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15 février 2018 4 15 /02 /février /2018 20:23

L'observation du dégagement "d'esprits" lors de la distillation de bois a été signalée, dès la fin du 17ème siècle par plusieurs scientifiques. Nous citerons à nouveau Stephen Hales et sa Statique de Végétaux (1735). Considérant que l'air fournissait l'essentiel de la matière des plantes, il avait entrepris d'en distiller une multitude. Exemple : un morceau de chêne.

 

"Un demi pouce cubique ou 135 grains d'un cœur de chêne fraichement coupé d'un arbre vigoureux et croissant, produisit 128 pouces cubiques d'air ; c'est-à-dire, une quantité égale à 216 fois le volume du morceau de chêne".

 

Comme il le souhaitait, de nombreux chimistes poursuivirent ses recherches sur les "airs" dégagés dans ces distillations.

 

Philippe Lebon invente le gazogène.

 

On rapporte qu'en l'année 1791, un jeune ingénieur issu de l'école des Ponts et Chaussées, Philippe Lebon (1767-1804), ayant placé une fiole de verre contenant de la sciure de bois sur un feu vif, observa que la "fumée" qui sortait de l'orifice du flacon s'enflammait quand on en approchait une bougie.

 

L'observation n'était pas nouvelle mais l'idée d'en faire une application industrielle mit le jeune homme dans un véritable état d'exaltation. Dans la cour de la maison de son père, à Brachay en Haute-Marne, il réalisa l'équivalent d'une cornue, construite de briques et fortement chauffée par un fourneau placé au-dessous. Les vapeurs qui se dégageaient étaient conduites dans une première cuve pleine d'eau, qui y recueillait les produits solubles et les goudrons, avant de sortir à l'air libre. Les gaz, enflammés donnaient une flamme très vive. Encouragé par ce premier résultat il perfectionna sa méthode et, en 1799, obtenait un brevet "pour exploiter un système d'éclairage désigné par le terme de thermolampe". Faute d'obtenir des pouvoirs publics un soutien suffisant il décidait d'en équiper son domicile et d'inviter les Parisiens à venir le visiter.

 

Après le succès de cette publicité, une première installation industrielle était réalisée dans la forêt de Rouvray, prés du Havre. La méthode commençait à faire ses preuves quand le jeune inventeur perdait la vie dans des conditions dramatiques. Ayant été invité, en tant qu'ingénieur en chef des Ponts et Chaussées, au sacre de Napoléon 1er le 2 décembre 1804, il était assassiné en traversant ce qui est aujourd'hui les Champs Elysées mais qui était alors un espace malfamé.

 

Ainsi se terminait en France une première expérience d'éclairage au "gaz hydrogène carboné", ainsi que l'avait nommé Lebon. Elle devait nous revenir d'Angleterre quelques années plus tard mais à partir de la houille. Nous en reparlerons.

 

Gazogène à bois, le retour.

 

Le gazogène à bois, tel qu'inventé par Philippe Lebon, avait l'avantage, sur celui utilisant la houille, de ne faire appel qu'à une énergie disponible, bon marché, renouvelable et utilisable en période de pénurie.

 

Des moteurs à explosion, des véhicules, ont été équipés de gazogènes. Ils pouvaient avoir une chance de succès à un moment où "l'essence de pétrole" était encore une denrée rare.

 

Cette rareté s'est particulièrement fait sentir pendant et après les guerres du début du 20ème siècle. On retrouve alors la vertu du bois, transformé en charbon de bois, pour l'alimentation de moteurs en "gaz pauvre". En réalisant une combustion du charbon dans une atmosphère sous-oxygénée on obtient du monoxyde de carbone CO qui peut donner un mélange explosif avec l'oxygène de l'air dans le cylindre d'un moteur en se transformant en dioxyde de carbone CO2.

 

La revue La Nature de mars 1922 consacre un article au gazogène Cazes, l'un des plus célèbres de l'époque.

 

Principaux atouts avancés : sa faible consommation. Un camion de quatre tonnes de charge utile consomme "seulement" entre 80 et 100 kg de charbon de bois aux 100 kilomètres et de 75 à 100 litres d'eau pour la vaporisation et le lavage des gaz.

 

Il semble surtout intéressant pour les gros porteurs. Il équipe par exemple les tracteurs Latil. Utilisés pendant la guerre de 1914-1918 pour tracter les canons, ils ont été reconvertis dans le civil. Un tracteur Latil de 20 tonnes utilisé pour transporter du bois et équipé d'un gazogène aurait fait économiser 40 000 francs de l'époque à son propriétaire.

 

 

Tracteur Latil équipé d'un gazogène.

Collection Christian Latil

 

Les produits pétroliers, dont la France est particulièrement dépourvue, restent coûteux. Le gazogène continuera donc à apparaître comme une solution.

 

La Direction Générale des Eaux et Forêts est particulièrement intéressée à la promotion de ce système. Tous les ans, de 1921 à 1939, elle organise, avec l'Automobile Club de France, des concours et des raids de véhicules à Gazogène. En 1925, la Compagnie des Chemins de Fer de Paris à Orléans et le Comité de la Forêt du Loir-et-Cher, organisaient un "Congrès du bois et du charbon utilisés comme carburants". En 1929 c'est la Compagnie de Chemin de fer de Paris à Lyon et à la Méditerranée (PLM) qui organise à son tour à Lyon un "Congrès du carbone végétal". L'un des intervenants y expose que la production française de charbon de bois est de 300 000 tonnes dont plus de 100 000 sont exportées et affirme qu'une meilleure utilisation des bois de petit diamètre permettrait de multiplier la production par cinq. En 1936, la société Panhard fait la publicité d'une "automotrice à gazogène à charbon de bois".

 

 

 

 

On ne compte plus les initiatives pour populariser ce type de carburant. En 1937, vingt véhicules dont sept camions lourds s'affrontent sur un circuit de 1700 kilomètres à l'occasion du Rallye des Eaux et Forêts. En 1938 on dénombre 6000 véhicules à gazogène, 19 autorails, plusieurs dizaines de péniches, plus de 3000 moteurs fixes.

 

Le système fait le bonheur des colonies françaises. Jusqu'en 1950 des gazogènes fournissent la vapeur qui fait tourner les génératrices électriques qui alimentent les villes de Conakry et Abidjan.

 

La guerre de 1939-45 donne un nouvel essor aux gazogènes. A la fin du conflit, sur les 100 000 véhicules utilitaires qui fonctionnent encore en France, 89 000 sont équipés de gazogènes. On estime que pendant la période de guerre, l'utilisation du bois a permis l'économie de 1 500 000 tonnes de produits pétroliers.

 

 

Véhicule à gazogène pendant la guerre 39-45.

 

Retour aux sources ?

 

Le retour du bois-énergie se fait également sous forme de gaz mais, plutôt que d'utiliser du charbon de bois pour fabriquer du "gaz pauvre", on préfèrera la méthanisation qui, en utilisant des déchets organiques sans valeur marchande, fait travailler gratuitement des bactéries et permet une cogénération chaleur/électricité. On commence même à voir, dans certaines villes, des bus dont les moteurs utilisent le méthane issu des déchets urbains.

 

 

 

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15 février 2018 4 15 /02 /février /2018 20:07

De quand date l'usage du charbon ? Le nom est réputé être issu du latin carbo signifiant braise. Le charbon serait donc une "braise éteinte", à moins qu'une braise ne soit elle-même qu'un "charbon ardent".

 

Une chose est certaine, le charbon qui a accompagné les sociétés humaines dans leur développement matériel était ce que nous distinguons aujourd'hui comme "charbon de bois" pour le différencier de notre "charbon" contemporain qui n'était à l'origine qu'un "charbon de terre" peu valorisé.

 

L'antiquité du charbon de bois.

 

En découvrant le feu, les humains ont nécessairement découvert les braises et le charbon de bois. Le charbon des restes des foyers est d'ailleurs la meilleure façon de les dater en utilisant la propriété radioactive du carbone 14.

 

Si la cuisine ou même la poterie pouvaient se contenter de la chaleur d'un feu de bois, les débuts de la métallurgie, ou la fusion du verre, nécessitaient des températures élevées qui pouvaient plus facilement s'obtenir par un feu de charbon de bois alimenté par l'air d'un soufflet.

 

Premier "métal" utilisé par l'homme pour ses outils, ses armes, ses bijoux, le bronze, alliage de cuivre et d'étain est attesté en Egypte dès –2550. Dans la chronologie admise en Europe, les "âges du bronze" européen s'étalent des environs de –2000 jusqu'à –750, date à laquelle commence "l'âge du fer". La fonte du bronze a besoin du charbon de bois pour atteindre les températures, supérieures à 900°C, nécessaires à l'opération.

 

Quand le fer remplace le bronze, les besoins en charbon de bois s'accroissent au même rythme que celui de la diffusion de ce métal.

 

L'industrie métallurgique et la grande époque des charbonniers.

 

Nous ne détaillerons pas ici les techniques de la métallurgie, nous les avons déjà largement évoquées quand nous avons parlé de Stahl, de Lavoisier et de la querelle du Phlogistique. Notons simplement que la métallurgie est d'abord un "art du feu" qui commence par la fabrication du charbon de bois. A l'époque médiévale et jusqu'au 18ème siècle, la proximité d'une forêt était tout aussi nécessaire que celle des minerais pour que s'installent des forges.

 

La construction des meules de charbon de bois

Encyclopédie, ou dictionnaire raisonné des sciences, des arts et des métiers (1751)

 

Dans les clairières fumaient les meules, pyramides recouvertes de terre, dont il fallait mener la combustion de main de maître, pendant plusieurs journées, pour que le bois se transforme en charbon sans se consumer totalement.

 

A la fin du 18ème siècle le développement de la métallurgie crée la pénurie. Pierre-Clément de Grignon est "Maître de Forge" à Bayard sur Marne et Inspecteur Général des usines à feu sous Louis XVI. On lui attribue l'invention du mot sidérurgie. En 1775, regrettant la "perte irréparable" des forêts par des sidérurgistes incompétents, il publie des "Mémoires de Physique sur l'art de fabriquer le fer" dans le but d'y remédier.

 

"Les forêts s'appauvrissent et se détruisent par l'excès d'une consommation abusive. Quel intérêt la société n'a-t-elle pas de découvrir des moyens de conserver un bien si précieux, si nécessaire et si indispensable à nos Manufactures ? L'on y peut parvenir par une sage administration ; mais plus efficacement en économisant le charbon dans les travaux qui ont pour objet la réduction des mines (minerais) et leur métallisation, par la juste application des lois de la pyrotechnie dans la construction des fourneaux qui en consomment immensément ; puisqu'un seul fourneau consomme ordinairement en une année le produit de deux cents arpents de bois de l'âge de vingt-cinq ans : il y a en France près de six cents fourneaux de fonderie, c'est cent vingt mille arpents par an". Un arpent valant sensiblement ½ hectare, ce sont donc soixante mille hectares de bois qui disparaissent chaque année.

 

Il propose donc le plan d'un fourneau permettant d'économiser un cinquième du charbon habituellement utilisé.

 

Plan d'un fourneau économe en charbon de bois.

Grignon, Mémoires de Physique sur l'art de fabriquer le fer, 1775

 

Grignon est aussi un spécialiste en fabrication de charbon de bois. "Il en est de durs, de doux, de violents" écrit-il. Ils n'ont pas le même comportement selon qu'ils sont issus du chêne ou d'autres essences, qu'ils ont poussé sur des coteaux calcaires ou des montagnes granitiques. Le métallurgiste devra en tenir compte.

 

Mais qu'est-ce que le charbon ? Le chimiste viendra bientôt au secours du manufacturier.

 

Les chimistes et le charbon.

 

Avec Stephen Hales (1677-1761) nous avons rencontré le chimiste qui, le premier, a "distillé" du bois, des huiles et une multitude de matières organiques pour en extraire les "airs" qui, pensait-il, y étaient fixés et en constituaient la part essentielle. A la fin de cette opération, un résidu noir solide restait dans la cornue. Ce produit avait la propriété de pouvoir se consumer dans l'air sans flamme et en produisant une forte chaleur. C'est à ce corps que Hales donnait le nom de charbon.

 

Pour Macquer (1718-1784) le charbon est du "phlogistique fixé" : "une partie du Phlogistique contenu dans les matières animales et végétales, lorsqu'on fait brûler ces matières en les empêchant de s'enflammer, se joint intimement avec leur partie terreuse les plus fixes, et forme un composé qui ne peut se consumer qu'en rougissant et scintillant à l'air libre, sans jeter de flamme : on a donné à ce composé le nom de charbon".

 

Propriété essentielle de ce charbon pour l'adepte de Stahl qu'est Macquer : "il est très-propre à transmettre à d'autres substances le Phlogistique qu'il contient".

 

Lavoisier, adversaire du Phlogistique, y voit, quant à lui, un nouvel élément chimique. Contrairement à Hales et Macquer, il conservera le nom de charbon pour la matière brute ainsi nommée dans le commerce. Il désignera, dans un premier temps, par "substance charbonneuse" "le charbon dépouillé d’air inflammable aqueux, de terre et d’alcali fixe". Nous avons vu qu'il donnera ensuite à cette "substance charbonneuse" le nom de carbone.

 

Nous avons cité Stahl comme le premier à avoir noté le rôle "chimique" du charbon dans la réduction des minerais en métaux. Une observation ancienne aurait pu amener aux mêmes conclusions : celle du caractère explosif de la poudre noire et du rôle du charbon dans ce phénomène. Car, avec la métallurgie, la fabrication de poudre a été l'une des principales opérations industrielles liées au charbon de bois.

 

Lavoisier, le charbon et la poudre noire.

 

La poudre noire a été inventée en Chine et est connue pour avoir été utilisée comme arme aux alentours du 7ème siècle. Elle est réputée avoir été importée en occident par Marco Polo au 13ème siècle. C'est un mélange explosif de salpêtre, de soufre et de charbon de bois.

 

La poudre noire intéresse directement Lavoisier qui occupait la fonction de régisseur des poudres à une époque où, déjà, la science acceptait de se mettre au service de la guerre.

 

Dans un texte daté de 1793, et destiné à être publié dans l'Encyclopédie Méthodique, Lavoisier traite donc "Du charbon considéré chimiquement". Ce texte est une bonne synthèse des connaissances auxquelles il est parvenu sur le carbone et sur sa combinaison avec l'oxygène.

 

Dans cet article, qui s'adresse en priorité aux artilleurs et aux ingénieurs des manufactures de poudre, le mot "charbon" est encore utilisé, à la place de carbone. Il précise donc qu'on donne le nom de charbon "à une substance combustible noire qui reste de la distillation du bois, et en général des végétaux, ou bien qu'on en retire en les brûlant à l'air libre, et en arrêtant la combustion par suffocation".

 

La suite du mémoire traitera de la qualité des différents charbons de bois. En l'occurrence il doit combattre un préjugé. Le seul charbon autorisé pour la préparation de la poudre royale était celui réalisé avec le bois de "Bourdaine" :

"On a longtemps employé le saule, écrit-il, et on y avait été déterminé sans doute par sa légèreté et par la facilité de s'en procurer ; mais une ordonnance du Roi du 4 avril 1686 prescrit de n'employer à l'avenir que la bourdaine. La rareté de ce bois dans quelques provinces a obligé le conseil à prendre des précautions particulières pour assurer à l'administration des poudres les quantités de ce bois qui lui sont nécessaires ; mais il y a quelque lieu de craindre que le choix prescrit par l'ordonnance de 1686 n'ait pas été déterminé par des expériences assez décisives".

 

Ces expériences qui manquaient, il les réalise et après avoir testé la qualité calorifique de différents charbons, il aborde la question suivante : quel est le rôle du charbon dans la poudre noire ? La réponse nous ramène à la propriété expansive des gaz. Dans la réaction violente du carbone avec l'oxygène du salpêtre, Lavoisier explique que la rapide expansion des gaz qui en résulte, et en particulier celle du dioxyde de carbone, est responsable du phénomène d'explosion.

 

"Rien n'est plus facile d'après ce qu'on vient d'exposer que d'expliquer ce qui a lieu dans la détonation du nitre et, en général, dans toute détonation. Ce phénomène consiste dans la conversion subite et instantanée d'un corps solide en un fluide élastique aériforme"

 

Des évaluations faites des volumes gazeux obtenus, "on peut conclure, dit-il, sans rien exagérer, que le fluide élastique qui se dégage de la détonation tend à occuper à l'instant de l'inflammation un espace au moins 2000 fois plus grand que n'occupait le salpêtre".

 

La poudre n'a pas nécessairement une application militaire. Elle est utile à l'exploitation de mines et des carrières. On tentera aussi de l'utiliser dans le cylindre des premiers moteurs à "explosion".

 

Au moment où Lavoisier rédige ce mémoire ce sont d'abord les armées qui en réclament.

 

Un "rapport du comité de salut public sur la nécessité d’augmenter la fabrication d’armes, de salpêtre et de poudre, pour accroître tout à coup, dans une grande proportion, les moyens de défense de la République et d’exterminer ses ennemis", daté du 1er février 1794, se félicite d'avoir " rassemblé les hommes les plus éclairés de Paris dans la chimie et dans les arts chimiques". Un "nouvel art" de fabriquer la poudre "est sorti, disent-ils, tout entier et presque porté à sa perfection de la réunion fraternelle et patriotique ainsi que des veilles des artistes et des savants."

 

Pourtant, le savant de Paris, le plus éclairé "dans la chimie et les arts chimiques", le régisseur des poudres qui avait fait de sa fabrication un "art" industriel, mourait sur l'échafaud trois mois plus tard, le 8 mai, emporté par le tourbillon révolutionnaire.

 

L'explosion de la poudrerie de Grenelle le 31 août 1794, quelques mois après la mort de Lavoisier, fera 1000 morts. (document ministère de l'écologie)

 

Coup d'œil sur le charbon de bois aujourd'hui.

 

Pour en revenir au charbon de bois, essentiellement utilisé aujourd'hui, dans les sociétés industrialisées, pour alimenter le barbecue des jours d'été, il y a retrouvé une image plutôt sympathique. Mais serait-il menacé ? Le Journal Officiel de la République française du 20 janvier 2011 publie une question écrite d'un sénateur des Côtes-d'Or adressée à la "Ministre de l'Ecologie et du Développement Durable" au sujet de l'industrie française du charbon de bois. Son intervention, dont le but est, entre autres, de faire la promotion d'une entreprise de son département, débute par un éloge appuyé :

 

"Excellent réducteur, le charbon de bois "haut de gamme" carboépuré, conforme à la norme AFNOR, à destination de la restauration et des barbecues, est à nouveau très demandé, de même que pour la production "d'aciers écologiques ". En effet, le charbon de bois est une ressource renouvelable qui, en brûlant, libère moins de dioxyde de carbone que le charbon fossile. Le secteur du charbon de bois à usage industriel est donc en plein essor".

 

Mais alors où est le problème ?

 

Les producteurs de charbon de bois utilisent essentiellement les "dosses" des scieries. Ce sont les premières et dernières planches couvertes d'écorce et inutilisables en menuiserie. Mais voilà : avec le développement du bois-énergie, les scieurs installent des broyeurs et commercialisent ces dosses sous forme de copeaux ou de granulés. La matière première manque donc aux charbonniers.

 

Réponse prudente de la ministre, c'est "l'Europe" qui impose cette politique : "L'importance croissante du bois comme source d'énergie s'inscrit dans le plan national en faveur des énergies renouvelables établi en application de l'article 4 de la directive 2009/28/CE de l'Union européenne. Dans ce contexte qui s'impose à la France, celle-ci a fait le choix d'un développement raisonné et encadré des énergies renouvelables". Noter les prudents "raisonné" et "encadré".

 

Pour "articuler le développement des énergies renouvelables avec la pérennité des filières existantes, notamment de production de matériaux, de chimie du végétal (c'est nous qui soulignons) ou de carbonisation" la ministre annonce donc "la mobilisation de la ressource sylvicole de 21 millions de mètres cubes de bois supplémentaires à l'horizon 2020".

 

La Forêt, nouveau pétrole de la France ? "Trois tonnes de bois d'élagage équivalent à une tonne de fioul ; une tonne de bois consommée en substitution du fioul correspond à une tonne de CO2 évitée" indique une publication de l'Agence Régionale de l'Environnement de Haute-Normandie. La "mobilisation de la ressource sylvicole" équivalente, en moyenne, à une production de 12 millions de tonnes de bois ferait donc économiser 4 millions de tonnes de fioul, à comparer aux quinze millions de tonnes de fioul domestique actuellement consommés annuellement en France. Rendez-vous est pris en 2020 !

 

A noter aussi, dans la question du sénateur, la référence à la production "d'aciers écologiques" par du charbon de bois.

 

Ecologique ? On se souvient de l'Angleterre déboisée par sa sidérurgie au 18ème siècle et de Grignon, Maître de Forge, en France, déclarant en 1775 que "les forêts s'appauvrissent et se détruisent par l'excès d'une consommation abusive". On sait aussi qu'il existe, encore, des installations sidérurgiques importantes fonctionnant au charbon de bois. C'est le cas du Brésil, 9ème producteur mondial d'acier, qui reste le seul pays au monde à produire 35% de la fonte et de l'acier qui sort de ses fours, à partir de ce charbon issu, pour l'essentiel, des forêts amazoniennes ou de plantations d'eucalyptus. On estime, cependant, que 60% de ce charbon est produit par des structures "clandestines" dans des conditions sociales dégradées et dans une forêt déjà menacée par un déboisement en faveur des productions agricoles à vocation industrielle. Ce "verdissement" industriel serait-il vraiment "écologique" ?

 

N'oublions pas, cependant, que le charbon de bois est encore, avec le bois, une des sources essentielles de combustible domestique dans une large partie de la Planète. La FAO (Organisation des Etats-Unis pour l'Alimentation et l'Agriculture) nous indique que la production mondiale de bois de chauffage s’est élevée à 1 891 millions de m³ en 2011 et que près de 49 millions de tonnes de charbon de bois ont été produits la même année.

 

Deux milliards de personnes dépendent du bois comme source de chauffage. En Afrique, le bois, brut ou sous forme de charbon, représente de l'ordre de 70% de l'énergie utilisée. La consommation de charbon de bois de cette région représente 59% de la production mondiale et supplante peu à peu le bois. Cette énergie renouvelable est donc indispensable. On constate pourtant déjà qu'elle devra être exploitée avec mesure. On imagine aisément les effets, là aussi, d'une déforestation accélérée sur l'économie et l'écologie de ces pays et la nécessité d'y développer des sources d'énergies renouvelables complémentaires ou alternatives comme le recours à l'énergie solaire.

 

Quoi qu'il en soit, le bois et le charbon de bois, énergies des temps anciens, ont encore un bel avenir dans une société plus sobre et plus soucieuse de la qualité de son environnement naturel.

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15 février 2018 4 15 /02 /février /2018 19:30

 

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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.

 

Histoire du carbone et du CO2.

 

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 ?


contact : gerard.borvon@wanadoo.fr

02 98 85 12 30


L’introduction :

 

CO2, fatal ou vital ?

 

« CO2 - Élixir de vie et tueur du climat » est le titre d’une exposition présentée au musée Naturama de Aarau en Suisse à la charnière des années 2012 et 2013.

 

Élixir… le mot est fort. Il a été emprunté à l’arabe médiéval « al iksīr » désignant la liqueur d’immortalité des alchimistes ou la pierre philosophale supposée transformer le plomb en or.

 

Dans une première partie nous choisirons ce côté lumineux de l’histoire.
 

Nous découvrirons la suite de tâtonnements, de réussites et aussi parfois d’échecs, qui a fait prendre conscience de l’existence et du rôle de cet « élixir », le dioxyde de carbone et de ce joyau minéral, le carbone.

 

Tueur de climat. Qui peut encore le nier ? Et qui peut refuser de voir que la dangereuse augmentation du CO2 dans l’atmosphère, loin d’être une malédiction portée par ce gaz, est le résultat de l’emballement d’un monde industriel développé qui gaspille les ressources fossiles accumulées sur la planète au cours de millions d’années et les disperse sous forme d’objets inutiles et de polluants multiples.

 

Élixir ou poison, amour ou désamour… Le carbone et le dioxyde de carbone sont symboliques de cette chimie aux deux visages qui sont aussi ceux de la science en général.

 

D’une part, une science « pour comprendre », qui enthousiasme les scientifiques comme les esprits curieux par ses extraordinaires avancées dans la connaissance des phénomènes naturels. Une science qui donne la liberté de penser le monde en dehors des dogmes et qui, en même temps, peut apporter du confort à la vie quotidienne de chacune et chacun.

 

De l’autre côté, une science au service d’une « croissance infinie », décrétée par un système économique qui impose ses choix techniques et politiques. Une science et une technique dont les bénéfices pour la société sont de plus en plus occultés par les nuisances sociales et environnementales qu’elles provoquent.

 

Qui s’intéresse à l’histoire des sciences et des techniques ne peut échapper à ce double sentiment :

 

- L’émerveillement devant l’ingéniosité de l’esprit humain et les constructions intellectuelles et matérielles qu’il met en oeuvre pour comprendre son environnement et améliorer son cadre de vie.

 

- La lucidité devant le redoutable pouvoir des sciences et des techniques entre les mains de ceux pour qui elles représentent d’abord un outil pour posséder ou dominer.

 

À travers cette histoire du carbone et du CO2, nous n’échapperons pas à ces allers et retours.

 

Depuis l’Antiquité grecque jusqu’à Lavoisier nous suivrons une science dans laquelle nous serons tentés de ne reconnaître que la curiosité de l’enfance et l’enthousiasme de l’adolescence. Cette première partie nous apprendra ce que sont le carbone et le CO2 et comment ils contribuent à la vie sur cette planète.

 

Nous verrons ensuite une accélération extraordinaire des connaissances scientifiques et une multiplication de leurs applications techniques, au cours d’un xixe siècle qui s’achève avec les ondes électromagnétiques, les rayons X, la radioactivité, les premières automobiles, etc. Viendra ensuite le xxe siècle qui exploitera ces découvertes, pour le confort des sociétés développées, en même temps que se développeront leurs usages les plus redoutables.

 

Un développement qui amène à s’interroger sur la fonction des sciences dans nos sociétés. Car les scientifiques en font eux-mêmes le constat : alors qu’elle est depuis longtemps un indiscutable synonyme de progrès, à la fois pour les connaissances et pour la vie quotidienne, un désamour s’installe entre la science et la société.

 

C’est dans ces moments de doute qu’un retour aux sources peut faire revivre, à travers les écrits des auteurs des époques antérieures, les élans et les joies des premiers succès. Peut-être trouverons-nous également, dans ces expériences passées, des aides pour imaginer un nouvel avenir des sciences dans une société qui fonctionnerait sur d’autres bases que celles d’une croissance matérielle effrénée.

 

Note : nous avons choisi de scinder ce texte en cinq parties qui s’enchaînent mais qui pourraient également se lire de façon séparée.


 


Table des matières

 

CO2, fatal ou vital ?.

 

Première partie. D’Empédocle à Lavoisier, des quatre éléments à la naissance du carbone.

 

Au début étaient les quatre éléments. (voir)

Un modèle d’une grande puissance évocatrice.

Des quatre éléments aux quatre humeurs.

L’intermédiaire alchimique.

 

Jean-Baptiste Van Helmont, l’eau, la croissance des végétaux
et le « gas silvestre ». (voir)

L’alchimiste blasphémateur.

Les Anciens se sont trompés : il n’existe qu’un seul élément !.

Lavoisier et la contestation de la transmutation de l’eau en terre.

Au sujet du « gas silvestre » et de la naissance du mot « gaz ».

Hommage rendu à Van Helmont : l’adoption du mot « gaz ».

 

Georg Ernst Stahl, de l’élément feu jusqu’au phlogistique. (voir)

De l’alchimie à la chimie.

Du « principe sulfureux » au « principe inflammable » : le phlogistique.

Le charbon et les métallurgistes.

Un modèle diffusé par les chimistes français.

Quand Lavoisier était encore phlogisticien.

 

La course aux airs.

Stephen Hales (1677-1761). Quand l’air se transforme en pierre !. (voir)

Joseph Black (1728-1799) et l’air fixe.(voir)

Henry Cavendish (1731-1810), de l’air fixe à l’air inflammable
et autres airs factices.(voir)

Joseph Priestley (1733-1804), air fixe, air nitreux, air déphlogistiqué
et autres airs.(voir)

Les plantes ne fonctionnent pas comme prévu !.

Priestley mesure l’importance de l’observation..

Priestley et l’air fixe : poison ou remède ?.

Vraiment bizarre ?.

 

Priestley, Scheele, Lavoisier. De l’air déphlogistiqué à l’air du feu
et à l’oxygène. . . (voir)

Priestley (1733-1804), le phlogistique et l’air déphlogistiqué.

Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) et l’air du feu.

Lavoisier (1743-1794), de l’air vital au principe oxygine et à l’oxygène.

1774-1777 : l’air est un mélange de deux fluides.

1777 : le phlogistique n’existe pas.

Quand l’air vital devient « air acidifiant » : le principe oxygine.

Quand naît l’oxygène.

 

Lavoisier. De l’air fixe à l’acide crayeux aériforme
et au gaz carbonique. . . (Voir)

Quand l’air fixe devient acide crayeux aériforme..

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

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

 

De l’offensive anticarbone à la victoire de CO2. (voir)

Une réception « nuancée » de la part des académiciens français.

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

La guerre est déclarée.

Oubliez ces carbonates, ces carbures….

Et pourtant carbone, carbonique et carbonates se sont imposés.

Symboles et équations chimiques.

 

O2 et CO2 : le jour et la nuit des plantes. . . (voir)

Charles Bonnet et l’alimentation des plantes par leurs feuilles. . . . . . . .

Jan Ingenhousz : le soleil rythme la vie des végétaux.

La vie nocturne des plantes.

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

Senebier, ou comment les plantes s’alimentent.

Lavoisier et l’apport de la chimie.

Aujourd’hui.

Et avant-hier ?.

 

O2, CO2 et la respiration des animaux. . . (voir)

Lavoisier et la respiration animale.

Savoir mesurer la chaleur.

Après l’unité, l’appareil de mesure. .

Les cochons d’Inde et la respiration.

Lavoisier, Seguin et la respiration humaine.

 

Deuxième partie. Quand la chimie était verte. . .

 

Quand la chimie naissait des plantes. . . (voir)

Distiller les bois, les feuilles, les graines, les racines.

Les produits précieux des résines.

Une résine élastique : le caoutchouc.

Retour aux sources.

 

Au sujet des charbonniers et du charbon de bois. . . (voir)

L’antiquité du charbon de bois.

L’industrie métallurgique et la grande époque des charbonniers.

Les chimistes et le charbon.

Lavoisier, le charbon et la poudre noire.

Coup d’oeil sur le charbon de bois aujourd’hui.

Mais alors, où est le problème ?.

 

Du bois pour les gazogènes. . .(voir)

Philippe Lebon invente le gazogène.

Gazogène à bois, le retour.

Retour aux sources ?.

 

Des plastiques sans houille et sans pétrole. . . (voir)

Du coton-poudre au collodion.

Du collodion au Celluloïd.

Le succès de la soie artificielle.

Et aujourd’hui ?.

 

Troisième partie. Quand le charbon sort de terre. . .


Le charbon et la vapeur au siècle de l’industrie. . . (voir)

Avec Denis Papin, le siècle de la vapeur commence en Angleterre.

Newcomen, Watt : de la « pompe à feu » à la machine à vapeur.

En France, de la révolution sociale à la révolution industrielle.

Le versant noir du progrès.

De la mine aux tranchées.

La colonisation, l’autre guerre.

 

Quand le gaz de houille éclairait la ville. . . (voir)

Les pionniers britanniques.

L’éclairage au gaz en France.

Quand les « becs de gaz » investissent le paysage urbain.

Le gaz menacé par l’électricité.

La lumière électrique à Châteaulin quand Paris l’attend encore :
beau symbole !.

 

Le goudron de houille et le grand oeuvre des chimistes du 19ème siècle. (voir)

Le merveilleux goudron.

L’affaire de la garance.

La conquête de l’indigo.

La suprématie allemande.

Une industrie « précieuse pendant la guerre ».

 

Quatrième partie. Asphalte, bitume et pétrole.

 

Asphalte, bitume et pétrole avant l’automobile. (voir)

Asphalte et bitume sous Louis XV.

L’asphalte dans les villes de la Belle Époque.

Le pétrole, huile de la pierre.

Quand le pétrole était un médicament.

Quel usage pour ce pétrole ?.

Le pétrole du Caucase.

Le pétrole d’Amérique.

Et en Europe ?.

Le pétrole dans le monde en 1889.

La querelle des plutoniens et des neptuniens.

Premiers pipe-lines, premiers pétroliers, premières raffineries,
premiers accidents.

Le pétrole, un produit d’avenir ?.

 

Et l’automobile fut. (voir)

L’automobile et la vapeur.

Quand la fée électricité animait les tramways, les fiacres et les
automobiles.

L’autre moteur.

La victoire du pétrole.

1900 : le big-bang automobile.

 

Le pétrole d’après.

 

Pour conclure.

 

Le carbone et la vie. (voir)

La chimie devient « organique ».

De la synthèse organique à la génétique.

Le carbone, du big-bang à l’Homo sapiens.

Naissance de la Planète bleue.

Quand s’assemblent les molécules du vivant.

 

La science face au désamour. (voir)

Un débat à la Sorbonne.

Débattre de la science et de la vie il y a cent ans ?.

Débattre il y a cinquante ans ?.

Lanceurs d’alerte.

Retour à la Sorbonne.

Un problème de démocratie.

Cultiver les sciences.

Rapide plaidoyer pour l’histoire des sciences.

Les sciences, remède à la technocratie ?.


Bibliographie.

 

Index des noms propres.

 

_______________________________________________________________________

 

Où le trouver :

 

* Catalogue SUDOC  http://www.sudoc.fr/171894286

 

* Catalogue http://www.worldcat.org/title/histoire-du-carbone-et-du-co2/oclc/859443343

 

* http://www.espace-sciences.org/explorer/idees-lecture/histoire-du-carbone-et-du-co2

 

* Mines Paristech : http://rocks.ensmp.fr/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=160978

 

* Musée d'Histoire des Sciences Genève : http://www.ville-ge.ch/mhs/pdf/bib_acq_mhs_2013.pdf

 

* Centre universitaire de Mila-Alger : http://www.centre-univ-mila.dz/a/bibliotheque/pages/Accueil/pdf/chimie-fr.pdf

 

* http://cibleplus.ulb.ac.be/recorddetails/996965?1

 

* Université du Québec à Chicoutimi : http://decouverte.uquebec.ca/primo_library/libweb/action/search.do?fn=search&ct=search&vid=UQAC&vl%28freeText0%29=231101191X

 

* Université Laval Québec : http://decouverte.uquebec.ca/primo_library/libweb/action/search.do?fn=search&ct=search&vid=UQAC&vl%28freeText0%29=231101191X

 

*   http://lms01.harvard.edu/F/GME5YUYRLCGEC89S3MAKG5QIU4BF6NICF8NUUFL5GP36QLJXSB-15237?func=full-set-set&set_number=080151&set_entry=000001&format=999

 

* http://searchworks.stanford.edu/view/10757176

 

* Cité des Sciences et de l'industrie Paris :

http://med.cite-sciences.fr/F/7H1H5U8NIVK4X9N3C3BSHDN6S223NGNBRS1F2977QFA3JHCE79-02992?func=full-set-set&set_number=632093&set_entry=000001&format=999

 

*   http://catalogue.bpi.fr/tout/document?search_group=g1&filter=&sort_value=relevance&search_type=keyword&search_input=borvon%20gerard&page=1&page_size=50&log_ctx=async_search&search_operator1=AND&search_input2=&search_type2=keyword&search_operator2=AND&search_input3=&search_type3=keyword&index=4

 

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15 février 2018 4 15 /02 /février /2018 19:29

 

Lu sur La Recherche

 

Qu'il soit sous forme de charbon, de pétrole ou de gaz, le carbone a révolutionné notre quotidien depuis plus de deux siècles. Émis en fortes quantités sous forme de CO2 dans l'atmosphère, il a aussi perturbé le climat de la Terre. L'auteur retrace l'histoire de cet élément et de ses utilisations depuis la Grèce antique jusqu'à nos jours.

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Espace Sciences Rennes.

Le carbone et le dioxyde de carbone sont indispensables à la vie sur Terre. L’auteur raconte leur quête par les scientifiques. Leurs usages : d’abord pour la chimie des essences végétales puis comme source d’énergie avec le charbon et le pétrole à partir des 19e et 20e siècles. Mais interviennent aujourd’hui les conséquences sur l’environnement : pollution et réchauffement climatique.

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Hérault Tribune.

 

Histoire du carbone et CO2 - Gérard Borvon

 

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 ?

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) et une Histoire de l'oxygène, de l'alchimie à la chimie (2012).

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Lu sur Babelio.

 

L'auteur présente d'abord les étapes de la découverte du carbone par les scientifiques, depuis Empédocle (grec présocratique - de moins 490 à moins 430 av. JC environ), pour qui l'univers matériel était constitué de 4 éléments : l'eau, la terre, le feu et l'éther ou l'air. 
Ce n'est que relativement récemment que l'élément carbone fut isolé et identifié, et que les scientifiques comprirent son rôle vital (cycles végétatifs, constitution de l'ADN…).
Outre les théories des chercheurs à propos de la matière, leurs expériences et raisonnements sont exposés dans cet ouvrage, ceci de manière très compréhensible, y compris pour les non scientifiques.

Le bois, d'origine carbonée, fut l'une des premières sources d'énergie exploitée par l'homme, pour se chauffer, cuire ses aliments, travailler des métaux… Il céda en partie la place à son dérivé, le charbon de bois, qui permet d'atteindre de plus hautes températures. Puis le charbon sortit de terre… avant que le pétrole ne coule à flots ! Nous nous enfumons donc depuis des décennies, et la planète avec, d'autant plus que la population humaine croît et adopte des modes de vie de plus en plus énergivores. 
N'en déplaise aux climato-sceptiques, des gaz à effet de serre se sont accumulés dans l'atmosphère et continuent à y être rejetés massivement du fait des activités humaines, ce qui impacte le climat de manière dangereuse. 
Les matières premières carbonées ne sont pas seulement source d'énergie, elles servent aussi de matériaux pour les chimistes. J'ai été surpris de (re)découvrir que la chimie du bois et des végétaux - qui reviennent au goût du jour pour des raisons environnementales - a précédé la carbochimie et l'omniprésente pétrochimie. Les liens entre sciences fondamentales et sciences appliquées sont mis en évidence par des exemples de techniques utilisées quotidiennement. le carbone est indéniablement utile mais l'abus est néfaste pour tous.
A partir de l'exemple de cet élément, l'auteur élargit la réflexion à la place des sciences dans nos sociétés, aux bienfaits et méfaits auxquels elles donnent naissance. Cette dernière partie m'a moins intéressé que le coeur du sujet annoncé en titre.

Je recommande cet ouvrage à tous, qui présente l'histoire du carbone et du CO2, de manière documentée et vulgarisée... Que la réflexion sur nos sociétés et modes de vie se poursuive, sinon tant pis pour nos descendants, s'il en reste… 😥

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15 février 2018 4 15 /02 /février /2018 12:13

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Quand l'air fixe devient acide crayeux aériforme.

 

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

 

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

 

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

 

"Acide crayeux aériforme", propose donc Lavoisier, à un moment où, pourtant, il ne sait rien encore de la composition chimique de la craie. Plus tard c'est l'acide lui-même qui contribuera à donner son nom à la craie (carbonate de calcium) dans la nomenclature chimique. Nous en reparlerons. Pour le moment le chimiste s'interroge sur le mécanisme de la respiration. Il a constaté une faible diminution du volume de l'air dans la cloche. Deux hypothèses se présentent.

 

  • Il est possible, dit-il, "que l'air éminemment respirable qui est entré dans le poumon en ressorte en acide crayeux aériforme". Ce qui expliquerait la faible diminution du volume de l'air dans la cloche, l'air fixe étant supposé "moins élastique" que l'air ordinaire.

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Lavoisier rappelle d'abord sa conception de la combustion des métaux, à savoir la combinaison de ceux-ci avec la partie respirable de l'air qu'il désigne à présent comme principe oxygine (générateur d'acide) et qui deviendra gaz oxygène dans la Nomenclature qu'il publiera avec Guyton de Morveau, Fourcroy et Berthollet en 1787. Nous avons déjà évoqué la longue et difficile genèse de l'oxygène, celle du dioxyde de carbone, notre actuel CO2 est tout aussi mouvementée.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Principe oxygine : 72,125 livres

Matière charbonneuse : 27,875 livres

Total de l’acide charbonneux : 100,000 livres

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Carbone + oxygène → gaz acide carbonique 

 

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

 

 

 

 

 

XXXXXXXXXXXX



pour aller plus loin voir :

Histoire du carbone et du CO2.

 

Un livre chez Vuibert.

 

JPEG - 77.7 ko

Dérèglement climatique, fonte des glaces, cyclones, sécheresses…


Coupable : le dioxyde de carbone.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

Seront-ils entendus ?

 

pour feuilleter

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15 février 2018 4 15 /02 /février /2018 08:54

Avec les travaux de Hales, Black, Cavendish, Priestley, les propriétés de l'air fixe, notre actuel CO2, commencent à être entrevues. D'autres "airs" également révèlent leur existence.

 

Parmi ceux-ci il nous faut suivre la découverte de l'air qui est d'abord apparu comme le principe inverse de cet air "méphitique" qu'est l'air fixe : un "air" nécessaire à la vie, l'oxygène.

 

Par ailleurs, comment parler de dioxyde de carbone, CO2, sans parler de l'oxygène qui en représente 73% de la masse ? C'est au récit de cette naissance que nous invite ce chapitre.

 

Priestley (1733-1804), le phlogistique et l'air déphlogistiqué.

 

Nous avons noté la découverte par Priestley de l'air nitreux (monoxyde d'azote, NO) obtenu par action de l'eau forte (l'acide nitrique, HNO3) sur le cuivre.

 

Cet air, incolore, a la propriété de se colorer en rouge-orange quand il se mélange à l'air "ordinaire". Il a, de plus, celle de provoquer une diminution du volume de celui-ci. Priestley constate que la partie qui disparaît est celle qui est le plus utile aux organismes vivants, c'est notre oxygène.

 

Il fait de cette observation un moyen de contrôler la salubrité de l'air : pour un air dans lequel une bougie a brulé ou un animal a respiré, la diminution du volume est plus faible. Cette méthode deviendra classique. Elle sera utilisée avec succès par Jan Ingenhousz dans son étude sur la respiration des plantes afin de mesurer les quantités d'oxygène dégagées. Nous reparlerons de cette expérience.

 

Lavoisier, lui-même, s'appliquera à lui donner un support mathématique dans un mémoire présenté à l'Académie des sciences en décembre 1783. Il s'emploiera surtout à déterminer la nature de cette partie de l'air qui disparaît. On sait aujourd'hui que le gaz nitreux, monoxyde d'azote de formule NO, incolore, se combine à l'oxygène O2 pour donner le dioxyde d'azote rouge-orange NO2, sa découverte est donc une étape importante sur la voie qui mène à l'oxygène.

 

La détermination de la composition de l'air sera l'un des moments forts de l'œuvre de Lavoisier. Pourtant, parmi toutes les observations faites par Priestley, plusieurs auraient pu le mettre, le premier, sur la bonne piste. Ne serait-ce qu'en tirant le meilleur parti d'une élégante expérience réalisée sur la combustion des métaux.

 

" J'ai suspendu des morceaux de plomb et d'étain dans un volume donné d'air… En dirigeant sur eux le foyer d'un miroir ardent ou d'une lentille, de façon à les faire se consumer copieusement, j'observai une diminution de l'air. Dans le premier essai que j'ai réalisé, j'ai réduit quatre onces d'air jusqu'à trois, ce qui est la plus forte diminution de l'air commun que j'aie jamais observé auparavant".

 

Le mode opératoire est astucieux et sera imité. Le résultat, cependant, étonne l'observateur. Celui-ci est un partisan résolu de la théorie du phlogistique. Il faut donc que du phlogistique se soit dégagé du métal pendant sa combustion. Alors pourquoi cette diminution du volume d'air ?

 

Il imagine que le phlogistique a pour effet de rendre l'air moins élastique et donc de le faire se contracter. Ainsi le modèle sera sauf. Sa fidélité à la théorie de Stahl l'empêche de voir qu'une partie de l'air s'est combinée au métal. Le mérite en reviendra à d'autres. Obstacle "épistémologique", dressé dans l'esprit du chercheur, dirait Bachelard.

 

Il ne saura pas, non plus, exploiter une autre expérience pourtant révélatrice. Pour celle-ci, il utilise l'oxyde rouge du mercure, désigné comme précipité per se, dont on sait, depuis les alchimistes, que, fortement chauffé, il retourne au mercure initial. Il place cet oxyde rouge sous une cloche renversée sur une cuve à eau et le porte à une haute température au moyen d'une lentille concentrant les rayons du soleil. Comme prévu, le mercure métallique réapparaît mais, de plus, le volume d'air s'accroit. Dans ce nouvel air une chandelle ne s'éteint pas. Bien au contraire son éclat est plus vif. Un charbon dont un point est porté au rouge y brûle avec force étincelles. Priestley nomme "air très pur", cet air plus actif que l'air ordinaire avant de l'appeler air déphlogistiqué.

 

Son explication : Pour que la "chaux" rouge du mercure redevienne métal, elle doit capter du phlogistique. C'est donc une fraction de l'air qui le lui procure. Cet air est alors devenu "négatif" en phlogistique : c'est de l'air déphlogistiqué.

 

Chaux de mercure + air -> mercure + air déphlogistiqué 

Mercure déphlogistiqué

 

Cet "air déphlogistiqué", comment favorise-t-il les combustions ? Ayant perdu son phlogistique il tend donc à en extraire, avec plus de vivacité que l'air ordinaire, des corps qui en sont riches, comme le charbon ou le suif d'une chandelle. Le résultat de ceci est de rendre leurs combustions plus vives.

 

Le volume de l'air augmente ? Il n'est pas interdit de penser que l'air "déphlogistiqué" est plus "élastique" que l'air ordinaire et occupe un plus grand volume à la pression ambiante.

 

Les explications ne manquent pas d'une certaine logique. Pourtant si, par cette expérience et cette observation, il peut prétendre partager le titre de "découvreur" de l'oxygène, la vraie nature de ce gaz lui échappe.

 

Ces mêmes expériences sur la combustion des métaux et sur la décomposition de l'oxyde de mercure, réinterprétées, mèneront Lavoisier sur la voie de la composition de l'air et de la compréhension du mécanisme des combustions et, en particulier, sur celle du carbone.

 

 

Lavoisier utilisera un montage analogue à celui de Priestley

Traité élémentaire de chimie. 1789.

 

Mais avant d'y arriver et afin de poursuivre le récit de cette "chasse aux airs", il nous faut quitter l'Angleterre pour la Suède où officie Karl-Wilhem Scheele.

Karl-Wilhelm Scheele ( 1742-1786) et l'air du feu.

 

Après avoir été apprenti apothicaire, Karl-Wilhelm Scheele se forme en autodidacte et devient pharmacien à Stockholm avant de rejoindre Uppsala où il suit un parcours universitaire sous la direction du chimiste Torben Olof Bergman avant d'être admis à l'Académie Royale des Sciences de Suède.

 

On lui attribue la découverte de nombreux acides, dont certains toxiques comme l'acide cyanhydrique, ou encore celle du chlore qu'il considère comme de l'acide marin (acide chlorhydrique) déphlogistiqué. La fréquentation de ces produits ayant probablement contribué à sa mort prématurée.

 

En 1777, il publie son "Traité chimique de l'air et du feu" dans lequel il fait part de sa découverte du nouvel "air" qui, décrit au même moment par Priestley, sera ensuite interprété par Lavoisier comme étant l'oxygène :

 

"L'examen de l'air a toujours été un des objets principaux de la Chimie : aussi ce fluide élastique est-il doué de tant de propriétés particulières, qu'il met ceux qui s'en occupent à portée de faire souvent des découvertes. Nous voyons que le Feu, ce produit si admirable de la chimie, ne saurait exister sans l'air. Pourrais-je m'être trompé en entreprenant de démontrer dans ce Traité, qui n'est qu'un Essai Chimique sur la doctrine du Feu, qu'il existe dans notre atmosphère un air que l'on doit regarder comme une partie constituante du Feu, en ce qu'il contribue matériellement à la flamme, & que, par rapport à cette propriété, j'ai nommé "Air de Feu" (Le terme allemand de Feuerluft sera généralement conservé par les chimistes européens). (Traité chimique de l'air et du feu, traduction, Paris 1781).

 

Plus précisément, explique-t-il, l'air serait composé de "deux espèces différentes l'une de l'autre : l'une s'appelle Air vicié, parce qu'il est absolument dangereux et mortel, soit pour les animaux, soit pour les végétaux et qu'il altère, en partie, toute la masse de l'air ; l'autre au contraire s'appelle Air pur ou Air de feu, parce qu'il est tout à fait salutaire, & qu'il entretient la respiration, conséquemment la circulation du sang."(Mémoires de l'Académie des Sciences de Stockholm - 1779).

 

Pour mesurer les proportions de ces deux airs, Scheele imagine un montage ingénieux :

 

 

Scheele, Mémoire de l'Académie des sciences de Stockholm, 1779.

 

"Je mis au fond du vase A un support formé d'un tuyau de verre fixé sur un petit piédestal de plomb ; l'extrémité supérieure du tuyau portait un petit plateau horizontal, sur lequel je plaçai le petit vaisseau C, rempli du mélange de limaille de fer et de soufre". (ce mélange, quand on l'humecte d'eau, était classiquement considéré comme capable de libérer une quantité importante de phlogistique. On sait, aujourd'hui qu'il est oxydé par l'oxygène de l'air)

"Je reversais sur le tout le verre cylindrique D, & je remplis d'eau le vaisseau A."

 

Progressivement l'eau monte dans le tube et se stabilise au bout de quelques heures. Le mélange de fer et de soufre prenant alors l'aspect d'une "chaux".

 

Comment expliquer la diminution du volume d'air enfermé dans les enceintes où se fait la réaction de combustion ? Priestley imaginait une contraction de l'air sous l'effet du phlogistique, Scheele propose une autre hypothèse : "la combinaison de l'air avec le phlogistique est un composé si subtil qu'il est susceptible de pénétrer les pores imperceptibles du verre et de se disperser en tous sens dans l'air" (Traité du Feu - 1777). Ou plus précisément " lorsque l'air pur rencontre une matière inflammable mise en liberté, il s'en approche, se sépare de l'air vicié, & disparaît, pour ainsi dire, à vue d'œil"(Mémoire de Chimie - 1779)

 

Le phlogistique échappé du métal aurait donc pour propriété de faire "disparaître" l'air pur ? A l'évidence, cette diminution de volume de l'air pose un sérieux problème !

 

L'expérience plusieurs fois répétée semble indiquer à Scheele que la proportion d'air de feu dans l'atmosphère est de 27%, légèrement supérieure, donc, à la valeur estimée actuellement pour l'oxygène (21%).

 

Après Priestley, Scheele peut donc prétendre au titre de découvreur de l'oxygène mais Lavoisier sera celui qui, après avoir osé combattre la théorie du phlogistique, saura donner une explication claire du phénomène de la combustion et nommer le gaz qui en est l'acteur principal.

Lavoisier (1743-1794). De l'air vital au principe oxygine et à l'oxygène.

 

Antoine Laurent de Lavoisier naît à Paris en 1743 dans une famille fortunée mais endeuillée par le décès de sa mère quand il a cinq ans. Entre 1754 et 1761 il fréquente le collège des Quatre Nations fondé par Mazarin où il reçoit une formation mathématique de l'abbé Lacaille, astronome, membre de l'Académie dont les "Leçons élémentaires de Mathématiques", plusieurs fois rééditées, formeront de nombreuses générations d'ingénieurs et de scientifiques. Il complète sa formation scientifique par de la physique, aux cours que l'abbé Nollet donne à l'école Royale du Génie de Mézières, par de la botanique au Jardin du Roy avec Bernard de Jussieu, de la chimie avec les conférences de Rouelle, de la minéralogie avec l'académicien Jean-Etienne Guettard qu'il accompagne pour une campagne d'étude de quatre mois dans les Vosges et qui est l'occasion de ses premiers pas en analyse chimique.

 

Formé à toutes les branches de la physique, il ne fera pas cependant profession de science. Diplômé en droit de l'Université de Paris, il achète, en 1768, année où il est élu à l'Académie des Sciences, une charge de "fermier général". Cette fonction consiste à percevoir des impôts indirects sur le commerce d'un certain nombre de marchandises ( sel, tabac, boissons… ) mais aussi les droits d'octroi à l'entrée des villes. Cette charge, fortement rémunératrice, lui permettra de créer le plus riche laboratoire de l'Europe scientifique et d'y recevoir tout ce qu'elle compte de savants. Elle sera aussi la cause de sa condamnation à mort par un tribunal révolutionnaire en 1794.

 

En 1775, il devient régisseur des poudres et salpêtres et s'installe à l'Arsenal, à Paris, où son laboratoire, équipé des appareils issus des meilleurs artisans du moment, devient le lieu où se forme une nouvelle génération de chimistes.

 

1774-1777 : L'air est un mélange de deux fluides.

 

Lavoisier qui se place dans la continuité des "chasseurs d'air" européens constate le peu d'intérêt pour le sujet en France.

 

"Un grand nombre de physiciens et de chimistes étrangers s'occupent dans ce moment de recherches sur la fixation de l'air dans les corps et sur les émanations élastiques qui s'en dégagent, soit pendant les combinaisons, soit par la décomposition et la résolution de leurs principes : des mémoires, des thèses, des dissertations de toute espèce, paraissent, en Angleterre, en Allemagne, en Hollande ; les chimistes français seuls semblent ne prendre aucune part à cette importante question, et, tandis que les découvertes étrangères se multiplient chaque année, nos ouvrages modernes, les plus complets, à beaucoup d'égards, qui existent en chimie, gardent un silence presque absolu sur ce point."( Opuscules physiques et chimiques, 1774).

 

Souhaitant être le premier à rompre avec ce désintérêt, il reprend d'abord les expériences de Black sur l'air fixe et vérifie qu'il existe bien "dans les pierres et les terres calcaires un fluide élastique, une espèce d'air sous forme fixe".

 

C'est surtout dans la suite de son travail qu'il annonce son originalité avec des expériences sur "l'existence d'un fluide élastique fixé dans les chaux métalliques".

 

Je commençai, annonce-t-il "à soupçonner que l'air de l'atmosphère, ou un fluide élastique quelconque contenu dans l'air, était susceptible, dans un grand nombre de circonstances, de se fixer, de se combiner avec les métaux ; que c'était à l'addition de cette substance qu’étaient dus les phénomènes de la calcination, l'augmentation de poids des métaux convertis en chaux, et peut-être beaucoup d'autres phénomènes dont les physiciens n'avaient encore donné aucune explication satisfaisante."

 

En effet, parmi les questions restées sans réponse, "l'augmentation de poids des métaux convertis en chaux" est le principal problème que pose la théorie du phlogistique.

 

Rappelons le schéma décrivant la calcination des métaux dans la théorie de Stahl :

 

Calcination :

Métal -> chaux métallique + phlogistique

                                      Métal déphlogistiqué

 

Dans la logique de ce modèle, la transformation du métal en "'chaux" devrait donc s'accompagner d'une perte de masse, celle du phlogistique. Or, c'est l'inverse qui se passe et les alchimistes le savaient déjà !

 

De même la "réduction" d'une chaux en métal devrait s'accompagner de l'augmentation du poids du métal obtenu:

 

 

Réduction :

Chaux métallique + Charbon -> Métal

                          Métal déphlogistiqué + Phlogistique -> Métal

 

Pourtant le métal est plus léger que la chaux.

 

Pour trancher la question, Lavoisier opère d'abord la réduction du minium (oxyde de plomb, rouge, Pb3O4) par le charbon sous une cloche renversée sur une cuve à mercure. Le mélange de poudre de minium et de charbon est "allumé" par les rayons solaires concentrés "au foyer du grand verre ardent de Tschirnhausen", lentille de grand diamètre, qui se trouve dans les jardins du Louvre.

 

Il observe à la fois le dégagement d'un "air" (le mot gaz ne fait pas encore partie de son vocabulaire) et l'apparition de gouttelettes de plomb fondu dont la masse est plus faible que celle de la chaux initiale !

 

 

 

Grande lentille du jardin du Louvre

 

Explication ? De cette expérience et d'autres qui l'accompagnent Lavoisier tire une conclusion qui rompt avec l'interprétation classique. La chaux serait la combinaison d'un métal avec "la partie fixe d'un fluide élastique qui a été dépouillé de son principe inflammable". Ce serait donc une partie de l'air et non le métal qui perdrait du phlogistique avant de se fixer sur celui-ci pour former une chaux.

 

Lors de la réduction de cette chaux métallique, le charbon aurait alors pour rôle de restituer du phlogistique, non pas au métal, mais "au fluide élastique fixé" qui l'avait perdu

"et de lui restituer en même temps l'élasticité qui en dépend" et donc de lui rendre l'état "aériforme".

 

Chaux métallique + Charbon -> Métal + fluide élastique

               Métal+fluide élastique + Phlogistique -> Métal 

 

Nous noterons que, dans cette interprétation, Lavoisier ne rejette pas l'idée de phlogistique et qu'il est encore loin d'engager le fer avec les "phlogisticiens". Bien au contraire, à ce stade de sa réflexion, non seulement il ne combat pas le modèle du phlogistique, mais il l'enrichit !

 

Relevons cependant sa principale, et surtout nouvelle, contribution à l'explication du phénomène : une partie de l'air se fixe sur le métal pendant la combustion. Seule cette hypothèse peut expliquer l'augmentation du poids du métal devenu chaux métallique en même temps que la diminution du volume de l'air.

 

Et pour aller encore plus loin, cette partie de l'air, responsable des combustions, serait un fluide particulier :

 

"plusieurs circonstances sembleraient porter à croire que tout l'air que nous respirons n'est pas propre à se fixer pour entrer dans la combinaison des chaux métalliques, mais qu'il existe dans l'atmosphère un fluide élastique particulier qui se trouve mêlé avec l'air, et que c'est au moment où la quantité de ce fluide contenue sous la cloche est épuisée, que la calcination ne peut plus avoir lieu."

 

Nous arrivons en 1777. Les idées de Lavoisier sur la combustion se précisent. Le 21 mars, il présente à l'Académie des sciences un "Mémoire sur la combustion du phosphore de Kunckel" dans lequel il énonce clairement la proposition que l'air est composé de deux fluides aux propriétés bien différentes.

 

Toujours en utilisant une cloche retournée sur une cuve à mercure et un "verre ardent" il fait brûler un fragment de phosphore. Il observe :

 

- Que, au moment où la combustion s'achève, l'air "n’occupe plus que les quatre cinquièmes ou les cinq sixièmes, tout au plus, de l’espace qu’il occupait avant la combustion."

 

- Que l'air qui reste "n’est plus susceptible de servir à la respiration des animaux, d’entretenir la combustion ni l’inflammation des corps ; en un mot, il est absolument dans l’état de moufette, et, en conséquence, pour éviter de le confondre avec aucune autre espèce d’air, je le désignerai, dans ce mémoire et dans quelques autres que je publierai à la suite, sous le nom de moufette atmosphérique".

 

Cette fois, il est acquis pour Lavoisier, que l'air atmosphérique est le mélange de deux "fluides élastiques" : un "air éminemment respirable" et une "moufette" (ou mofette, de l'italien mofetta issu du latin mephitis, exhalaison nauséabonde) incapable d'entretenir la vie.

 

Lavoisier utilise encore le terme "d'air déphlogistiqué" employé par Priestley pour désigner l'air très pur ou éminemment respirable. Cette nouvelle proposition ne pouvait que convenir aux chasseurs d'air britanniques.

 

Mais ce n'était que partie remise.

 

 

 

1777. Le Phlogistique n'existe pas.

 

Dans un mémoire de la même année 1777 "Sur la combustion en général", le ton n'est plus à la conciliation. Les hostilités sont ouvertes par un texte sans concessions pour le phlogistique :

 

"Si l’on demande aux partisans de la doctrine de Stahl de prouver l’existence de la matière du feu dans les corps combustibles, ils tombent nécessairement dans un cercle vicieux, et sont obligés de répondre que les corps combustibles contiennent de la matière du feu parce qu’ils brûlent, et qu’ils brûlent parce qu’ils contiennent de la matière du feu ; or il est aisé de voir qu’en dernière analyse c’est expliquer la combustion par la combustion.

 

L’existence de la matière du feu, du phlogistique, dans les métaux, dans le soufre, etc. n’est donc réellement qu’une hypothèse, une supposition, qui, une fois admise, explique, il est vrai, quelques-uns des phénomènes de la calcination et de la combustion ; mais, si je fais voir que ces mêmes phénomènes peuvent s’expliquer d’une manière tout aussi naturelle dans l’hypothèse opposée, c’est-à-dire sans supposer qu’il existe de matière du feu ni de phlogistique dans les matières appelées combustibles, le système de Stahl se trouvera ébranlé jusque dans ses fondements."

 

Ce premier mémoire est développé dans un second présenté le 5 septembre 1777 sous le titre "Considérations générales sur la nature des acides et sur les principes dont ils sont composés".

 

Ce nouveau mémoire recèle une surprenante rupture. Alors que la "chasse aux airs" s'est, jusqu'à présent, focalisée sur les réactions de combustion et de réduction des métaux, Lavoisier concentre sa nouvelle offensive sur la formation des acides, qui deviennent, de façon subite et inattendue, le centre de sa nouvelle théorie.

 

Quand l'air vital devient "air acidifiant" : le principe oxygine.

 

"J’ai déjà fait part à l’Académie de mes premiers essais sur ce sujet : je lui ai démontré, dans de précédents mémoires, autant toutefois qu’il est possible de démontrer en physique et en chimie, que l’air le plus pur, celui auquel M. Priestley a donné le nom d’air déphlogistiqué, entrait, comme partie constituante, dans la composition de plusieurs acides, et notamment de l’acide phosphorique, de l’acide vitriolique et de l’acide nitreux.

 

Des expériences plus multipliées me mettent aujourd’hui dans le cas de généraliser ces conséquences, et d’avancer que l’air le plus pur, l’air éminemment respirable, est le principe constitutif de l’acidité : que ce principe est commun à tous les acides, et qu’il entre ensuite dans la composition de chacun d’eux un ou plusieurs autres principes qui les différencient et qui les constituent plutôt tel acide que tel autre.

 

D’après ces vérités, que je regarde déjà comme très-solidement établies, je désignerai dorénavant l’air déphlogistiqué ou air éminemment respirable dans l’état de combinaison et de fixité, par le nom de principe acidifiant, ou, si l’on aime mieux la même signification sous un mot grec, par celui de principe oxygine, cette dénomination sauvera les périphrases, mettra plus de rigueur dans ma manière de m’exprimer, et évitera les équivoques dans lesquelles on serait exposé à tomber sans cesse, si je me servais du mot d’air."

 

Un mot grec, oxygine, "principe des acides", vient donc chasser un autre mot grec, phlogistique, "matière du feu". Il faudra encore quelques étapes avant que ce "principe oxygine" devienne "gaz oxygène".

 

C'est donc à une nouvelle chimie que Lavoisier invite les chimistes, ses contemporains. Il leur reste, dit-il "le champ le plus vaste à parcourir" car "il existe une partie de la chimie toute nouvelle et entièrement inconnue jusqu’à ce jour, et qui ne sera complète que lorsqu’on sera parvenu à déterminer le degré d’affinité de ce principe (l'oxygine) avec toutes les substances avec lesquelles il est susceptible de se combiner, et à connaître les différentes espèces de composés qui en résultent."

 

Quand naît l'oxygène.

 

En l'année 1787 est présentée à l'Académie des Sciences la Méthode de Nomenclature chimique présentée par Guyton de Morveau, Lavoisier, Berthollet et Fourcroy. Leur choix : construire cette nomenclature autour du gaz jusqu'à présent qualifié d'air vital ou principe oxygine. Et d'abord lui donner son nom définitif.

 

"nous avons satisfait à ces conditions, déclarait Guyton de Morveau dans sa présentation, en adoptant l'expression oxygène, en la tirant, comme M. Lavoisier l'a dès longtemps proposé, du grec οξνς, acide & γείυομαι, j'engendre, à cause de la propriété bien constante de ce principe, base de l'air vital, de porter un grand nombre de substances avec lesquelles il s'unit à l'état d'acide, ou plutôt parce qu'il paraît être un principe nécessaire à l'acidité. Nous dirons donc que l'air vital est le gaz oxygène, que l'oxygène s'unit au soufre, au phosphore pendant la combustion, aux métaux pendant la calcination, etc. Ce langage sera tout à la fois clair et exact. "

Notons cette date : 2 mai 1787. Pour la première fois le mot oxygène vient d'être prononcé dans l'enceinte prestigieuse de l'Académie Royale des Sciences et avec lui, le même jour, les mots oxyde, carbone, carbonique, carbonate…

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12 février 2018 1 12 /02 /février /2018 09:11

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

 

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

 

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

 

 

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

 

Les symboles alchimiques.

 

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

 

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

 

Nous pouvons y ajouter les trois principes métalliques :

 

- le soufre 

 

- le mercure

 

- le sel 

 

Ces principes sont un apport de l'alchimie arabe (notamment par Geber. Ils sont sont d'abord au nombre de deux : le Mercure (passif, froid, malléable, volatil), qui est un principe féminin, et le Soufre (actif, chaud, dur), qui est un principe masculin. Un troisième principe est ajouté par Paracelse (1493-1541) : le Sel qui permet d'unir le soufre et le mercure.

 

Les métaux sont représentés par les signes représentant les Planètes :

 

 

 

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

 

 

 

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

 

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

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

 


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


 

 

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

 


Encyclopédie de Diderot de D’Alembert (Planche chymie)


 

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

 

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

 

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

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

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

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

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

 


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


 

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

 

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

 

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

 

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

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2 janvier 2018 2 02 /01 /janvier /2018 12:45

Nous poursuivons notre chemin à la rencontre de tous ces hommes habités par la même obsédante question de l’origine de la vie sur Terre.

Nous y avons rencontré Empédocle, le poète, le prophète. Puis Platon, le géomètre. Nous allons à présent rencontrer Aristote dont la pensée a traversé les siècles.

Les guides sont nombreux pour cette partie du trajet et leurs traductions se recoupent pour ce qui est de l’essentiel de notre sujet. Nous emprunterons ce qui nous semblera le plus pertinent à chacun de ceux que nous avons rencontrés au gré de nos lectures. (voir)

Aristote (-384 ; -322) est un personnage immense qu'on ne peut évoquer en quelques lignesRetenons qu'il a été le disciple de Platon à l’Académie et le précepteur de Alexandre le Grand. Avoir eu un tel maître et un tel élève indique assez sa position dans la société de son temps.

Il expose ses idées sur les propriétés de la matière dans son traité "de la Génération et de la corruption". Nous retiendrons, de la longue réflexion qui introduit ce texte, l'affirmation que dans le monde réel "la génération de tout objet particulier équivaut à la destruction de tel autre, et réciproquement". Une affirmation qui annonce à nouveau le "tout de transforme" attribué à Lavoisier.

 

 

Des quatre éléments aux quatre qualités :

Bien que considérant, comme ses prédécesseurs, Empédocle et Platon, qu'il existe quatre éléments fondamentaux, il critique la façon dont ils les conçoivent. Rechercher les principes des corps, affirme-t-il, c’est rechercher ceux qui sont sensibles aux sens. Et parmi ceux-ci seul le toucher peut parvenir à une bonne information. Qu’apprenons nous en touchant un corps ? Les sensations que nous recevons se décrivent toujours, dit-il, par des oppositions. Ce corps est-il "chaud ou froid, sec ou humide, lourd ou léger, dur ou mou, visqueux ou friable, rugueux ou lisse, épais ou fin" ? De tous ces couples, Aristote demande de ne retenir que le chaud et le froid ainsi que l’humide et le sec car, dit-il, "les autres oppositions dérivent de ces premiers contraires". Il est évident pour lui que "le visqueux relève de l’humide, puisque le visqueux est une sorte de liquide ayant subi une certaine action, comme par exemple l’huile. Mais le friable relève du sec, puisqu’il est complètement sec, au point que sa rigidité peut être considérée comme un effet du manque d’humidité". De même le mou relève de l’humide et le dur du sec.

Ainsi conclut-il : "Il est donc évident que toutes les autres différences peuvent être ramenées aux quatre premières qui, elles, cependant, ne peuvent pas être réduites à un plus petit nombre car le chaud n’est pas la même chose que l’humide et le sec, ni l’humide la même chose que le chaud ou le froid, pas plus que le froid et le sec ne sont subordonnés ni entre eux ni au chaud ou à l’humide. Il n’y a donc nécessairement que ces quatre différences premières".

Ainsi décrète Aristote.

Et il ajoute que six couples de ces qualités premières sont possibles  mais qu'on ne peut en retenir que quatre car, dit-il, "Comme il y a quatre éléments, et que les combinaisons possibles entre quatre termes sont au nombre de six ; comme, cependant, les contraires ne peuvent pas être combinés entre eux, le chaud et le froid, le sec et l’humide ne pouvant se confondre en une même chose, il est évident qu’il n’y aura que quatre combinaisons d’éléments, à savoir celle du chaud et du sec, du chaud et de l’humide, du froid et de l’humide, de froid et du sec. 

Ceci est une conséquence logique de l’existence des corps qui apparaissent simples, le feu, l’air, l’eau et la terre. Le feu, en effet, est chaud et sec, l’air est chaud et humide, étant une sorte de vapeur, l’eau est froide et humide, le terre est froide et sèche".

La "croix" d’Aristote rencontrera un succès durable.

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

"Il faut dire maintenant de quelle manière s’opère la transformation réciproque et s’il est possible que tout corps simple naisse de tout corps simple, ou si cela est possible pour certains corps et impossible pour d’autres. " poursuit Aristote.

Tout se transforme.

Et il ajoute qu'il considère comme "évident qu’en général tout élément peut être engendré naturellement de tout élément, et il n’est pas difficile désormais d’observer comment le phénomène a lieu pour chaque élément particulier. Tous viennent en effet de tous

Illustration : "Ainsi le feu se transformera en air par le changement de l’une des deux différences. L’un est en effet chaud et sec, l’autre chaud et humide, de façon qu’il suffit que le sec soit dominé par l’humide pour qu’il y ait de l’air. L’air à son tour se transformera en eau quand le chaud est dominé par le froid, puisque l’un est chaud et humide et l’autre froid et humide, de telle sorte qu’il suffit que le chaud change pour qu’il y ait de l’eau. Retour ligne automatique
 

De la même manière l’eau peut se transformer en terre et la terre en feu, car les deux couples d’éléments ont des rapports réciproques. L’eau est en effet froide et humide, la terre froide et sèche, de façon qu’il suffit que l’humide soit dominé par le sec pour qu’il y ait de la terre. D’autre part le feu étant sec et chaud, la terre froide et sèche, si le froid est détruit, de la terre viendra du feu .

Si les polyèdres de Platon qui, comme nos modernes "mécanos" ou légos", se démontent et se recombinent en d’autres figures, peuvent prêter à sourire, les éléments d'Aristote semblent décrire une réalité observable. Chauffer de l’eau, c’est à dire y faire agir la chaleur du feu, ne donne-t-il pas de l’air (la vapeur d’eau invisible dont on voit les bulles rejoindre l'atmosphère). La chauffer encore et le "sec" du feu fera apparaître de la terre (le dépôt solide qu’on ne manquera pas de trouver à la fin de l’opération dans le vase ayant contenu le liquide). Nous verrons que le modèle traversera les siècles et qu’il a fallu Lavoisier, plus de deux millénaires plus tard, pour prouver que l’eau ne peut pas se transformer ni en air, ni en terre.

Un modèle d'une grande puissance évocatrice.

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

Les quatre éléments demeurent surtout une riche source d'inspiration poétique, littéraire et même, avec Bachelard, psychanalytique. Il faut reconnaître qu'il présente une force évocatrice indéniable.

Comment "théoriser" le simple travail d'un potier ? Il utilise la terre : celle, d'abord, dont il construit son four. Celle, ensuite, qu'il sait choisir pour en faire naître des objets utilitaires ou rituels. Il la combine à l'eau afin d'en obtenir une pâte à la consistance idéale. Il sait faire agir le feu et doser l'air du soufflet. Il connaît le rôle exact de chacun des éléments ainsi que la manière de les 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 explicitement 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 placent le minerai dans le feu, à l'endroit où il brûle bien."

L'art des fondeurs qui excellent à maîtriser les quatre éléments (Agricola, De re matallica)

La bonne pratique d'un habile agriculteur pourra elle même être décrite comme celle d'un homme qui "excelle" dans la maîtrise des quatre éléments. Premier d'entre eux : sa terre, froide et sèche. Elle devra être pénétrée par l'air, chaud et humide, et pour cela, si elle est trop argileuse, il aura soin d'y ajouter une terre marneuse afin, pense-t-il, que les pores de la terre restent bien ouverts. Il veillera au bon dosage de l'eau : irrigation d'une terre sèche, drainage d'une terre trop humide. Le feu lui viendra du soleil, mais aussi du fumier dont la chaleur, ainsi que la tradition le lui a enseigné, viendra réchauffer la terre au sortir de l'hiver. "Remuez votre champ dès qu'on aura fait l'août. Creusez, fouillez, bêchez, ne laissez nulle part où la main ne passe et repasse" dira le laboureur de Jean de La Fontaine à ses enfants. Ainsi seront finement mélangés les quatre éléments qu'on lui a dit être nécessaires à la croissance des plantes. Pour cela des charrues seront perfectionnées qui pourront retourner la terre plus profondément, de puissants animaux, qu'il faudra eux-mêmes nourrir, y seront attelés avant que vienne l'heure de la traction mécanique de notre "moderne" agriculture.

Pourtant nous disent aujourd'hui des agronomes et biologistes mieux éclairés, ce sont dans les premiers décimètres du sol que cohabitent microbes, champignons, vers de terre et autres auxiliaires apportant à la plante nombre de ses nutriments. Les labours répétés détruisent un part importante de ce "microbiote" en l'exposant à l'oxygène de l'air. Des agriculteurs remettent donc en question des siècles de pratique pour cultiver sans labourer. La mise en oeuvre de la théorie des quatre éléments aurait-elle donc été un obstacle à une agriculture à la fois plus productive, plus économe en moyens et plus respectueuse de l'environnement naturel ? Les exemples d'effets de cette nature sont nombreux au cours de l'histoire des sciences et des techniques. La remise en question de certains des principes énoncés par Aristote pourra également être un des moteurs de la construction d'une pensée dite "scientifique".

Cependant au cours des siècles qui suivront, Quatre, le nombre associé aux éléments, deviendra la clef de la description de nombreux phénomènes naturels. Les quatre saisons ou les quatre points cardinaux ne seront eux-mêmes pas étrangers aux quatre couples chaud/sec, chaud/humide, froid/humide, froid/sec. Quelle est la saison froide, humide, marquée du signe de l'eau* ? Quelle est la direction d'où vient le vent chaud et sec marqué du signe du feu ? Nous laissons à chaque lectrice ou lecteur la liberté d'un choix qui pourrait dépendre du lieu où il habite. Car là est le principal attrait de la "théorie" : elle invite d'abord à l'imagination.

Et l'imagination est une denrée bien partagée comme le prouve une activité plus populaire encore que l'art des métallurgistes ou des potiers : l'art de soigner. La théorie des quatre éléments a offert aux médecins et apothicaires un large domaine d'application sous la forme de celle des "Quatre Humeurs" dont Hippocrate et Galien se sont vus attribuer la paternité.

Nous en reparlerons.

à suivre...

Hippocrate, Galien. Des quatre éléments aux quatre humeurs.

* Pour les disciples de Hippocrate et Galien, l'hiver est la saison froide et humide comme l'eau ; le printemps est chaud et humide comme l'air ; l'été est chaud et sec comme le feu ; l'automne est sec et froid comme la terre (voir Jacques Jouanna, Hippocrate, les Belles lettres, 2017).

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30 décembre 2017 6 30 /12 /décembre /2017 14:34

Est-il besoin de rappeler que la chimie n’est pas une science née avec le pétrole ni une science née dans les pays du monde industriel. La houille et le pétrole ne lui ont fourni ses matériaux que depuis à peine plus de deux siècles. Pendant les millénaires précédents, seul le monde vivant, et essentiellement les végétaux, donnaient lieu à une pratique "chimique".

 

Nous parlerons ici de cette chimie dont la matière première était totalement "renouvelable" car extraite du monde végétal. Des alambics, sortaient les parfums et les remèdes issus d’épices et de plantes aromatiques du monde entier. Les meules des charbonniers fournissaient le charbon de bois utile à l’industrie. Plus tard le bois alimentera les gazogènes qui équiperont certains véhicules et la cellulose, son constituant principal, sera même à l’origine des premières fibres synthétiques.

 

Ainsi, par apports successifs, la chimie du carbone et de ses composés était déjà bien construite quand la houille et le pétrole sont venus l’investir.

 

Les populations néolithiques, cultivatrices et bâtisseuses de dolmens et d’allées couvertes, comme, ensuite, les Celtes, aux druides cueilleurs du gui, avaient vraisemblablement une bonne connaissance des plantes qui guérissaient (ou de celles qui tuaient) et savaient en préparer des potions ou des baumes. Les jardins des monastères médiévaux en avaient conservé la tradition. Certains, devenus lieux touristiques, la perpétuent.

 

Dans le monde européen, les remèdes les plus réputés empruntaient leurs savoirs aux arabes qui en tenaient une bonne part de l’ancienne Egypte ou de la Chine avec laquelle ils commerçaient. Les multiples plantes et épices rapportées d’Asie étaient à l’origine de recettes culinaires mais aussi de préparations médicales. Le médecin et biologiste arabe Abu Muhammad Ibn al-Baïtar (1190-1248) décrivait ainsi 1400 de ces plantes dans un ouvrage traduit et utilisé pendant tout le moyen-âge européen. La distillation de ces plantes rares a contribué à la popularité de l’alchimie.

 

Notons que, outre son nom, l’origine arabe de l’alchimie se manifeste dans notre vocabulaire contemporain par quelques mots rescapés : alcool, élixir … et surtout par le nom d’un instrument majeur : l’alambic.

 

Distiller les bois, les feuilles, les graines, les racines.

 

"La description des nouveaux fourneaux Philosophiques ou Art distillatoire, par le moyen duquel sont tirés les Esprits, Huiles, Fleurs, et autres Médicaments : par une voie aisée et avec grand profit, des Végétaux, Animaux et Minéraux. Avec leur usage, tant dans la Chymie que dans la médecine. Mis en lumière en faveur des Amateurs de la Vérité", est le titre d’un ouvrage dont l’auteur, Johann Rudolf Glauber (1604-1670) est un personnage charnière entre alchimistes et chimistes.

 

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

 

 

Le titre de son ouvrage n’est pas mensonger. Les instruments qu’il décrit resteront pratiquement inchangés jusqu’à la fin du 18ème siècle. Ses modes opératoires sont indiqués avec une réelle précision. Telle sa méthode pour extraire "la quintessence des végétaux". La méthode habituelle consiste à extraire les essences par l’eau portée à ébullition. Les huiles et alcools volatils s’en dégagent et sont condensés à travers le serpentin d’un vase réfrigérant, généralement un tonneau dans lequel circule un courant d’eau.


Manière de distiller. Glauber, La description des nouveaux fourneaux Philosophiques ou Art distillatoire, 1659.


La méthode convient, nous dit Glauber, pour les plantes de peu de prix mais son rendement est faible. Aussi en propose-t-il une autre plus efficace pour les épices rares importées du lointain Orient ou des Amériques.

 

"Je veux, dit-il, montrer une autre voie pour distiller les huiles des épices et autres choses précieuses ; ce qui se fait avec l’esprit de sel, par lequel toute l’huile est tirée hors sans rien perdre, ce qui se fait ainsi : emplis une cucurbite de cannelle, ou autre bois, ou semence, sur quoi tu mettras autant d’esprit de sel qu’il suffise pour couvrir le bois, alors place le avec son alambic sur le sable, et lui donne feu par degré, afin que l’esprit de sel bouille, et toute l’huile distillera avec un peu de flegme, car l’esprit de sel par son acrimonie pénètre le bois, et affranchit l’huile afin qu’elle distille mieux et plus aisément".

 

Notons le corps distillé, la cannelle. C’est réellement une épice qu’on ne doit pas gaspiller car elle vaut son poids d’or. Au début du 17ème siècle son commerce était assuré par les Portugais qui occupaient alors l’île de Ceylan mais à l’époque où Glauber en décrit la distillation ceux-ci ont été chassés par les Hollandais qui en détiennent le monopole. La cannelle, le clou de girofle, le poivre, la muscade, seront, en effet, l’objet d’une sanglante guerre des épices qui opposera longtemps, Portugais, Hollandais, Français et Britanniques.

 

Valmont-Bomare, dans son Dictionnaire Raisonné Universel d’Histoire naturelle (1791) consacre à la cannelle plusieurs pages. (voir p.676).

 

Il en décrit la récolte :

 

"Dans la saison où la sève est abondante, et où les arbres commencent à fleurir, on détache l’écorce des petits cannelliers de trois ans : on jette l’écorce extérieure qui est épaisse, grise et raboteuse. On coupe par lames, longues de trois à quatre pieds, l’écorce intérieure qui est mince ; on l’expose au soleil et elle s’y roule d’elle-même de la grosseur du doigt ; sa couleur est un jaune rougeâtre ; son goût est âcre, piquant, mais agréable et aromatique ; son odeur est très suave et très pénétrante."

 

Il exalte la richesse des produits de sa distillation et leurs usages :

 

" Toutes les parties du cannellier sont utiles : son écorce, sa racine, son tronc, ses tiges, ses feuilles, ses fleurs et son fruit. On en tire des eaux distillées, des sels volatils, du camphre, du suif ou de la cire, des huiles précieuses : l’on en compose des sirops, des pastilles, des essences odoriférantes, d’autres qui convertissent en hypocras toutes sortes de vins, ou sont la base de ces épices suaves qui entrent dans la confection de nos ragoûts : en un mot le cannellier est le roi des arbres à tous égards".

 

Qui pourrait nier l’intérêt de la distillation après une telle description ?

 

Moins noble que la distillation des épices : la distillation des résines.

 

Les produits précieux des résines.

 

A la fin du 18ème siècle, la récolte et le traitement de la résine de pin étaient la source d’une importante industrie.

 

"Il n’y a point de Province dans le royaume, écrit Valmont-Bomare, qui fournisse autant d’espèces de résine de pin, que la province de Guyenne ; cet arbre y croît dans les landes arides et sablonneuses, qui s’étendent depuis Bayonne jusque dans le pays de Médoc, et d’autre part depuis le bord de la mer jusqu’au rivage de la Garonne. L’espèce de pin de ces lieux est le grand et le petit pin maritime. Le suc résineux qui en découle depuis le mois de mai et le mois de septembre dans les auges, et qui par conséquent est très pur, se nomme galipot ". (Dictionnaire d’Histoire Naturelle, 1791)

 

La distillation de cette résine procurait de l’essence de térébenthine (20%) et de la colophane (80%). Le premier produit est un excellent solvant des huiles, graisses et cires, très utile pour les vernis et peintures. La colophane est connue pour ses propriétés adhésives. Sans elle l’archet d’un violon ne sortirait aucun son de la corde frottée. Ces corps entraient aussi dans la composition de remèdes divers qui pouvaient avoir une certaine efficacité. La chimie moderne nous apprend, en effet, que la résine de pin est riche en composés organiques de la famille des terpènes, corps connus comme antibiotiques et anti-inflammatoires.

 

Le goudron est un autre produit des pins et sapins. Son nom est, lui aussi, issu de l’arabe. Il s’obtient par distillation de l’ensemble du bois de pin dans des enceintes closes. Au fur et à mesure que le bois se transforme en charbon de bois, le goudron s’écoule au fond du fourneau et est conduit, liquide, jusqu’à des barils qui servent à son transport vers les ports où il est massivement utilisé pour enduire les cordages et le bois des bateaux. A Partir de savants mélanges avec de la résine ou des graisses on en prépare également des brais et des poix. Les flottes du 18ème siècle en consomment des quantités impressionnantes. Ce goudron naturel a progressivement cédé la place au goudron de houille mais certains producteurs de charbon de bois en commercialisent encore de faibles quantités.

 

Nous pourrions aussi citer des résines plus exotiques comme celles dont le mélange composait l’encens et dont le commerce était florissant.

 

Ne pas oublier la sève de l’Hévéa.

 

Une résine élastique : le caoutchouc.

 

C’est par Charles Marie de La Condamine (1701-1774) que les Français apprennent l’existence de cette gomme dont l’importance sera si grande à la fin du 19ème siècle. Ce scientifique et explorateur avait été chargé par l’Académie des Sciences de conduire une expédition au nord du Pérou afin de mesurer la longueur d’un arc du méridien terrestre au voisinage de l’équateur. L’objectif étant, rappelons-le, de déterminer la forme exacte de la terre.

 

Après avoir mené à bien l’expédition, il décidait de rejoindre Cayenne en descendant l’Amazone afin d’en dresser la carte. Le récit de son voyage, publié dans le Recueil des Mémoires de l’Académie des sciences pour l’année 1745 (voir page 430), est un vrai roman d’aventure.

 

Entre diverses observations, il y décrivait une résine élastique appelée Cahuchu dont il nous précisait que la prononciation devait être cahoutchouc. Cette résine pouvait servir à faire des torches mais son intérêt résidait dans une propriété bien plus remarquable :

 

"Quand elle est fraiche, on lui donne avec des moules la forme qu’on veut, elle est impénétrable à la pluie ; mais ce qui la rend plus remarquable, c’est sa grande élasticité. On en fait des bouteilles qui ne sont pas fragiles, des bottes, des boules creuses qui s’aplatissent quand on les presse et qui, dès qu’elles ne sont plus gênées, reprennent leur première figure. Les Portugais du Parà ont appris des Omaguas à faire avec la même matière des pompes ou seringues qui n’ont pas besoin de piston : elles ont la forme de poire creuses, percées d’un petit trou à leur extrémité, où ils adaptent une canule de bois : on les remplit d’eau, et en les pressant lorsqu’elles sont pleines, elles font l’effet d’une seringue ordinaire. Ce meuble est fort en usage chez les Omaguas. Quand ils s’assemblent entr’eux pour quelque fête, le maître de la maison ne manque pas d’en présenter par une politesse à chacun des conviés, et son usage précède toujours parmi eux les repas de cérémonie"

 

Valmont-Bomare (1791) explique que "cette bizarre coutume a fait nommer par les Portugais de la colonie du Para, l’arbre qui produit cette résine, Pao de xinringa, bois de seringue ou seringat". Les collecteurs de latex en ont hérité le nom de seringueiros !

 

Retenons ainsi la contribution des Omaguas d’Amazonie à l’équipement de nos modernes laboratoires chimiques ou biologiques au travers des "poires de caoutchouc" si utiles pour en équiper les pipettes qui servent aux prélèvements ou pour les compte-gouttes des flacons.

 

A la fin du 18ème siècle les chimistes européens se sont emparés du produit. Valmont-Bomare fait le catalogue des multiples essais pour utiliser et transformer la sève de cet arbre que les "naturels du pays appellent hhévé" et dont le nom a été transmis en France sous la forme hévéa. Il cite, en particulier le chimiste Macquer. C’est un ami de Charles de La Condamine auquel il succède à l’Académie des Sciences. Après de multiples essais il a pu constater que le caoutchouc pouvait être dissout dans l’éther pour constituer un vernis qui se figeait sous forme d’un film élastique. L’une de ses plus belles réussites : les tuyaux de caoutchouc dont on fait un si multiple usage aujourd’hui.

 

La méthode ? Il faut fabriquer un petit cylindre de cire de la grosseur d’une plume à écrire, "enduire sa surface de plusieurs couches de résine dissoute, et lorsque cette résine a pris de la consistance, la plonger avec son moule dans l’eau bouillante : la cire fond, et il ne reste plus que le tube".

 

Qui a déjà été dans un laboratoire de chimie connaît l’importance des tubes de caoutchouc pour relier les éléments de verre de façon étanche. L’opération à partir de "luts" divers était alors l’un des casse-tête des chimistes. Valmont-Bomare en présente un usage tout aussi prometteur :

 

"on s’en est servi avec beaucoup de succès pour faire des sondes, qui par leur souplesse et leur flexibilité sont bien préférables à celles qu’on a été obligés de faire jusqu’à présent avec des métaux… Ces sondes, capables d’évacuer la vessie dans les cas où les secours ordinaires sont toujours douloureux et dangereux, ne sauveraient-elles pas la vie et ne prolongeraient-elles pas les jours d’un grand nombre de malades qui périssent faute d’un pareil instrument ? "

 

 

Au début du 19ème siècle le caoutchouc devient un produit d’usage massif grâce à deux méthodes de traitement. Dans les années 1820, l’Ecossais Charles Macintosh prépare un tissu imperméable en l’imbibant de caoutchouc dissout dans du naphte bouillant. Son tissu remplace rapidement la "toile cirée". En 1842, c’est l’Américain Charles Goodyear qui trouve le moyen de stabiliser le caoutchouc par un traitement au soufre, la vulcanisation. Il peut alors équiper les roues de vélocipèdes puis des voitures automobiles, surtout après que l’Ecossais John Boyd Dunlop aura inventé le pneumatique en 1888 et que Edouard et André Michelin auront inventé les chambres à air et le pneu démontable en 1891.

 

Avec l’avènement de l’automobile la demande en caoutchouc explose. La culture de l’Hévéa, diffusée dans toutes les régions tropicales, deviendra rapidement l’une des sources importantes de revenu des colonies d’Amérique, d’Afrique et d’Asie. La richesse accumulée par les pays colonisateurs aura pour pendant l’exploitation impitoyable des populations locales.

 

Un résultat que, ni les tribus Omaguas, ni Charles de La Condamine, le visiteur qu’ils avaient si chaleureusement accueilli et à qui ils avaient livré leurs secrets, n’avaient certainement imaginé.

 

Retour aux sources.

 

L’extraction de molécules inédites dans les plantes, en particulier celles de milieux hostiles, pour des applications médicales est devenue une activité importante des laboratoires de chimie. Qui pourrait nier son intérêt. Les plantes ont fabriqué elles-mêmes les molécules nécessaires à leur protection contre les agressions de leur milieu de vie, certaines d’entre elles peuvent nous soigner.

 

Si l’histoire pouvait en être écrite, il serait passionnant de comprendre par quelle démarche intellectuelle des populations, considérées comme "primitives", ont su elles-mêmes utiliser ces produits comme remèdes. Mais, maintenant que la science sait traduire cette expérience en formules, comment pourrait-on accepter que des groupes industriels puissent prétendre "breveter" à leur profit les molécules ainsi isolées voire même les plantes qui les produisent ?

 

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Voie aussi :

 

Quand la chimie des plastiques était verte.

 

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pour aller plus loin voir :

Histoire du carbone et du CO2.

 

Un livre chez Vuibert.

JPEG - 77.7 ko

Dérèglement climatique, fonte des glaces, cyclones, sécheresses…

 

Coupable : le dioxyde de carbone. Pourtant sans ce gaz il n’y aurait aucune trace de vie sur Terre.

 

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

 

 

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

 

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

 

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

 

Seront-ils entendus ?

 

pour feuilleter

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15 décembre 2017 5 15 /12 /décembre /2017 13:03

En 1876, un article de la revue La Nature annonce un événement de première importance dans le domaine de la chimie. Le chimiste Lecoq de Boisbaudran a isolé un corps auquel il a donné le nom de gallium. En référence au coq, ce gallinacé dont il porte le nom ou pour honorer sa patrie, la Gaule ? La controverse n'est pas tranchée.

 

A l'occasion de cette annonce le chimiste rend hommage à Mendeleev :

 

"il n'est pas besoin d'insister, dit-il, sur l'extrême importance qui s'attache à la

confirmation des vues théoriques de M. Mendeleev concernant la densité du nouvel élément.

On reste en effet frappé d'étonnement quand on compare les propriétés du métal que M. Mendeleev décrivait comme devant exister, avec celle du gallium actuellement mis à jour."

Ce métal, Medeleev l'avait prévu dès 1869 et il lui avait donné le nom de ekaaluminium. Gaston Tissandier qui signe l'article relève l'importance de l'événement : 

 

"Cette découverte prend donc actuellement un caractère  d'une importance capitale. L'apparition du gallium, ainsi comprise, ouvre à la science de nouveaux horizons. de même que l'astronomie révèle, par le calcul, l'existence de planètes ignorées, la chimie, s'appuyant sur des conceptions purement théoriques, peut également dévoiler celle des éléments, avant qu'on ait imaginé les réactions destinées à les faire connaître". 

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