface de l’étain fondu, on y joint soit de l’huile, soit de la poix, soit une résine tirée des végétaux, soit du suif, soit une autre graisse tirée des animaux, qu’on remue le tout avec un bâton ; cette cendre se fondra de nouveau et se réunira au reste de l’étain de manière qu’on n’en apercevra plus la moindre particule".

 

Pour Stahl, les produits végétaux et animaux, l’huile, la poix, la résine, le suif… sont également riches en phlogistique. Ils sont donc capables de le rendre à l’étain fondu qui l’a perdu et s’est transformé en une "cendre".

 

D’où provient ce phlogistique ? Les végétaux le puisent dans l’atmosphère "qui s’en remplit par la fermentation que subissent les feuilles qui en sont tombées, et qui en pourrissant pendant l’automne et le printemps portent dans l’air, ainsi que les huiles, les bois et les charbons brûlés, une quantité considérable de ce principe inflammable dégagé et dans son état de pureté et de simplicité primitives" (p 62).

 

Quant aux animaux, comme ceux-ci "tirent originairement leur nourriture des végétaux, puisque les animaux carnivores se nourrissent surtout des frugivores, il est aisé de voir d’où ils tirent en général leur partie grasse".

 

Ce "cycle du phlogistique" annonce bien d’autres "cycles" comme ceux de l’oxygène, de l’azote, et surtout, du carbone.

Un modèle diffusé par les chimistes français.

 

La théorie de Stahl sera largement diffusée et popularisée par les chimistes français. "La théorie de Becher, qu’il a adoptée presque en entier, est devenue, dans ses écrits, la plus lumineuse et la plus conforme de toutes avec les phénomènes de la Chymie" devaient écrire Baumé et Macquer dans leur Plan d’un cours de chymie expérimentale et raisonnée (Paris 1757).

 

Nous pourrons la résumer dans une forme proche de celle qu’enseignait en France Guillaume-François Rouelle(1703-1770).

 

Rouelle donnait à Paris des cours de chimie, véritables spectacles, qui attiraient la meilleure société de la capitale. Diderot a été son élève et a noté ses cours mais aussi Macquer et Lavoisier. Sa "chimie phlogistique", reconstruction à son usage de celle de Stahl, y était présentée d’une façon claire et dépouillée apte à convaincre ses auditeurs et au premier rang de ceux-ci, Lavoisier lui-même.

 

Rouelle considérait qu’un corps qui brûle libère du phlogistique, qu’il interprétait clairement comme étant la matière du feu. Certains corps peuvent même être considérés comme du phlogistique pratiquement pur, le charbon par exemple.

 

Les métaux aussi peuvent brûler, signe qu’ils sont composés d’une proportion de phlogistique.

 

L’observation montre que, dans cette combustion, le métal ne disparaît pas mais que l’on obtient ce que, jusqu’à la fin du 18ème siècle, on continue à appeler une chaux métallique. Rouelle affirme la similitude entre cette "chaux" obtenue par la combustion vive d’un métal, celle résultant d’une corrosion lente à l’air ou encore celle qui est présente dans les minerais.

 

Pour résumer, une chaux métallique est donc, pour lui, un métal qui a perdu son phlogistique : un métal déphlogistiqué.

 

La combustion ou la corrosion d’un métal s’écrira donc :

 

 

Inversement, partant de cette chaux métallique, on obtient le métal par l’action du charbon qui, non seulement apporte la chaleur nécessaire à la fusion, mais doit également être au contact du minerai, jouant lui-même le rôle d’un réactif chimique.

 

La réaction de réduction de la chaux en métal par le charbon s’interprète donc de façon simple : le phlogistique libéré par la combustion du charbon se fixe sur la chaux métallique et régénère le métal.

 

En résumé :

 

 

L’explication apparaît comme une lumineuse évidence et, de façon paradoxale, l’un des plus clairs exposés de la théorie du phlogistique est de la plume de Lavoisier qui deviendra pourtant, par la suite, son premier et plus virulent adversaire.

Lavoisier Phlogisticien ?

 

Nous sommes en l’année 1778. il participe à une visite d’inspection de la mine de plomb argentifère de Poullaouen, près de Huelgoat en Bretagne. Dans un rapport à l’Académie des Sciences, il détaille les méthodes métallurgiques utilisées dans cette usine réputée "moderne".

 

Depuis un an, dans un "Mémoire sur la combustion en général", il avait engagé ouvertement le combat contre le phlogistique. Cependant son rapport, acte de nature administrative, est un modèle de mise en œuvre de la théorie de Stahl.

 

Le minerai de Poullaouen est un sulfure de plomb (la galène) qui doit d’abord subir un "grillage" pour être transformé en oxyde de plomb avec libération de dioxyde de soufre. L’oxyde devra alors être réduit en plomb par l’action du charbon.

 

Lavoisier décrit la méthode :

 

" La première opération à faire est de griller la mine (le minerai) pour détruire le soufre par combustion et pour le volatiliser. Cette opération ne peut se faire sans qu’une partie du métal se réduise en chaux ; et on ne peut le ramener à l’état métallique que par l’addition de phlogistique (souligné par nous)".

 

Après avoir décrit le fourneau utilisé, Lavoisier décrit le procédé :

 

" De temps en temps on jette dans le fourneau quelques pelletées de menu charbon de terre ou de bois, pour rendre le phlogistique au métal, et ce dernier, lorsqu’il est fondu et revivifié, se rassemble par la pente naturelle du fourneau dans le milieu, où on a soin de le tenir toujours couvert avec du charbon embrasé."

 

Jusqu’à la fin de ces années 1770, le phlogistique est donc bien installé dans le paysage de la chimie. Ce "feu" n’est plus le subtil élément des premiers philosophes grecs. Passé entre les mains des alchimistes puis de leurs successeurs, il a acquis une existence quasi matérielle. Il n’en a pris que plus de force.

 

L’eau et l’air, eux-mêmes reconnus comme éléments, seront, à leur tour, bientôt soumis à l’épreuve des faits.

Cette histoire est évoquée dans :

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

 

 

Présentation de l’éditeur

 

Suivre le parcours de l’oxygène depuis les grimoires des alchimistes jusqu’aux laboratoires des chimistes, avant qu’il ne s’échappe dans notre environnement quotidien. Aujourd’hui, les formules chimiques O2, H2O, CO2,... se sont échappées des laboratoires et des livres scolaires pour investir notre vocabulaire quotidien.

 

Parmi eux, l’oxygène, élément indispensable à la vie, apparaît comme un nouvel élixir de jouvence et échappe aux chimistes pour devenir source d’inspiration poétique, picturale, musicale et objet de nouveaux mythes.

 

A 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 mais aussi montre qu’elle n’est pas seulement affaire de laboratoires et d’industrie, mais élément à part entière de la culture humaine.

 

Biographie de l’auteur

 

Gérard Borvon a été enseignant de physique-chimie en lycée et formateur en histoire des sciences à l’IUFM de Bretagne. Auteur de nombreux travaux visant à diffuser la culture scientifique, il a déjà publié chez Vuibert une Histoire de l’électricité, de l’ambre à l’électron (2009).

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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 12:59

Faraday, l’électrolyse, les anions et les cations...

Michael Faraday (1791-1867) est d’origine modeste (son père est forgeron). Il quitte l’école à quatorze ans pour entrer comme courtier chez un libraire dont il dévore tous les livres qui passent à sa portée. Sa culture est bientôt remarquée par un client du magasin qui le recommande à Humphry Davy. Celui-ci l’engage comme assistant, en 1813, au laboratoire de la "Royal Institution". Il entre à la "Royal Society" de Londres en 1824 et, l’année suivante, en devient directeur du laboratoire.

Faraday dans son laboratoire

 

Dans la septième série de ses "Recherches expérimentales sur l’électricité" datées de décembre 1833, il définit le vocabulaire qui est aujourd’hui la norme internationale dans le domaine de l’électrolyse : électrolyse, électrolyseur, électrode, anode, cathode, ion, anion, cation...

 

Electrode :

 

Le mot de pôle, souvent utilisé, lui semble ambigu. "Au lieu du terme pôle, dit-il, je propose d’utiliser celui d’électrode", de elektron ( l’ambre dont l’Anglais Gilbert a formé électricité) et odos (le chemin).

 

Anode et cathode :

 

"le chemin que prend le soleil levant". C’est dans ces termes que Faraday traduit anode de odos (le chemin) et ana (vers le haut). La cathode est, à l’inverse, "le chemin par lequel le soleil se couche" de odos (le chemin) et kata (vers le bas).

 

origine du sens de électrode, anode, cathode et électrolyse
Faraday, Recherches expérimentales sur l’électricité, 1833

 

Pourquoi cette étrange poésie ? Faraday est un correspondant régulier du français Ampère qui a émis l’hypothèse d’un magnétisme terrestre créé par des courants électriques internes au globe. Pour respecter le sens du champ magnétique terrestre, ce courant électrique devrait, selon Ampère, circuler, dans la terre, de l’Est à l’Ouest qui est aussi le sens apparent du trajet du soleil entrant dans le ciel par l’Est et en sortant par l’ouest.

L’image de l’aimant terrestre par Ampère.
Le courant terrestre circule de l’Est à l’Ouest.
(Exposé des nouvelles découvertes sur l’électricité et le magnétisme, par MM. Ampère et Babinet, Mequignon-Marvis, Paris, 1822)

 

Faraday nous propose donc un moyen mnémotechnique particulièrement raffiné pour indiquer le sens du courant traversant l’électrolyseur.

 

Plus clairement, l’anode, reliée au pôle positif de la pile "est cette surface par laquelle le courant électrique entre : c’est là où l’oxygène, le chlore, les acides &c., se forment".

 

La cathode, reliée au pôle négatif "est cette surface par où le courant quitte le corps qui se décompose… les corps combustibles, les métaux, les alcalins, les bases se forment en cet endroit".

 

Électrolyte : "Plusieurs corps sont décomposés directement par l’électricité, leurs composants étant libérés ; je propose de les appeler électrolytes".

 

Électrolyse, Électrolyser  : "Pour électro-chimiquement décomposé, j’utiliserai le terme électrolysé". Une électrolyse est donc une analyse réalisée au moyen de l’électricité.

 

Ion, anion, cation  : des substances, écrit Faraday, sont souvent dites "électronégatives ou électropositives" en fonction du pôle par lequel elles sont attirées. "Je propose de distinguer ces corps en appelant anions ceux qui se dirigent vers l’anode… et cations ceux qui se dirigent vers la cathode ; et quand j’aurai l’occasion d’en parler ensemble, je les appellerai ions".

 

Ion (du grec "qui va") désigne donc une particule qui se déplace sous l’effet de l’électricité.

 

L’électrolyse pour mesurer l’intensité du courant électrique :

 

"L’action de décomposition d’un courant est constante pour une quantité constante d’électricité". Telle est la conclusion des multiples expériences réalisées par Faraday qui en déduit la possibilité de construire "un instrument qui, interposé sur le circuit du courant électrique utilisé pour une expérience particulière, pourrait servir, au choix, comme élément de comparaison ou comme réel appareil de mesure de cet agent subtil".

 

Quel électrolyseur utiliser ?

 

"Il n’y a pas de substance mieux adaptée, dans les circonstances ordinaires, que l’eau ; car elle est facilement décomposée quand elle est rendue plus conductrice par l’addition d’acides ou de sels."

 

C’est en mesurant le volume de gaz dégagé, celui de l’oxygène, mais surtout celui de l’hydrogène moins soluble, que Faraday mesure la quantité d’électricité qui a circulé dans un circuit. Il nomme "volta-électromètre", l’appareil de mesure qu’il construit. Le nom sera ensuite contracté en "voltamètre".


Un volta-électromètre utilisé par Faraday.

(A course of six lectures on the various forces of matter, and their relations to each other. 1860)

Voir aussi :

La relation entre "atomes de matière" et électricité : l’électrolyse. Par Christine Blondel et Bertrand Wolff

Pour en savoir plus :

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

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Voir aussi :

Electron, Faraday et les radicaux libres.

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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 12:41

Lavoisier en Bretagne : visite aux mines de plomb argentifère de Poullaouen et Huelgoat.

Dans l’année 1778, Lavoisier se trouve en Bretagne. Vraisemblablement en tournée d’inspection dans le cadre de sa charge de fermier général ou de celle de régisseur de la régie royale des poudres qu’il assure depuis 1775. La poudrerie du Pont-de-Buis étant alors l’une des plus importantes de France.

 

Son séjour coïncide avec la visite que le Duc de Chartres fait, le 10 juin, aux mines de plomb argentifère de Poullaouen et Huelgoat dans l’actuel Finistère. Il se trouve alors dans cette localité et se joint à la visite.

 

 

Lavoisier découvre à Poullaouen et à Huelgoat des mine réputées pour leur bon fonctionnement.

 

Les différentes machines nécessaires à l’extraction du minerai et aux opérations métallurgiques sont actionnées par l’eau d’une retenue qu’il a fallu alimenter par une multitude de canaux, d’aqueducs et même d’une galerie creusée dans le granit. Une machine à vapeur avait bien été installée en 1747 mais le coût prohibitif du charbon l’avait fait démonter dès 1752.

 

La visite fait l’objet d’une publication à l’académie des sciences. (voir Mémoire de l’Académie des sciences : MINES DE POULLAWEN ET D’HUELGOAT (manuscrit))

 

En chimiste, Lavoisier nous donne l’une des meilleures descriptions des procédés métallurgiques utilisés pour produire le plomb et en extraire l’argent. Le lecteur intéressé par l’histoire des sciences remarquera que le "père" de l’oxygène, qui vient de participer à la rédaction d’une nomenclature centrée sur ce corps, y fait la part belle au phlogistique dont il a combattu la théorie . Disons même que son exposé est un modèle de la théorie du phlogistique. Sans doute est-ce la condition pour que son mémoire soit retenu par ses pairs de l’Académie des Sciences non encore convertis à la nouvelle doctrine.

 

Le récit s’extrait de la chimie pour décrire un Duc de Chartres, futur Philippe Egalité, prenant des risques pour visiter tous les endroits de l’exploitation, y compris les galeries où il se fait montrer l’emploi des explosifs. Ou encore s’informant des conditions sociales de l’exploitation et en particulier des mesures prises pour "assurer aux ouvriers et à leur veuves une subsistance honnête dans les cas de vieillesse, d’infirmité ou d’accident".

 

 

La journée se termine par un concours de lutte bretonne suivi du traditionnel "fest noz", spectacle dont Lavoisier considère qu’il "retrace le tableau des mœurs antiques" à travers des jeux "tels que ceux que nous décrit Homère".

 


Lutte bretonne :"des jeux tels que ceux que nous décrit Homère".
Olivier Perrin ; La vie des bretons de l’Armorique.

Passage par Brest.

 

Quelques jours plus tôt, le 5 juin, Lavoisier était à Brest. Dans une lettre qu’il adresse au chimiste Macquer, il décrit le spectacle que lui offrent les manœuvres de la flotte de guerre qui bientôt sera engagée contre l’Angleterre dans le cadre de la guerre d’indépendance des Etats-Unis :

 

" J’ai dans le moment sous les yeux le spectacle de la plus grande partie des forces maritimes de la France. Vingt cinq vaisseaux de ligne sont en rade, deux sont prêts à sortir du port, cinq ou six autres seront prêts à la fin de la campagne. M. Dorvilliers commande la flotte. M. le Duc de Chartres et M. du Chaffau commandent chacun une division de neuf vaisseaux. Chaque jour la flotte fait des évolutions et on fait détonner force salpêtre. Outre cette flotte il y a une chaîne de frégates depuis le port de Brest jusqu’aux côtes d’Angleterre qui sont en observation et par une communication de signaux on sait tout ce qui se passe en Angleterre. Je ne suis pas dans le secret mais on assure que l’amiral Keppel n’est pas sorti, que l’amiral Biron qui était sorti de Porsmouth est rentré à Plymouth peu de jours après ainsi M. Destaing sera passé sans obstacle."

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La lettre de Lavoisier à Macquer.

extrait de : Oeuvres de Lavoisier. Correspondance. Par René Fric. Paris, Albin Michel, 1964. (Cliquer sur l’image).

La bataille qui engagera les deux flottes aura lieu le 27 juillet dans les parages de Ouessant. Considérée comme une victoire par la France (ce que contestent les anglais), la "Bataille d’Ouessant" voit le Duc de Chartres y prendre une part active et être qualifié de "héros" par les uns et de "maladroit" par les autres, la division qu’il commandait n’ayant pas su exploiter l’avantage qu’elle avait acquis par une manœuvre audacieuse et ayant finalement laissé fuir les anglais

.


Combat naval de Ouessant, juillet 1778, Huile sur toile par Théodore Gudin

L’escapade à Poullaouen n’était probablement, pour le Duc de Chartres comme pour Lavoisier, qu’un parenthèse entre d’autres affaires plus importantes. Le texte de Lavoisier, qui en résulte, est cependant d’une extrême importance par le témoignage qu’il apporte des procédés métallurgiques et du fonctionnement d’une mine à la fin du 18ème siècle.

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Pour une version romancée de l'épisode on peut lire :

 

Le jour où j'ai rencontré Lavoisier à Poullaouen en Bretagne.

 

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Note : la visite de Lavoisier à Poullaouen avait peut-être une autre raison que la simple curiosité métallurgique. Condorcet, dans l'éloge qu'il fait de Patrick d'Arcy décédé en 1779, nous apprend que le comte d'Arcy avait publié en 1760 un Essai d'une théorie d'artillerie dans lequel il s'intéressait particulièrement aux effets de la poudre à canon. Par ailleurs, en cette année 1778, il était désigné par l'Académie des sciences, avec Lavoisier, comme commissaire pour l'attribution d'un prix sur "la manière la plus avantageuse de produire le salpêtre". Le salpêtre, élément essentiel de la poudre avec le charbon de bois et le soufre, était en effet le produit le plus difficile à trouver. La mise au point de salpêtrières sera un des objectifs principaux de la régie des poudres.

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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.

 

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voir aussi :

 

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 11:00

Feu, Air, Eau, Terre. Vie, mort et renaissance des quatre éléments.

 

 

Comme science "académique", la chimie et l’électricité naissent sensiblement à la même époque : la charnière entre le 17ème et le 18ème siècle. Cependant elles sont le résultat de gestations très différentes.

 

L’électricité n’a pas de préhistoire. Plus de vingt siècles séparent les premiers propos attribués à Thalès sur les propriétés de l’ambre jaune et les travaux menés par William Gilbert en Angleterre qui montrent que la "vertu électrique" est largement répartie dans l’ensemble des corps.

 

Par contre les Stahl, Macquer, Lavoisier, héritent du riche outillage des artisans, des procédés laborieux des alchimistes et des modèles hérités de la science grecque (même s’ils sont parfois encombrants).

 

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A quel moment faut-il donc placer la naissance de la chimie ?

 

Si l’on considère que tout travail pour modifier les propriétés de la matière est de la chimie, elle commencerait avec l’apparition du feu et de la première cuisson. La fabrication de récipients d’argile, la composition de colorants pour les peintures rupestres, la connaissance des colles pour assembler les outils de pierre, l’élaboration des premiers métaux, les techniques de conservation des aliments, les parfums, les baumes... tout cela relève de la chimie.

 

Faut-il par contre dater la naissance de la chimie de l’apparition des premières "théories". La tâche serait alors difficile car seule l’écriture peut nous renseigner. Les métallurgistes, les chamans guérisseurs des premières sociétés orales inscrivaient, eux aussi, leurs gestes dans un rite inspiré d’une vision globale du monde, déjà donc une "théorie".

 

Peut-être devons nous tout simplement accepter de considérer la chimie comme l’une des activités les plus anciennement accomplies par l’homme pour transformer et comprendre la matière. L’histoire de la chimie serait alors intimement liée à l’histoire générale de l’humanité.

 

Plus modestement ici, nous allons évoquer quelques modèles qui, de Aristote à Lavoisier, ont organisé notre regard sur le monde de la matière.

 

Empédocle, Platon, Aristote et les quatre éléments.

 

Empédocle (490-435 Av JC) est à l’origine d’une doctrine qui rencontrera le succès : celle des quatre éléments primordiaux. Le feu, l’air, l’eau, la terre sont les quatre "racines" des choses. Les corps se composent et se décomposent à partir de ces quatre éléments sous l’action de deux forces opposées, l’attraction et la répulsion ou plutôt "l’amour" et la "haine".

 

Platon (428-348 Av JC) reprend le modèle d’Empédocle. Il associe à chaque élément un polyèdre régulier, c’est à dire un volume limité par des faces toutes identiques.

 

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

 

- L’octaèdre est associé à l’air.

 

- L’icosaèdre (à vingt faces triangulaires) est proche de la sphère qui peut rouler : c’est l’eau.

 

- Le cube, stable, représente la terre.

 

Les cinq polyèdres réguliers et la manière de les construire (Jean-Mathurin Mazéas, Éléments d’arithmétique, d’algèbre et de géométrie, Paris, Nyon 1788)

 

 

 

Il existe un cinquième polyèdre régulier, le dodécaèdre, aux propriétés mathématiques plus riches. Il comporte 12 faces comme le nombre des signes du zodiaque. Chacune est un pentagone, figure construite à partir du "nombre d’Or" (supposé être le nombre magique des grecs soit (1+5exp1/2)/2).

 

Platon lui attribue un rôle particulier : "il restait une seule et dernière combinaison, dieu s’en est servi pour le tout quand il a dessiné l"arrangement final". Derrière cette formule ambigüe certains trouveront la force vitale, l’énergie ou tout autre concept illustrant l’animation de la matière.

Un mystérieux dodécaèdre gallo-romain.

 

Aristote (384-322 Av JC) élève de Platon qu’il ne quitte qu’à sa mort, reprend la doctrine des quatre éléments mais considère que chacun est construit à partir d’une matière primordiale unique. Les forces qui agissent pour leur donner forme sont quatre "qualités" : le chaud, le froid, le sec, l’humide formant quatre couples ( le"s couples chaud-froid et sec-humide étant exclus).

 

- le feu est le résultat du couple chaud-sec sur la matière.

 

- l’air celui du couple chaud-humide.

 

- l’eau provient du froid-humide.

 

- la terre du froid-sec.

 

Des règles régissent le fonctionnement de ces qualités. Si la chaleur donne du sec, un excès de chaleur donne de l’humide. Le froid produit de l’humide mais un excès de froid donne du sec.

 

En résumé :

 

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

 

 

Un modèle efficace. Pendant près de vingt siècles ce modèle sera dominant dans le monde occidental. Il fait reconnaître qu’il présente une force descriptive indéniable.

 

Comment théoriser le simple travail d’un potier ? Il utilise la terre, celle qu’il modèle, celle dont il construit son four pour en faire une véritable matrice. Il la combine avec l’eau pour obtenir une pâte à la consistance idéale. Il fait agir le feu et l’air du soufflet. Il connaît le rôle exact de chaque élément ainsi que la manière de l’utiliser.

 

Le verrier, le métallurgiste, à des variantes près, procèdent de même. En 1556, l’allemand Georg Bauer, dit Agricola, publie sous le titre ’De Re Metallica", le premier ouvrage d’importance sur le travail du métallurgiste. Décrivant l’art de la fusion il, se réfère à la théorie classique :

 

"Cela est la manière de procéder des fondeurs qui excellent à maîtriser les quatre éléments. Ils ne jettent pas dans le fourneau, plus qu’il ne convient, de minerai mêlé de terre ; ils versent de l’eau chaque fois qu’il en faut ; ils règlent avec justesse le souffle des soufflets, ils pklacent le minerai dans le feu, à l’endroit où il brûle bien."

 

Un modèle évolutif.

 

On peut choisir comme fil directeur, pour un bref aperçu de l’histoire de la chimie, le rapport des différents auteurs à la théorie des quatre éléments. Le modèle s’enrichit d’observations et de prédictions nouvelles mais en le poussant jusqu’à ses derniers retranchements on en fait apparaître nécessairement les limites. Naissent alors les modèles nouveaux, plus globalisants, plus efficaces, plus prédictifs.

 

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La terre recomposée des alchimistes.

 

L’élément "terre" est le premier dont le caractère "simple" ait été mis en cause. L’usage a nécessairement conduit à distinguer "des" terres. La terre arable des agriculteurs, la terre vitrifiable des potiers et des verriers, la terre métallifère des fondeurs, la terre combustible des charbonniers... ne sont, à l’évidence, pas de la même nature.

 

Alexandrie, en Égypte, est le point de rencontre des cultures grecques, égyptiennes et orientales, riches de savoirs et de pratiques concernant les transformations de la matière. Cette science ancienne a été recueillie et développée dans la culture arabe. Elle en a hérité des instruments, des méthodes, des corps nouveaux et du vocabulaire. Elle est devenue ce que nous appelons alchimie et que la chimie moderne qui naît au 18ème siècle a souvent injustement rejeté dans les ténèbres de la superstition.

 

Pourtant nul ne contestera l’apport technique de la pratique alchimique elle même en constant échange avec l’art des artisans. La distillation, l’extraction par les graisses, le bain-marie (du nom de l’alchimiste Marie la Juive), le perfectionnement des fourneaux, les cornues, les alambics, les différents creusets. C’est la recherche de solvants appropriés qui amène les alchimistes sur la voie des acides, comme "l’eau régale", mélange d’acide nitrique et d’acide sulfurique, qui dissout le métal royal : l’or.


La terre, matrice des métaux et, en particulier, de l’or.

 

De la version de l’alchimie adoptée par l’occident chrétien médiéval, on a surtout retenu la théorie de la transmutation des métaux. Une lente maturation se produit dans la terre qui amène les métaux de l’état le plus vil jusqu’à la pureté de l’or. Le rôle de l’alchimiste sera de découvrir les mécanismes de cette maturation afin de pouvoir les accélérer à l’intérieur de son laboratoire.

 

La terre n’y est plus considérée comme un pur élément. Les métaux, en particulier, relèvent de deux principes : le principe du "mercure", humide, froid, féminin, qui est le symbole du caractère métallique et le principe du "soufre", chaud, sec, masculin qui apporte au métal sa couleur et son caractère combustible. Un troisième principe, le "sel", préside à leur union. A noter que ces "principes" ne sont pas matériels. Le soufre, le mercure, le sel "philosophiques" se rencontrent dans une multitude de corps et ne sont pas réductibles aux seuls corps matériels qui portent ce nom.

 

L’élément "terre" s’est donc enrichi de nouveaux principes mais y a perdu dans sa simplicité. Devenu lui même un "principe", cet élément n’alimentera pas la réflexion des premiers chimistes.

 

Le soufre, par contre, avec son caractère combustible, sera très présent dans la première théorie chimique avérée, celle de Stahl. Le mercure, et ses transformations multiples sous l’effet de la chaleur sera à l’origine de l’une des expériences présentées par Lavoisier et fondatrices de la chimie contemporaine.

Les 7 métaux associés aux 7 planètes des alchimistes.

 

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L’élément feu et la chimie du phlogistique.

 

Contrairement à l’élément "Terre", l’élément "Feu" voit sa crédibilité renforcée. Sous le nom de "phlogistique", emprunté au grec, il est à la base, à la fin du 17ème siècle, de la première description à laquelle on puisse réellement appliquer le terme de "théorie chimique".

 

Le nom du médecin allemand Goerg Ernst Stahl (1660-1734) est indissociable de la théorie du phlogistique.

 

L’observation de la combustion du soufre ou du charbon, ainsi que celle des procédés métallurgiques, ont guidé sa réflexion.

 

Jusqu’à Stahl, le travail du métallurgiste était perçu comme un art de la fusion. Il était admis que, dans les minerais, les métaux se trouvaient mélangés à d’autres terres. Après le concassage, le tri et le lavage, la séparation du métal et des impuretés était complétée par l’œuvre du feu. Les restes de terres combustibles seront d’abord éliminées par "grillage" à l’air libre. Après la fusion à feu vif dans le fourneau, les terres vitrifiables formeront les scories flottant en surface tandis que le métal, libéré de sa gangue, sera recueilli, fondu, à la base de la matière incandescente.

 

Une observation plus attentive montrera a Stahl que l’arrangement du minerai et du charbon en couches successives dans le four par les fondeurs ne s’est pas fait au hasard, il a un double but. Celui de la production de la chaleur nécessaire à la fusion mais aussi celui de permettre une réelle réaction chimique entre les deux corps. Une théorie se construit alors autour de deux concepts.

 

Le concept du phlogistique.

 

Que se passe-t-il quand un corps brûle ? Il s’en dégage une matière qui est la matière du feu : le phlogistique. Un corps combustible est donc un corps riche en phlogistique. Il existe d’ailleurs des corps qui peuvent être considérés comme du phlogistique presque pur. Le soufre par exemple, cet élément cher aux alchimistes, brûle sans laisser de résidu. Ne serait-il pas composé de phlogistique pratiquement pur ? De même le charbon dont il ne reste que quelques cendres après la combustion.


Le concept de chaux métallique.

 

Les métaux également sont combustibles. Quand ils brûlent ils se séparent donc du phlogistique qu’ils contiennent. Ils se transforment alors en ce qui est communément appelé une "chaux métallique". La combustion n’est d’ailleurs pas indispensable, à part l’or, tous les métaux perdent progressivement leur phlogistique pour se transformer en chaux. Le fer devient rouille, même le cuivre devient "vert-de-gris". D-ailleurs Stahl constate que ce sont ces chaux et non pas le métal pur qui sont mélangées aux terres diverses dans les minerais.

 

Le travail du métallurgiste ?

 

Le métallurgiste ne se contente donc pas d’opérer une simple fusion. Le charbon a certes pour rôle de chauffer le fourneau mais, surtout, il doit apporter à la chaux métallique le phlogistique perdu par le métal et ainsi régénérer celui-ci. Il s’en suit une équation simple :

 

Chaux métallique + Charbon => métal

 

soit encore :

 

métal déphlogistiqué + phlogistique -> métal

 

Une théorie efficace.

 

La théorie du phlogistique était exactement celle dont la chimie avait besoin pour accéder au rang de science académique. En France elle sera vulgarisée par Rouelle (1703-1770) dont le plus célèbre disciple est Lavoisier. Celui-ci se montrera d’abord un élève fidèle. Visitant en 1778 les mines de plomb argentifère de Poullaouen dans le Finistère, il décrit les procédés mis en œuvre dans la plus pure tradition de la théorie du phlogistique, il se prépare cependant à en être le critique le plus sévère.

 

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La chasse aux airs.

 

La chasse aux airs est la grande affaire du début du 18ème siècle. Surtout en Angleterre. L’action d’un acide sur le calcaire produit une effervescence. L’acide "libère de l’air" qui était donc fixé dans la roche. Telle est l’interprétation dominante dans le premier tiers du 18ème siècle. Rapidement on se rends compte que cet air, désigné par le terme de "air fixe", n’a pas les propriétés habituelles de l’air : il n’entretient pas la vie, il trouble l’eau de chaux comme le fait l’air "vicié" expulsé par les poumons dans la respiration.

 

L’air apparaît comme susceptible d’autres curieuses variations. En 1766, Henri Cavendish (1731-1810) découvre "l’air inflammable" en faisant réagir les métaux avec des acides. Priestley (1733-1804) sait utiliser la cuve à mercure pour recueillir les "airs" nouveaux qu’il fait naître. Il découvre ainsi un air qui active les combustions, que l’allemand Scheele (1742-1786) appellera "feuerluft" (air du feu) et que l’on désignera en France comme "l’air vital" après qu’on aura constaté son influence sur la vie des plantes et des animaux. Dans sa gibecière, Priestley ramène également l’esprit de sel (le chlorure d’hydrogène), le gaz ammoniac et les gaz que nous appelons aujourd’hui sulfure d’hydrogène et éthylène.

 

Le phlogistique est d’abord soupçonné d’être responsable de ces différentes apparences de l’air. L’air fixe, par exemple, ne pourrait-il pas être de l’air saturé par le phlogistique provenant de la combustion du charbon, de "l’air phlogistiqué". L’air "vital" ne serait-il pas, à l’inverse, de l’air "déphlogistiqué" ? L’expérience nous montre en effet qu’il est capable d’activer la combustion ou la respiration qui toutes les deux libèrent du phlogistique.

 

Cette accumulation de propriétés nouvelles amène cependant à considérer qu’il n’existe pas "un" air mais "des" airs. L’air est alors perçu comme un mélange de plusieurs corps dans un état qualifié "d’aériforme", un état que Lavoisier désignera par le mot "gaz" proposé par Van Helmont (1577-1640) et qui dérive du néerlandais "geest", esprit.

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Lavoisier et la fin des quatre éléments.

 

Lavoisier hérite d’une chimie qui a éliminé la terre de la liste des principes élémentaires et s’apprête à en éliminer l’air. L’eau par contre, et surtout le feu, sont épargnés. Le feu rebaptisé phlogistique semble même assuré de conserver longtemps ce statut.

 

La théorie laisse cependant une question sans réponse. L’équation qui traduit la combustion d’un métal pourrait s’écrire :

 

métal => chaux métallique + phlogistique

 

Elle n’est pas totalement satisfaisante. L’équation précédente devrait traduire une baisse de poids du métal consécutive à l’émission du phlogistique. Or le premier apprenti chimiste venu sait que la combustion d’un métal donne une "chaux" dont la masse est supérieure à la masse du métal initial !

 

Une explication est communément avancée : le phlogistique s’échappant du métal, celui-ci se resserre à l’image d’une éponge privée d’eau. Il deviendrait donc plus "lourd". Explication évidemment peu satisfaisante qui confond masse et densité.

 

Certains chimistes mieux éclairés et plus imaginatifs évoqueront un phlogistique à "masse négative", mais sans convaincre.

 

Lavoisier et la véritable nature de l’air.

 

Dès 1772 Lavoisier (1743-1794) s’interroge sur la réalité du phlogistique. Les premiers doutes datent de 1774 et concernent les transformations d’un métal symbole : le mercure !

 

Le vif-argent (autre nom du mercure) est en effet un métal bien étrange. Longuement chauffé à feu modéré, il se transforme en une "chaux" de couleur rouge. Si cette chaux est portée sur un feu vif elle se transforme à nouveau en mercure.

 

Les alchimistes connaissaient cette propriété. Le Phénix, l’oiseau mythique renaissant de ses cendres, en est une possible illustration.

 

Les chimistes du 18ème siècle s’emparent de l’expérience mais le cadre théorique qui les guide a changé et l’expérience doit s’analyser dans le cadre de la théorie du phlogistique. Or ici, le métal réapparait sans l’intervention de charbon ou de tout autre corps riche en phlogistique. Le simple chauffage suffit.

 

L’allemand Scheele observe d’autre part que, non seulement l’apport de phlogistique n’est pas nécessaire, mais qu’un "air" particulier s’échappe de la chaux mercurique pendant cette opération. Un air qui active les combustions.

 

Lavoisier reprend les expériences en 1776. Mettant à profit l’équipement de son laboratoire, inégalé en Europe, il peut prouver que la formation de chaux mercurique s’accompagne d’une augmentation de masse exactement égale à celle perdue par l’air de l’enceinte close où est faite l’expérience. Cette masse est également celle du fluide aériforme restitué par la deuxième phase du chauffage. Une vérité apparaît : l’air est un corps composé dont l’une des parties est responsable des combustions.

 

L’hypothèse du phlogistique doit être abandonnée.

 

En 1777, Lavoisier estime avoir rassemblé suffisamment d’éléments pour lui porter les premières attaques. Ce qu’il fait par la rédaction de ses réflexions sur le phlogistique dans lesquelles il interprète les combustions, calcinations ou réductions à partir d’un principe simple :

 

"c’est que l’air pur, l’air vital, est composé d’un principe particulier qui lui est propre, qui en forme la base, et que j’ai nommé oxygine". Le terme deviendra "oxygène" (qui génère des acides) par la suite et désignera un corps nouveau et non plus un "principe".

 

La combustion d’un métal se décrit dès lors suivant le schéma désormais classique :

 

Métal + oxygène -> oxyde métallique

 

L’observation soutient la théorie : la chaux métallique est plus lourde que le métal initial car celui-ci a fixé l’oxygène de l’air. Les balances de précision dont est pourvu le laboratoire de Lavoisier confirment bien ce bilan.

 

La réduction des chaux (oxydes métalliques) en métal peut être elle même expliquée :

 

Oxyde métallique + carbone => métal + oxyde de carbone

 

Le rôle du carbone n’est pas de libérer du phlogistique mais de se combiner à l’oxygène contenu dans la chaux pour laisser apparaître le métal pur.

 

Ainsi, affirme Lavoisier "tout s’explique en chimie d’une matière satisfaisante, sans le recours du phlogistique. Il est, par cela seul, infiniment probable que ce principe n’existe pas".

 

Le coup est rude pour l’ancienne théorie dont les partisans ne rendent pas facilement les armes mais que les jeunes chimistes abandonnent rapidement.

 

A la fin de ce premier round, l’air et le feu ne sont plus des "éléments".

 

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Le dernier des éléments : l’eau.

 

Le coup de grâce au modèle des quatre éléments ainsi qu’à la théorie du phlogistique sera porté par la spectaculaire expérience de la décomposition et de la synthèse de l’eau.

 

Le 27 février 1785, Lavoisier réunit à son laboratoire de l’arsenal un public composé de l’élite des académiciens français et étrangers ainsi que les dignitaires amis des sciences. L’objectif est de prouver à ce public choisi la validité de sa théorie de l’oxydation en s’attaquant au dernier des éléments de la tradition grecque : l’eau !

 

L’eau est d’abord décomposée. Elle entre goutte à goutte dans le canon de fer d’un fusil placé en pente douce sur un lit de charbons ardents et porté au rouge. Le gaz qui s’échappe est recueilli sur une cuve à eau. Il est facile de montrer que ce gaz "13 fois plus léger que l’air atmosphérique" est le gaz généralement appelé "air inflammable".

 

Le canon de fer, de son côté, s’est alourdi. Lavoisier pèse et mesure :

 

" Le résultat de cette expérience présente une véritable oxydation du fer par l’eau : oxydation toute semblable à celle qui s’opère dans l’air sous l’action de la chaleur. Cent grains d’eau ont été décomposés ; 85 grains d’oxygène se sont unis au fer pour le constituer dans l’état d’oxyde noir, et il s’est dégagé 15 grains d’un gaz inflammable particulier : donc l’eau est composée d’oxygène et de la base d’un gaz inflammable".

 

Ce gaz, Lavoisier et ses collaborateurs le nomment :

 

"Aucun nom ne nous a paru plus convenable que celui d’hydrogène, c’est à dire principe générateur de l’eau."

 

L’eau est ensuite synthétisée. Deux courants, l’un de dioxygène (nom actuel de l’air vital) l’autre de dihydrogène (l’air inflammable), sont envoyés dans un ballon où une machine électrique provoque une étincelle. De l’eau apparaît qui se condense sur les parois du ballon. La masse de l’oxygène et celle de l’hydrogène se retrouvent dans la masse d’eau obtenue.

 

L’eau est donc bien un corps composé.

 

" ainsi, déclare Lavoisier, soit qu’on opére par voie de décomposition ou de recomposition, on peut regarder comme constant et aussi bien prouvé qu’on puisse le faire en chimie et en physique, que l’eau n’est point une substance simple ; qu’elle est composée de deux principes, l’oxygène et l’hydrogène" (Lavoisier, traité élémentaire de chimie, 1789, page 100).

Montage pour la décomposition de l’eau par Lavoisier

 

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Vie et mort des quatre éléments ?

 

A la fin du 18ème siècle le chimiste Lavoisier et ses collaborateurs ont donc signé l'acte de mort des quatre éléments en tant que théorie scientifique. Aucun d'entre eux ne résiste :

 

- Le feu n'est plus la substance matérielle que ses prédécesseurs immédiats ont cru pouvoir caractériser sous le nom de "phlogistique". Les combustions s'expliquent par  des réactions entre éléments chimiques.

 

- L'air est en réalité un mélange de gaz dont les principaux sont l'azote et l'oxygène.

 

- L'eau peut se décomposer en oxygène et hydrogène.

 

- La terre a depuis longtemps perdu , avec l'alchimie, son statut d'élément.

 

Du point de vue scientifique l'affaire est entendue : oublions les quatre éléments.

 

Rien n’empêche pour autant qu’elle poursuive une carrière dans la poésie, la littérature, l’art en général. Le feu, l’air, l’eau, la terre, resteront encore longtemps des valeurs repères de nos représentations collectives, conscientes ou inconscientes. Chassées de la chimie académique, elles n’ont pas pour autant quitté les esprits.

 

Renaissance ?

 

C'est un scientifique et philosophe, Gaston Bachelard (1884-1962), qui les fait renaître sous une forme poétique dans "La psychanalyse du feu", "L’eau et les rêves", "L’air et les songes", "La terre et les rêveries de la volonté". La psychanalyse se définit comme une exploration de l'inconscient, les quatre éléments y seraient-ils durablement inscrits ?

 

Leur retour avec l'écologie ?

 

L'écologie ne rejette pas les enseignements de Lavoisier qui a exclu les quatre éléments de la réflexion scientifique. Elle est une des filles des sciences. Ce sont les scientifiques aujourd'hui regroupés dans le GIEC qui nous alertent, chiffres à l'appui, sur la catastrophe climatique qui s'annonce. D'autres scientifiques font le bilan de la perte de biodiversité qui menace allant même jusqu'à évoquer une sixième extinction en cours. Ce sont des agronomes qui  dénoncent les dégâts de l'agriculture productiviste et proposent d'autres alternatives. L'écologie militante se nourrit de leurs recherches.

 

Pourtant les connaissances scientifiques ne s'opposent pas à la rêverie poétique. Il est remarquable que c'est encore souvent autour des quatre éléments que s'organise la réflexion des écologistes dans le débat public.

 

Le feu, c'est l'énergie. L'économiser, des énergies renouvelables non polluantes pour remplacer les énergies d'origine fossile ou nucléaire. Tel est le débat.

 

L'air ? On commence à peine à mesurer les effets de la pollution de l'air sur la santé (50.000 décès prématurés par an en France). Quant à l'augmentation des gaz à effet de serre et leur action sur le climat, tout a été dit.

 

L'eau. Sa pollution est dénoncée mais aussi son partage inégal sur la planète sans parler des sécheresses qui gagnent ici et des inondations ailleurs.

 

La terre. Celle qui nous nourrit. On semble seulement découvrir  qu'elle est le résultat d'un long processus biologique que la chimie et la mécanique s'emploient à détruire.

 

 

Ainsi les quatre éléments de Empédocle, Platon, Aristote, trouvent une nouvelle jeunesse au service de la qualité de la vie sur notre Planète.

 

Voir : Feu, air, eau, terre. L'écologie et les quatre éléments.

 

Pour découvrir Empédocle, Platon, Aristote... et les quatre éléments, suivre le lien :

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.

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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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 10:48

Une brève histoire des nitrates.

Qui entend le mot « nitrates », aujourd’hui, pense inévitablement engrais et lisiers en excès, rivières et côtes polluées. Pour le chimiste la particule de nitrate, symbolisée par la formule NO3-, est simplement un « ion » constitué d’un atome d’Azote et de trois atomes d’Oxygène. C’est le chimiste français Lavoisier qui, à la fin du 18ème siècle, a su voir que ces deux corps étaient les constituants de l’air mais aussi qu’ils se combinaient dans le « nitre » c’est à dire le salpêtre. On sait aujourd’hui que ce « sel de la pierre » que l’on recueillait sur les murs des lieux humides est du nitrate de potassium.

Elément essentiel de la "poudre noire".

 

Depuis que la « poudre noire » découverte en Chine a été introduite dans l’Europe médiévale on connaît l’importance du salpêtre. Avec le carbone et le soufre, il constitue l’un des trois principaux éléments du premier explosif utilisé par l’homme. Les nitrates sont encore à la base des explosifs plus violents mis au point dans le courant du 19ème siècle comme la nitroglycérine synthétisée en 1846 par l’italien Asciano Sobrero et stabilisée par Alfred Nobel sous la forme de dynamite ou encore la mélinite et le TNT (trinitrotoluène).

 

L’industrie des explosifs a donc été, historiquement, la première utilisatrice des nitrates. Lavoisier lui même n’était il pas chargé de la régie des poudres ?

Quand la chimie rencontre l’agriculture.

 

Au cours de l’année 1840 , l’allemand Justus von Liebig publie sa « Chimie organique appliquée à la physiologie et à l’agriculture ». Il y démontre que seuls les éléments minéraux contenus dans le sol interviennent dans la nutrition des plantes. Parmi ceux ci, les nitrates jouent un rôle essentiel. Il faut donc rendre à la terre les quantités que la végétation y a prélevées.

 

C’est exactement la théorie dont avait besoin la jeune industrie chimique naissante. Le chimiste devenait dès lors le collaborateur indispensable de l’agriculteur, d’abord pour l’analyse de ses sols, ensuite pour la détermination de la formule de l’engrais nécessaire à la production envisagée.

 

Le message est d’abord entendu en Angleterre. Les anglais, peuple pionnier en agriculture, importent des tonnes de guano et de nitrates du Chili. Dans les années 1860 la Grande Bretagne consomme 500 000 tonnes d’engrais, autant que tout le reste de l’Europe et 10 fois plus que la France . Pourtant le physicien William Crookes estime que ses concitoyens sont encore trop timides :

 

« Qu’allons nous devenir si le blé vient à manquer ? Nous sommes nés mangeurs de blé. D’autres races plus nombreuses, mais très différentes au point de vue des progrès matériels et intellectuels, mangent du maïs, du riz, du millet et d’autres grains, mais aucun n’a la valeur nutritive, le pouvoir alimentaire du blé, et c’est par l’expérience accumulée de plusieurs générations civilisées que nous avons appris toute la valeur du blé comme agent développeur des muscles et du cerveau...La Fixation de l’azote atmosphérique est une des grandes découvertes qui sollicitent encore l’ingéniosité du chimiste : la vie, la santé et le bonheur des races civilisées en dépendent...La fixation de l’azote est une question vitale pour le progrès de l’humanité dans un avenir très rapproché. Si elle n’est pas bientôt résolue, la race Caucasique perdra sa suprématie dans le monde, et sera écrasée par des races dont la vie n’est pas liée à la production de pain. »

 

Ces propos teintés de racisme sont dans le droit fil du scientisme ambiant. Le discours de Crookes est sans ambiguïté :

 

« C’est le laboratoire qui sauvera l’humanité de la famine »

 

Message non désintéressé au moment où son auteur s’apprêtait lui même à se lancer dans l’aventure industrielle de la production de nitrates.

Le message oublié des agronomes.

 

Face à Crookes, les biologistes et les agronomes du 19ème siècle ont une attitude plus pragmatique. Pourquoi investir lourdement dans la production d’azote alors que la nature l’offre gratuitement. Elle a pourvu les sols de bactéries qui transforment les matières organiques en nitrates et les plantes légumineuses savent fixer l’azote de l’air. L’agriculture peut se suffire à elle même. Le travail de l’agriculteur consistera à alterner les productions, à apporter les amendements nécessaires, à équilibrer productions animales et végétales, à soigner la qualité du fumier, à perfectionner les charrues, à sélectionner les races les mieux adaptées, pour obtenir du milieu naturel le meilleur de ce qu’il peut fournir, au coût le plus faible.

Des explosifs aux engrais

 

Tant que les nitrates resteront un produit industriel de luxe, ce discours de raison sera entendu. C’est l’époque des comices agricoles et des efforts pour améliorer les rendements. Même si le propos n’allait pas toujours sans arrière-pensée politique (maintenir hors des villes une population docile), les principes techniques mis en œuvre s’apparentaient à ce que l’on pourrait appeler, aujourd’hui, un mode de production durable.

 

Les grands travaux de la fin du 19e siècle, et surtout les conflits armés, viennent changer la donne. Il faut de plus en plus de nitrates pour les explosifs !

 

Mais où trouver la matière première ? Combiner l’azote et l’oxygène de l’air apparaît comme une solution évidente mais, même si les produits de base sont gratuits, les procédés sont très coûteux .

 

Le conflit mondial de 1914-18 accélère le développement de cette industrie. L’Allemagne soumise au blocus ne peut compter que sur ses propres ressources. Sous la direction du chimiste Fritz Haber une équipe pluridisciplinaire met au point un procédé à haute température et à haute pression de production d’ammoniac à partir de l’azote de l’air, première étape dans la fabrication des nitrates. L’entreprise coûte cher mais la banque est mobilisée. Elle n’est pas sans danger mais nous sommes en temps de guerre. En 1912 l’usine pilote de Oppau près de Ludwigshafen produit une tonne par jour . En 1913 la production passe à 8700 tonnes par an. Haber fait fortune (il gagne 1 pfennig par kilogramme d’ammoniac produit), il est anobli avant de recevoir le prix Nobel en 1918.

 

La guerre finie, l’agriculture devient un débouché naturel pour les produits azotés de synthèse. C’est l’époque où des affiches invitent les agriculteurs au patriotisme agricole : devant un paysage de blés en gerbes un coq gaulois se dresse sur le barreau supérieur d’une clôture contre laquelle deux sacs d’engrais sont appuyés. Le slogan au bas de l’affiche est explicite :

 

« Fertiliser ses terres c’est servir son pays ».

 

Pour autant l’agriculteur ne se laisse pas si facilement convaincre. Dans le Finistère la bonne parole doit être prêchée en breton. Encore les engrais azotés n’y sont-ils présentés que comme des « vitamines » qu’il faut donner au sol pour le rendre vigoureux, le véritable « aliment » restant le fumier, le goëmon, le maërl et le sable coquiller.

 

Le décollage se fait après la deuxième guerre mondiale. Les « liberty ships » du plan Marshall déversent sur l’Europe les énormes surplus de nitrates libérés par l’industrie de guerre américaine. Cela ne se fait pas sans casse. Le 16 Avril 1947 à Texas-City le Liberty ship « Grandcamp » dont l’équipage d’une quarantaine d’hommes est français, charge du nitrate d’ammonium. 2300 tonnes sont à bord quand un feu se déclare dans la cale. L’incendie attire une foule de curieux, soudain c’est l’explosion. Le navire est pulvérisé, une de ses ancres sera retrouvée à plus de trois kilomètres. Tous les quais sont rasés, des incendies se déclarent, une vague balaie les décombres. Le bilan sera de 600 morts et de 3000 blessés. Trois mois plus tard, à Brest, l’ « Océan-Liberty » explose dans les mêmes circonstances complétant ainsi l’œuvre des bombardements et faisant à son tour 20 morts et plusieurs centaines de blessés.

 

 

Ces accidents ne ralentissent pourtant pas les importations. Il faut reconstruire les villes, il faut nourrir les populations tout en prélevant dans le milieu agricole l’essentiel de la main d’œuvre nécessaire. Il faut surtout fourbir les armes d’une nouvelle guerre, une guerre « froide » qui se mène d’abord sur le terrain de l’économie. La course au rendement est lancée, c’est le début des « trente glorieuses », ces années de développement productiviste qui s’achèvent aujourd’hui dans la plus grande confusion.

 

algues vertes en Bretagne.

article extrait de "S-eau-S, l’eau en danger"

 

voir aussi :

 

Nitrates : l’irrésistible ascension.

 

Les nitrates et la santé.

 

Des marées noires aux marées Vertes.

 

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2020 : article des Sciences et Avenir : https://www.sciencesetavenir.fr/nature-environnement/le-nitrate-d-ammonium-de-la-guerre-a-l-agriculture_146552

100 ans de nitrate d’ammonium, de la guerre à l’agriculture.

Le nitrate d’ammonium responsable de l’explosion d’un entrepôt dans le port de Beyrouth le 4 août 2020 mais aussi de l’usine AZF à Toulouse en 2001 a connu une genèse tortueuse.

1909 : Le chimiste allemand Fritz Haber met au point un procédé chimique de synthèse de l’ammoniac par hydrogénation du diazote (lequel représente 80% de la composition de l’atmosphère terrestre). Quoique nécessitant beaucoup d’énergie fossile, sa fabrication est peu coûteuse. Fritz Haber est appuyé par l’ingénieur Carl Bosch de la société BASF qui a acquis les droits de l’invention. Celui-ci conçoit une chaîne de fabrication industrielle sûre.

1913 : La première usine de fabrication d’ammonitrate selon le procédé Haber Bosch est inaugurée à Ludwigschaffen, siège historique de BASF. Jusqu’à cette date, le but premier du procédé est de fournir aux plantes l’azote qu’elles ne peuvent naturellement fixer. Il s’agit ainsi de suppléer à la disponibilité variable des engrais organiques provenant des effluents d’animaux. Mais la Première guerre mondiale vient tout bousculer. Le procédé Haber Bosch peut également produire des acides nitriques pour des explosifs puissants. De 1914 à 1918, toute la production de BASF a ainsi été utilisée par l’armée allemande. Fritz Haber a été honoré du prix Nobel de chimie en 1918.

1919 : Le procédé Haber Bosch fait partie des négociations d’armistice. Les alliés veulent s’emparer des brevets que les industriels allemands ont rendus inexploitables. Ainsi que le raconte le site guerredesgaz.fr, ce sont des tractations secrètes notamment avec Carl Bosch, des débauchages d’ingénieurs, des mises sous séquestre des usines BASF ont permis de diffuser à grande échelle la technologie, laquelle retrouve sa vocation agricole.

1945 : C’est principalement après la seconde guerre mondiale que les engrais minéraux vont s’imposer partout dans le monde. Le procédé Haber Bosch est à l’origine de la révolution agricole. Il permet en effet de dissocier les animaux de la culture des plantes. Les grandes cultures s’affranchissent de la proximité des élevages pour l’amendement par les effluents des troupeaux. Dès lors, les régions se spécialisent. Si aujourd’hui, la Beauce est exclusivement une terre de céréales et la Bretagne une région d’élevage, c’est donc en partie du fait d’Haber Bosch. En 2018, selon l’Union des industries de la fertilisation (Unifa) qui regroupe 50 producteurs nationaux, l’agriculture française a utilisé 2,66 millions de tonnes d’ammonitrates.

Depuis les années 1980, ce système atteint ses limites. Les pollutions des eaux de surface et de l’air par les nitrates produisent des marées vertes d’algues en Bretagne et des pollutions sévères de l’air en Ile de France.

Un des enjeux de la Politique agricole commune (PAC) en cours de discussion à Bruxelles est justement de corriger les excès et de revenir à la polyculture-élevage qui prévalait avant l’invention de Fritz Haber.

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Gérard Borvon - dans Chimie
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24 novembre 2013 7 24 /11 /novembre /2013 07:55

Les ondes électromagnétiques et la santé, quand on ne parlait pas encore du principe de précaution.

L’actualité est riche en contestation des ondes électromagnétiques, qu’elles soient issues des lignes à haute tension, des antennes radio, radar ou téléphoniques.

 

 

Pourtant il fut un temps où des médecins transformaient leurs patients en antennes afin de les soumettre à ces ondes, alors supposées bénéfiques.

 

Difficile d’imaginer, aujourd’hui, un monde sans radio, sans télévision, sans téléphone portable, sans internet, toutes techniques reposant sur l’émission et la réception d’ondes électromagnétiques.

 

Théorisées par Maxwell et observées pour la première fois par Hertz, en 1889, elles ont été considérées comme l’un de ces fabuleux cadeaux apportés à l’humanité par la fée électricité.

Electricité et médecins.

 

A chaque étape de son développement, l’électricité a éveillé l’intérêt de médecins, persuadés qu'un tel fluide ne pouvait qu’être bénéfique au traitement de leurs patients.

 

William Gilbert (1544-1603), qui a inventé le mot "électricité" à partir du mot grec "elektron" qui désignait l’ambre, était lui-même médecin. En effet, l’ambre faisait encore partie de l’arsenal thérapeutique de son temps et, même si son efficacité était déjà contestée, l’idée d’utiliser ce "fluide électrique" obtenu par le frottement le l’ambre mais aussi de corps aussi ordinaires que le verre et le soufre, était tentante.

 

Des machines électriques ont été construites dont l’une chassait la précédente dans le cabinet du médecin.

 

En l’année 1885, la revue La Nature décrit l’installation d’un concentré de machines électriques supposées soigner les patients de l’hôpital de la Salpêtrière à Paris.

 

 

Le docteur Romain Vigouroux (1831-1895) qui officiait dans ce service pouvait ainsi "traiter", à la chaîne, 200 personnes par séance.

 

Notons ici que bains électriques et piqures électriques étaient administrés sous forme de courant continu, négatif ou positif suivant l’imagination du praticien. (Voir)

 

 

Bientôt, les courants alternatifs de haute fréquence mis au point par Tesla, et les ondes électromagnétiques émises par les circuits parcourus par ces courants, allaient trouver de nouveaux adeptes.

Tesla et les courants de hautes fréquence.

 

Dans une communication faite en mai de 1891, Nicolas Tesla décrivait le procédé d’obtention de ces ondes et quelques unes de leurs propriétés.

 

 

La Nature 1891

 

L’une, en particulier, était spectaculaire. En tenant, à proximité de l’émetteur, un tube contenant un gaz raréfié, on voyait celui-ci s’illuminer alors que ses extrémités n’étaient reliées à aucun conducteur.

 

 

La Nature 1892

Reproduction de l’expérience de Tesla.

Un siècle plus tard, l’expérience est régulièrement répétée avec un tube d’éclairage au néon à proximité des lignes à haute tension, prouvant ainsi l’existence d’un champ électrique notable dans leur voisinage . Ce qui, en général, n’est pas pour plaire aux riverains.

 

Darsonval et la "Darsonvalisation"

 

Jacques Arsène d’Arsonval (1851-1940) est médecin et électricien. Concepteur du premier téléphone homologué par le minsitère des PTT en France, il est le fondateur en 1894 de l’Ecole Supérieure d’Electricité et, dans le même temps, membre de l’Académie de Médecine.

 

Il met au point une méthode thérapeutique au moyen des courants de haute fréquence qui prendra le nom de "Darsonvalisation" (voir dans La Nature, 1894-1). Celle-ci est décrite dans l’ouvrage de son collègue H. Bordier,précis d’électrothérapie, dont il écrit la dédicace.

 

Dans l’un des dispositif, utilisé par le docteur Bordier, le patient est placé au coeur même de ce qui peut être considéré comme un émetteur d’ondes électromagnétiques de haute fréquence.

 

 

Pour répondre aux inquiétudes des populations soumises aux ondes électromagnétiques on trouve toujours, aujourd’hui, une "commission d’experts" pour nous affirmer que ces effets sont imaginaires.

 

D’Arsonval, quant à lui s’emploie à vouloir prouver que, bien au contraire, les effets sont réels et spectaculaires. Il combat en ce sens l’opinion de ses confrères qui, dit-il, s’ils "n’osent plus contester les vertus curatives de l’électricité, en donnent volontiers encore une explication qui en constitue la négation détournée - Dans la plupart des cas, disent-ils, l’électricité guérit par suggestion.

 

Il est à remarquer qu'aujourd'hui c'est encore la "suggestion" qui est mise en avant pour expliquer les maux des personnes se disant électrosensibles par ceux qui en contestent la réalité.

 

Mais pour en revenir à D'Arsonval, cette objection spécieuse n’est plus soutenable, déclare-t-il. "Pour la réfuter, il fallait montrer par des preuves objectives, de nature exclusivement physique et chimique, que le fonctionnement de la machine animale est profondément modifié par certaines formes de l’énergie électrique."

 

Le docteur Bordier décrit la méthode de d’Arsonval.

 

Dans l’Autoconduction " les tissus sont placés dans un champ électrique oscillant, créé par un solénoïde qui entoure de toute parts l’individu. Les tissus vivants sont alors le siège de courants induits extrêmement énergiques, grâce à la fréquence de la source électrique ; ils se comportent comme des conducteurs fermés sur eux mêmes, et sont parcourus par des courants d’induction de grande intensité."

 

La preuve "objective" d’un effet physique ?

 

" si l’on continue à soumettre, pendant un temps assez long, le sujet à l’auto-induction, on voit la peau se vasculariser et se couvrir de sueur". Par ailleurs " comme l’ont bien établi les expériences de M. d’Arsonval, à l’aide de sa méthode calorimétrique, aussi précise qu’élégante, les courants de haute fréquence augmentent la quantité de chaleur produite par l’homme et les animaux soumis à leur action."

 

Sur le plan physique, l’observation n’a rien d’étonnant. Les fours à micro-ondes sont l’exemple même des effets possibles de tels courants poussés à leur extrême. Il se dit d’ailleurs que l’ingénieur Percy Spencer, qui a inventé les fours à micro-onde, a eu cette idée alors qu’il travaillait à la construction de magnétrons, éléments des antennes des radars. Etant à proximité d’un radar en activité, il constata qu’une barre chocolatée avait fondu dans sa poche. Plus tard il fera éclater des pop-corns et cuire un oeuf à proximité de la même antenne.

 

Sans aller jusqu’à cuire son patient, une action thermique de "l’antenne Darsonval" est donc constatable mais pour le reste que peut-on guérir par une telle méthode ?

 

Tout ! Et particulièrement les maladies "nerveuses" qui sont "à la mode" de l’époque et font le bonheur des Charcot, Freud et autres thérapeutes. Nous n’en donnerons pas ici le détail.

 

Les modes changent rapidement et bientôt une spectaculaire panacée envahira les cabinets des médecins. Des ondes produites par une simple ampoule à vide et capables de traverser le corps humain : les rayons X !

 

(voir : Les Rayons X et les rayonnements radioactifs, quand on ne parlait pas encore de principe de précaution..

 

Pour autant la médecine décrite comme "électrothérapie" fera encore le bonheur de nombreux médecins.

 

Une installation de Darsonvalisation, La Science et la Vie 1916.

voir aussi :

La maison de la rue Blanche du docteur Félix Allard

 

__________________________________________________________________________

 

1937 : l'ondorium du docteur G.Lièvre.

Extrait :

L'application des ondes hertziennes au traitement de certaines maladies n'a rien de mystérieux. Elle découle tout naturellement de l'action physiologique de ces Une lampe de 4.000 watts. ondes sur l'organisme humain. Placez un sujet quelconque dans un champ oscillant : vous observerez immédiatement l'activation du cours du sang, la régularisation et l'abaissement de la tension artérielle, l'augmentation d'amplitude des pulsations cardiaques, la multiplication et l'enrichissement des globules du sang. En même temps le fonctionnement des glandes à sécrétion interne, dont vous connaissez le rôle prépondérant sur l'équilibre de notre santé et même sur la forme de notre corps, s'active et se régularise. Et tout cela sans le moindre danger...

LA FIÈVRE ARTIFICIELLE : La plus remarquable de ces applications, tant par la gravité des maladies auxquelles elle s'adresse que par les résultats qu'on en obtient, est, sans conteste, la production de la fièvre artificielle. » Depuis longtemps déjà les médecins cherchaient à guérir certaines maladies par la fièvre de choc. Il faut bien savoir en effet que, loin d'être en elle-même une maladie, la fièvre est au contraire l'expression de la lutte de l'organisme contre la maladie. Il devait donc tout naturellement venir à l'esprit du médecin de créer artificiellement une réaction salutaire. » C'est ainsi que, pour combattre la paralysie générale, le tabès, la sclérose en plaques, la maladie de Parkinson et d'autres infections graves, les médecins employèrent d'abord l'inoculation de la malaria ou l'injection de certains produits chimiques. Mais, si ces procédés donnaient déjà des résultats intéressants, ils n'allaient pas sans le grave inconvénient de lâcher à l'aveugle dans la circulation des produits dont le médecin n'était plus le maître. Aussi, dès que parurent les ondes courtes, pensa-t-on à les utiliser comme agent provocateur de la fièvre artificielle. » Et, d'emblée, disparurent tous les inconvénients qui viennent d'être signalés. » De sorte que la médecine possède maintenant, grâce aux ondes courtes, un moyen simple et sans danger de diriger et de doser comme elle l'entend cette réaction bienfaisante que constitue la fièvre artificielle.

 

 

 

 

Article du Figaro 1937

Et aujourd’hui ?

 

La Darsonvalisation a encore ses adeptes :

 

 

Voir, par exemple, cette publicité : L’Equilios est un générateur d’ondes électromagnétiques pulsées à haute fréquence de dernière génération.

Cette action électromagnétique fut aussi appelée “darsonvalisation” et utilisée jusqu’au début des années 50. Elle tomba en désuétude avec l’avènement des grands laboratoires pour renaître ensuite avec l’Equilios.

 

Avec toujours les mêmes propositions miracles des marchands de "pseudo-science".

 

Que dit la législation ?

 

INRS :

Imperceptibles, les champs électromagnétiques peuvent avoir des effets sur la santé de l’Homme. Il est donc important de rappeler quelques notions afin d’évaluer le risque lié à l’exposition aux champs électromagnétiques au poste et dans l’environnement de travail. Cette évaluation sert de base pour la mise en place de mesures de prévention permettant de réduire les expositions professionnelles.

 

Réglementation et risques liés aux champs électromagnétiques :

 

Voir aussi sur le site de la société française de radioprotection :

 

Radiosensibilité : variabilité individuelle et tests prédictifs

et son club histoire

 

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Gérard Borvon - dans Histoire de l'électricité
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24 novembre 2013 7 24 /11 /novembre /2013 07:30

First International Exposition of Electricity, Paris, 1881.

The first International Exposition of Electricity in Paris ran from August 15, 1881 through to November 15, 1881 at the Palais de l’Industrie on the Champs-Elysees.

 

It served to display the advances in electrical technology since the small electrical display at the 1878 Universal Exposition. Exhibitors came from the United Kingdom, United States, Germany, Italy and Holland, as well as from France.

From Wikipedia, the free encyclopedia

 

 

This show was a great stir. The public could admire the dynamo of Zénobe Gramme, the incandescent light bulbs of Thomas Edison, the Théâtrophone, the electric tramway of Werner von Siemens, the telephone of Alexander Graham Bell, an electrical distribution network by Marcel Deprez, and an electric car by Gustave Trouvé.

 

The first International Congress of Electricians.

 

As part of the exhibition, the first International Congress of Electricians, which met in the halls of the Palais du Trocadero, presented numerous scientific and technical papers, including definitions of the standard practical units volt, ohm and ampere.[1]

 

George Berger was the Commissioner General. Aside from the provision of the building by the French government, the exhibition was privately financed. Organizers would donate profits to scientific works in the public interest.

 

Adolphe Cochery, Minister of Posts and Telegraphs of the time, had initially suggested that an international exposition should be held.[2]

 

Among the exhibits were :

 

Apparatus for production and transmission of electricity, natural and artificial magnets, and compasses, devices used in the study of electricity, many applications of electricity (sound, heat, light, electroplating, electrochemistry, signage, power,industrial applications, agricultural and domestic), lightning, old instruments in connection with electricity.

 

The Edison dynamo.

Electric lighting was one of key developments on display at the exposition, with up to 2500 electric lamps in use. Comparative testing of Edison, Swan, Maxim, and Lane-Fox incandescent lamps were conducted by William Crookes to establish the most efficient form of lamp.[3]

A : Edison lamp.

B : Maxim lamp.

C : Swan lamp

Using the described Théâtrophone apparatus, visitors could hear the live opera two kilometres away.


The Théâtrophone

References

 

* CNAM (ed.). "Exposition internationale d’Électricité". Retrieved Aug 16, 2008.

 

* Gérard Borvon, Histoire de l’électricité, de l’ambre à l’électron, Vuibert, 2009, ISBN 978-2-7117-2492-5

 

* (1) a b K. G. Beauchamp, Exhibiting electricity IET, 1997 ISBN 0-85296-895-7, pp.160-165

 

* (2) Walker, George (1881). Consular reports, Issues 4-8,United States. Dept. of State, 1881. United States Dept of State. p. 253.

 

* (3) Proceedings of the Institution of Electrical Engineers, Volume 11, page 230


External links

 

* Gérard Borvon (2009-09-12). "Histoire de l’électricité. L’exposition Internationale d’électricité de 1881, à Paris".

 

* 1881 : first international congress of electricians, first international electrical units system.

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Gérard Borvon - dans English
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23 novembre 2013 6 23 /11 /novembre /2013 10:40

William Gibert, le premier électricien.

Vingt siècles nous séparent de Thalès, le premier à avoir cité les propriétés attractive de l’ambre et de l’aimant naturel.

 

La science grecque qui s’était réfugiée dans l’Egypte d’Alexandrie a trouvé ses héritiers chez les lettrés arabes. L’Europe s’éveille du " moyen âge ", cette longue succession de siècles traditionnellement, et souvent injustement, décrits comme ceux du plus profond obscurantisme.

Il n’était pas sans danger, au cœur du 13ème siècle, de s’intéresser de trop près aux propriétés attractives de l’ambre ou de l’aimant. Le Franciscain Roger Bacon (1214-1294), considéré comme l’un des premiers expérimentateurs médiévaux, en a fait la douloureuse expérience. Ses pratiques ayant été dénoncées et condamnées, il connut de longues années d’emprisonnement. Certains de ses confrères n’ont pas eu la même chance, leur carrière et leurs écrits ont fini sur les bûchers de l’Inquisition.

 

Nous sommes donc parvenus au cœur de la " Renaissance ". Une nouvelle liberté règne dans les arts et les lettres. On peut à nouveau s’intéresser aux phénomènes attractifs sans être soupçonné de commerce avec le diable. William Gilbert (1544-1603), médecin de la reine Elisabeth d’Angleterre, a décidé de s’y employer. Sous le titre " De Magnete " (au sujet de l’aimant), il publie les résultats de l’étude approfondie du magnétisme à laquelle il s’est consacré. Il y traite également de l’attraction de l’ambre jaune frotté. A cette occasion il forge le mot " électrique ".

 

 

Buste de William Gilbert dans la bibliothèque du Trinity College à Dublin.

 

Comment aurait-il pu imaginer que la rigueur de sa conduite expérimentale et la clairvoyance de ses conclusions allaient, non seulement, ouvrir une voie royale à une nouvelle branche du savoir, mais aussi, révolutionner la civilisation humaine dans son ensemble.

 

Gilbert a suivi, à Cambridge, les études classiques d’un étudiant en médecine. Mathématiques et astronomie, dialectique, philosophie, physique aristotélicienne, métaphysique et éthique occupent ses quatre premières années. Les études médicales par elles-mêmes consistent pour l’essentiel en lectures de Galien et de ses commentateurs. Le médecin grec qui avait structuré, à Rome, au deuxième siècle de notre ère, la théorie des quatre "humeurs" (sang, phlegme, bile jaune et bile noire) et des quatre "tempéraments" (sanguin, phlegmatique, colérique et mélancolique), est encore la seule autorité reconnue par le Collège Royal des Médecins. Tout se passe comme si aucune observation, aucune technique nouvelle, n’était venue enrichir l’art de guérir depuis plus de dix siècles. Gilbert refuse un savoir ainsi figé. Il complète donc ses études de façon autodidacte. Avant même d’obtenir son doctorat, en 1569, il a commencé à étudier les propriétés de l’aimant.

 

Le nouveau médecin crée un cabinet à Londres au milieu de l’année 1570. Il se fait rapidement une clientèle dans l’aristocratie et les milieux intellectuels de la capitale et devient un membre influent du collège des médecins. En parallèle, il poursuit ses études particulières avec beaucoup « de peine, de veilles et de dépenses ». Deux livres sont issus de ce travail. Le plus remarquable, « De Magnete », paraît en 1600. Année heureuse pour son auteur ! Il est, au même moment, choisi comme médecin attitré de la reine et promu à la présidence du Collège Royal de Médecine.

 

Naissance de l’électricité :

 

Comme son titre l’indique, De Magnete, est essentiellement consacré à l’aimant, c’est à dire au minerai que nous désignons aujourd’hui par le terme d’oxyde magnétique et qui est aimanté de façon naturelle. L’ouvrage est une bonne synthèse des connaissances du moment. Il accrédite l’idée que la terre est, elle-même, un énorme aimant. Nous en reparlerons.

 

Pour le moment, l’aspect de l’ouvrage qui mérite notre intérêt immédiat réside ailleurs. Il est contenu dans le long chapitre consacré à l’ambre. Ce faisant, Gilbert vise un objectif : il souhaite établir, de façon sûre et définitive, la différence entre l’attraction de l’ambre et celle de l’aimant.

 

Ce travail était de la première urgence. La tradition confondait régulièrement ces deux types d’action. Thalès, le premier, avait été cité comme « communiquant la vie aux choses inanimées » en utilisant aussi bien l’ambre que l’aimant. Pourtant les différences ne pouvaient que s’imposer à qui décidait de se fier à l’observation plutôt qu’aux seuls textes hérités des anciens.

 

Gilbert n’était pas le premier à avoir insisté sur ces différences. Au milieu du 16ème siècle l’Italien Girolamo Cardano, que nous désignons en France sous le nom de Jérôme Cardan, en avait déjà établi une première liste. Cardano était lui-même médecin, la poudre d’aimant naturel, comme celle d’ambre, faisait vraisemblablement partie des remèdes qu’il proposait à ses patients.

 

Cardano trouvait cinq comportements différents à l’ambre et l’aimant. Nous en retiendrons trois :

 

1) L’ambre attire toutes sortes de corps. L’aimant n’attire que le fer.
 

2) L’action de l’ambre est provoquée par la chaleur et le frottement, celle de l’aimant est permanente.
 

3) L’aimant n’attire que vers ses pôles. L’ambre vers n’importe quelle partie frottée.

 

Gilbert reprend ces propositions à son compte. Il y ajoute deux observations :

 

1) Une surface mouillée ou une atmosphère humide supprime l’effet de l’ambre. Ce qui n’est pas le cas pour l’aimant.
 

2) la propriété attractive de l’ambre, contrairement à celle de l’aimant, appartient à une grande variété de substances.

 

Au regard de l’histoire de l’électricité, c’est naturellement cette dernière observation qui est la plus remarquable.

 

L’électricité est une propriété générale de la matière.

 

Gilbert savait déjà, après avoir lu les auteurs grecs, que l’ambre n’était pas le seul corps présentant des propriétés attractives. Le diamant, autre parure des hommes et des dieux, en était lui-même pourvu. La question se pose donc tout naturellement : peut-on élargir encore la liste des corps présentant la propriété qu’il désigne par le terme " électrique " ? Ce mot, forgé par Gilbert en référence à l’ambre, aura, comme nous le savons, une belle carrière.

 

Guidé par une intuition encore influencée par la tradition, Gilbert commence donc ses investigations par les gemmes et les pierres précieuses.

 

Pour s’aider dans sa recherche il utilise un instrument inspiré de son étude du magnétisme : une aiguille métallique d’une dizaine de centimètres montée sur un pivot. N’importe quel métal convient. Le cuivre, par exemple, ou encore l’argent. Le fer conviendrait également, mais mieux vaut l’écarter si on souhaite éviter toute confusion avec le magnétisme : un aimant n’a aucune action sur une aiguille de cuivre ou d’argent. Ce " versorium ", comme Gilbert le nomme, est un détecteur très sensible. Il permet de mettre en évidence des attractions qui resteraient cachées si on ne cherchait à attirer que des bouts de ficelle ou de papier posés sur une table. Gilbert établit ainsi une liste d’au moins 23 corps " électriques ".

 

Les plus humbles se révèlent, souvent, être les plus actifs. Deux en particulier se distinguent : le soufre et le verre. Quoi de plus banal que ces deux matériaux ? Pourtant ils se montrent bien plus efficaces qu’une boule d’ambre de belle taille. Ils le sont à tel point qu’on s’étonne de constater qu’il aura fallu vingt siècles avant qu’on en prenne conscience.

 

On mesure l’obstacle dressé, sur le chemin de la connaissance par la valorisation mythique de l’ambre. Comme si l’idée même de chercher dans des matières ordinaires la propriété attractive avait pu paraître sacrilège. Après Gilbert, le verre, le soufre deviendront les matériaux expérimentaux de choix.

 

Mais n’oublions pas que l’objectif était de mettre en évidence les natures différentes de l’attraction magnétique et de l’attraction électrique. Il était donc atteint au-delà de toute espérance. D’un côté il existe bien une propriété qu’on ne rencontre que dans la "pierre d’aimant" ou, de façon temporaire, dans l’acier mis au contact d’un aimant. De l’autre il est déjà possible de dresser une liste de plus de vingt corps qui, frottés, peuvent manifester la propriété attractive de l’ambre.

 

Avec le recul, cette distinction pourrait apparaître comme un obstacle sur la route qui, deux siècles plus tard, mènera à la fusion des deux disciplines et à la naissance de l’électromagnétisme. En fait, cette séparation temporaire doit être considérée comme une première étape essentielle. En laissant les deux savoirs se développer de façon parallèle on a permis leur épanouissement. C’est le lent cheminement qui a mené de l’ambre à la " bouteille de Leyde " puis à la " pile de Volta " qui a permis de produire les courants électriques qui alimenteront bientôt les électroaimants.

 

Si on doit reconnaître à Gilbert le mérite d’avoir étayé la distinction entre "électrique" et "magnétique", nous lui devons par dessus tout d’avoir su " banaliser " la propriété attractive de l’ambre et d’en avoir gommé le caractère " magique ". D’avoir, à la fois, ouvert la voie d’une nouvelle discipline et de l’avoir baptisée.

 

Gilbert meurt trois ans après la publication de son ouvrage sur le magnétisme. Il n’aura pas eu le temps d’écrire celui qui serait venu le compléter et qui aurait pu s’intituler : "Au sujet des corps électriques".

voir : https://archive.org/details/williamgilbertof00gilb/page/74/mode/2up

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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"

 

JPEGVoici 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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Gérard Borvon - dans Histoire de l'électricité
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23 novembre 2013 6 23 /11 /novembre /2013 10:19

L'ambre et l'électricité.

Par Gérard Borvon

 

Thalès (625-547 av JC), grec de la ville de Milet, à la fois physicien, astronome et géomètre, est traditionnellement désigné comme le premier électricien. C’est par Aristote et Hippias que nous apprenons qu’il « communiquait la vie » aux choses inanimées au moyen de l’ambre jaune désigné sous le terme grec « ήlectron », êlektron, transcrit par le latin electrum et qui est à l’origine du mot électricité.

 

Communiquer la vie aux êtres inanimés…dès sa naissance l’électricité s’entoure de mystère.

 

L’ambre

 

 

Un rapide coup d’œil sur un dictionnaire contemporain nous apprend que l’ambre est une " résine dure et cassante, dont la couleur varie du jaune pâle au rouge et dont on fait des colliers, des articles pour fumeurs, etc.… ". La photographie qui accompagne ce texte nous montre un insecte prisonnier d’une pierre blonde à la transparence de cristal.

 

L’ambre, matière mythique de la Grèce antique, a conservé, encore aujourd’hui, une place importante dans l’artisanat du sud méditerranéen. Il alterne sur les colliers et les bracelets avec le corail et les perles d’argent filigrané. On pourrait croire ce minéral, comme la rose des sables, mûri au soleil du désert.

Pourtant l’ambre nous vient du froid.

 

Depuis des millénaires, les habitants des côtes de la Baltique recueillent ce don précieux de la mer, déposé sur le sable après chaque tempête. Son origine est-elle marine ou terrestre ? Depuis l’antiquité jusqu’à la fin du 18ème siècle, de longues controverses se succèdent avant qu’il soit admis que l’ambre est une résine fossilisée.

 

Il y a 40 à 50 millions d’années, dans une période que les géologues désignent par le nom d’Eocène, un climat tropical régnait sur l’Europe et la Scandinavie. Les pins producteurs de la résine, source de l’ambre, poussaient au milieu de palmiers dattiers, de séquoias, de thuyas, de cyprès, de cèdres et de la plupart des feuillus que nous trouvons encore dans nos contrées : chênes, hêtres, châtaigniers. Des nuées de moustiques, de mouches, de guêpes emplissaient l’air de leurs bourdonnements. Les fourmis, les scarabées, les scorpions grouillaient sous la mousse. Tout ce petit peuple venait s’engluer dans la résine encore fraîche. Au printemps, les magnolias et les rhododendrons fleurissaient au-dessus des tapis de genévriers et, même, de théiers qui poussaient là où le sol n’était pas inondé. L’eau, en effet, était partout présente. C’est elle qui a protégé la résine d’une oxydation qui l’aurait détruite. Cette eau alimentait des fleuves qui concentraient l’ambre à leurs embouchures, créant ainsi de riches dépôts.

 

Puis le climat s’est refroidi. Les glaciers qui ont recouvert l’Europe du Nord, ont transporté et déposé ces terres sédimentaires. L’ambre s’y trouve encore aujourd’hui. Quand, par chance, les gisements bordent les mers actuelles, l’érosion libère les blocs. La densité de l’ambre étant très peu supérieure à celle de l’eau de mer, les courants et les tempêtes l’amènent facilement sur les plages où il est commode de le pêcher.

Une matière attirante

 

Douce, chaude au toucher, écrin mystérieux d’insectes étranges, douée du don extraordinaire d’attraction à distance, cette pierre a certainement provoqué chez nos plus anciens ancêtres, la fascination qui est encore la nôtre.

 

Un morceau d’ambre perforé âgé de 30 000 ans, sans doute un talisman, est considéré comme le premier objet de cette matière associé à l’homme. Des ours, des chevaux sauvages, des sangliers, des élans y ont été façonnés par les hommes qui habitaient le Nord de l’Europe 7000 ans avant notre ère. Les agriculteurs du néolithique qui peuplaient les mêmes régions trois mille ans plus tard, se faisaient enterrer avec des colliers et des amulettes d’ambre. Durant les deux millénaires suivants, l’ambre se répand peu à peu dans toute l’Europe, jusqu’à la Méditerranée. Par les mêmes voies circulent le cuivre et l’étain qui feront s’épanouir les civilisations de l’âge du bronze.

 

A cette époque, de véritables routes commerciales sillonnent l’Europe.

 

Depuis le Jutland, elles prennent la route de l’Elbe ou celle du Rhin et du Rhône. De la Baltique orientale elles descendent l’Oder et la Vistule pour rejoindre la Méditerranée à travers la mer Noire. Une route maritime existe également qui descend de la Mer du Nord à travers la Manche et contourne l’Espagne pour rejoindre la Méditerranée.

 

 

Les routes de l’ambre. ( Voir la vidéo sur ARTE )

Les tombes sous Tumulus des princes et princesses de l’âge du bronze fouillées dans le sud de l’Angleterre et sur les rivages des côtes armoricaines nous ont transmis de fabuleux trésors. L’ambre s’y associe à l’or pour exalter la puissance de leurs propriétaires.

 

En Grèce, l’ambre de la Baltique arrive vers 1600-1500 avant J-C. Les tombes de cette époque trouvées à Mycènes en contiennent des centaines de perles qui semblent avoir été importées déjà taillées. Peu de temps après, on trouve ce même ambre en Egypte dans les tombeaux royaux. Ce commerce semble avoir été la spécialité des Phéniciens. Il a fallu attendre le 4ème siècle avant J-C pour que Pythéas, grec de la colonie de Marseille, nous donne le récit de son voyage vers les mers de la Baltique où il aurait lesté son navire par des blocs d’ambre.

Les larmes des Héliades.

 

Dans la mythologie grecque, l’ambre est de nature divine. Ce sont les rayons d’Hélios, dieu du soleil, pétrifiés quand l’astre s’enfonce dans les flots. Ce sont les larmes des Héliades, nymphes mortelles, qui pleurent, chaque soir, la mort de leur frère Phaéton.

 

Phaéton, fils d’Hélios, avait obtenu la permission de conduire le char du soleil. Hélas, il ne sut pas maîtriser les chevaux ailés de l’attelage. Celui ci se rapprocha de la terre. Des montagnes commencèrent à brûler, des incendies dévastèrent les forêts, la sécheresse gagna de vastes zones qui devinrent des déserts. Zeus, dans sa colère, lança sa foudre sur Phaéton et le fit s’abîmer dans les flots du fleuve Eridan (souvent associé au Pô, l’une des voies d’entrée de l’ambre mais désignant également les mers bordées par le pays des celtes et des germains). Accourues sur les rives du grand fleuve, les Héliades, sœurs de Phaéton, restèrent inconsolables. Les dieux, par compassion, les transformèrent en peupliers pour qu’elles puissent éternellement accompagner de leurs pleurs, la disparition du soleil couchant. Leurs larmes, figées en perles dorées, deviennent la plus belle parure des femmes grecques.

 

Rubens. Chute de Phaeton

Les noms de l’ambre.

 

"êlektron", tel est donc le nom qui nous vient des grecs. Pour désigner l’ambre, les latins nous ont transmis le terme de succin (succinum), dérivé de sucus (jus, sève). Le mot "ambre", quant à lui, pourrait provenir d’une suite de traductions malheureuses. Les Arabes désignaient par Haur roumi (peuplier romain) l’arbre dont ils considéraient la sève comme source du succin. Ce mot transformé en "avrum" par les traducteurs latins des auteurs arabes aurait été confondu avec "ambrum" qui désignait l’ambre gris, "anbar" en arabe. L’ambre gris, concrétion odorante qui se forme dans les intestins des cachalots et qui sert en parfumerie, n’a cependant rien de commun avec l’ambre jaune. Seul le nom les confond en français comme en espagnol (ambar) ou en anglais (amber).

 

L’allemand utilise le mot "bernstein" qui évoque une "pierre qui brûle". Les populations nordiques rencontrées par Pythéas étaient, en effet, réputées pour utiliser l’ambre comme combustible. Les slaves utilisent le mot gentar ou jantar signifiant amulette. Le mot « goularz » du breton armoricain pourrait évoquer la lumière (goulou) et serait, dans ce cas, proche du mythe grec.

 

Chaque langue exprime, ainsi, l’un des aspects du mythe de l’ambre : celui d’une pierre de soleil ou de lumière, celui d’une pierre qui attire, celui d’une pierre qui protège, celui d’une pierre qui guérit. L’ambre n’a laissé aucun peuple indifférent.

 

Mais que nous rapportent les auteurs grecs en dehors du mythe ? Peu de choses en vérité. Ils savent, au mieux, que l’ambre attire mais n’indiquent pas toujours qu’il faut d’abord le frotter.

 

Le phénomène reste donc très superficiellement étudié. Rien n’évoque le début d’une pratique ou d’une réflexion qui s’apparente à un comportement "scientifique". Contrairement à la chimie, qui peut se réclamer d’une tradition remontant aux origines mêmes des civilisations humaines, la science électrique n’a pas de véritable préhistoire.

Le long sommeil de l’ambre.

 

L’amélioration des transports, alliée à la richesse des gisements, fait perdre progressivement à l’ambre sa valeur marchande. Inévitablement, son caractère « magique » s’en trouve amoindri. Il se prolonge cependant sous la forme des propriétés médicinales qui lui sont attribuées.

 

Les colliers de perles d’ambre gardent particulièrement toute la faveur des guérisseurs. On trouve couramment dans la littérature académique du 18ème siècle, la mention de colliers portés pour guérir des migraines, des maladies des yeux ou de la gorge. Un ouvrage d’archéologie publié au début du 20ème siècle décrit ces colliers talismans portés par certaines familles bretonnes du Morbihan. L’auteur les imagine issus des tumulus, ces "roches aux fées" ou ces "cavernes du dragon" si souvent visitées par leurs ancêtres.

 

Un morceau d’ambre est, encore aujourd’hui, donné à mâcher aux enfants des rives de la Baltique pour les soulager des maux de dents. Notre siècle semble être celui où les vieux mythes sont réactivés. L’ambre est revenu au centre d’un commerce qui se pare des vertus de l’ésotérisme. On peut acheter sur internet les colliers qui feront courir aux bébés des risques d’accident que la simple sagesse devrait conduire à éviter.

De l’ambre au succin.

 

De façon plus académique, l’ambre, sous le nom de succin est à la base d’une foule de remèdes préparés par les apothicaires jusqu’à la fin du 18ème siècle et peut-être même au-delà. On peut l’utiliser sous forme de poudre mais aussi en solution. Témoin cette recette ramenée de Copenhague en 1673 par Thomas Bartholin, correspondant de l’Académie des Sciences de Paris : " faire brûler en cendres du sang et une peau de lièvre dans un vaisseau neuf, la lessive de ces cendres bien chaude dissout, dit-on, le succin qu’on y jette". Un remède préparé avec de tels raffinements devait nécessairement être efficace.

 

Si l’on en croit la liste des maux qu’il est supposé guérir, le succin serait effectivement une véritable panacée. Une telle universalité ne peut, cependant, qu’alerter un esprit critique. Des médecins scrupuleux la mettent en doute. Par exemple M.J Fothergill, du collège des médecins de Londres qui considère, dans un article publié en 1744, que seul le « préjugé » en a maintenu l’usage en médecine et plaide pour une entreprise d’assainissement de la science médicale : "Si des personnes habiles et expérimentées voulaient consacrer leurs loisirs à nous instruire de l’inefficacité des méthodes et des remèdes semblables à celui-ci, la Médecine serait renfermée dans des bornes plus étroites".

 

Même si on trouve, encore aujourd’hui, l’acide "succinique" dans la liste de nos produits pharmaceutiques, le succin a certainement un intérêt thérapeutique limité. Par chance, cependant, sa présence prolongée dans les officines des pharmaciens et dans les cabinets des médecins, aura eu le mérite de le sauver de l’oubli.

 

C’est donc un médecin, William Gilbert qui, au 17ème siècle, saura étudier les propriétés attractives de l’ambre avec le nouveau regard de la science naissante et pourra, mieux que Thalès, prétendre au titre de "premier électricien".

 

Voir : William Gibert, le premier électricien.

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"

 

 

JPEGVoici 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.

Lire aussi :

 

Science et magie semblent deux adversaires irréconciliables. A y regarder de près elles peuvent aussi s’alimenter l’une et l’autre.

 

L’observation et l’analyse de pratiques magiques aboutit parfois à des découvertes scientifiques.

 

La magie se colore à son tour du vocabulaire et du prestige de la science pour renforcer et étendre son territoire.

 

Ce va-et-vient est particulièrement visible dans le domaine de l’électricité et du magnétisme. Nous essaierons de le mettre en lumière à différents moments du développement de ces sciences.

 

Premier exemple : l’ambre.

L’ambre entre science et magie.
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