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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 19:52

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


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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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


Calorimètre de Lavoisier et Laplace

Lavoisier, Traité élémentaire de Chimie, 1789.


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

 

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


Réplique d’un calorimètre de Laplace-Lavoisier


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


Cette histoire est évoquée dans :

 

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

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

 

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

 

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


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

 

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


voir également :

 

Histoire du carbone et du CO2.

JPEG - 77.7 ko

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

 

Un livre chez Vuibert.

feuilleter

 

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

 

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

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

Seront-ils entendus ?

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

Par Gérard Borvon.

___________________________________________________________________________

 

O2, H2, H2O, CO2...
 

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

 

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


Les quatre éléments des philosophes grecs.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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


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

 

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

 

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

 

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

 

- L’octaèdre est associé à l’air.

 

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

 

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

 


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


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

 

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

 

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

 

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

 

 

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

 

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

 

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

 

- le feu est associé au couple chaud-sec.

 

- l’air au couple chaud-humide.

 

- l’eau au froid-humide.

 

- la terre au froid-sec.

 

En résumé :

 

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

 

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


Un modèle d’une grande puissance évocatrice.

 

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

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


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


Car le modèle résiste !
 

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

 

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

 

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


L’Alchimie et les quatre éléments.

 

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

 

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

 

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

 

 

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

 

Les symboles alchimiques.

 

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

 

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

 

Nous pouvons y ajouter les trois principes métalliques :

 

- le soufre

 

- le mercure

 

- le sel

 

Et les métaux représentés par les signes représentant les Planètes :

 

 

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

 

 

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

 

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

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


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


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


Encyclopédie de Diderot de D’Alembert (Planche chymie)


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

 

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

 

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

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

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

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

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


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


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

 

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

 

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

 

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

 

John Dalton (1766-1844) et les atomes.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

 

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

 

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

 

Symboles des "atomes"  proposés par Dalton.

 

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

 

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

 

"Atomes" simples et composés.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Concernant les deux dernières dénominations, il explique :

 

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

 

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

 

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

 

Symboles et équations chimiques.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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


Pour l’ensemble de cette histoire voir :

 

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

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

 

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

 

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

 

feuilleter les premières pages


voir aussi :

 

Histoire du carbone et du CO2.

 

Un livre chez Vuibert.

 

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 ?

 

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Gérard Borvon - dans Chimie
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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 13:42

En introduction à son dictionnaire de chimie, plusieurs fois réédité, le chimiste français Pierre-Joseph Macquer nous livre une histoire de la chimie, document essentiel pour comprendre l’état d’esprit de ceux qui, dans cette deuxième partie du 18ème siècle, se déclaraient comme étant les premiers "vrais" chimistes, par opposition aux alchimistes leurs prédécesseurs.

 

Son jugement est sévère. Pour assurer le nouveau statut académique de sa discipline, il choisit de l’opposer de façon radicale et caricaturale à cette vieille alchimie dont, cependant, il admet parfois certains apports utiles.

 


 

 

"L’histoire des sciences est en même temps celle des travaux, des succès et des écarts de ceux qui les ont cultivées ; elle indique les obstacles qu’ils ont eu à surmonter, & les fausses routes dans lesquelles ils se sont égarés : elle ne peut dès lors manquer d’être utile à ceux qui veulent s’engager dans la même carrière. Ce motif nous engage à placer ici cette histoire abrégée de la chimie. Mais pour ne point répéter ce que d’excellents auteurs ont déjà exposé avec beaucoup de détail et d’exactitude, nous ne parlerons de l’Histoire particulière des Chimistes, qu’autant qu’elle pourra servir à faire mieux connaître l’Histoire générale de la Chimie. Notre objet est de mettre sous les yeux les différents états par lesquels cette science a passé, les révolutions qu’elle a éprouvées, les circonstances qui ont favorisé ou retardé ses progrès ; en un mot, c’est le tableau sommaire de ce qu’elle a été depuis son origine jusqu’à ces derniers temps que nous tâcherons d’exposer.

 

La plupart des auteurs qui ont traité de l’histoire de la chimie, font remonter l’histoire de cette science à la plus haute antiquité : ils étendent leurs recherches jusques dans le premier âge du monde, et trouvent des chimistes dans les temps même antérieurs au déluge. Mais égarés dans la nuit de ces siècles reculés, ils n’ont rencontré, comme tous les historiens qui ont voulu y pénétrer, que des fables, des merveilles et des ténèbres.

 

Nous ne somme plus dans ce temps de crédulité où on pouvait avancer gravement d’après des livres apocryphes, que des Anges ou des Démons pris d’amour pour les femmes, leur révélèrent ce qu’il y a de plus sublime dans les sciences, & les secrets les plus profonds de la Chimie, que le livre où ces secrets furent écrits se nomma kema ; que de là est venu le nom de Chimie ; et mille autres rêveries de cette espèce, dont ils est même inutile de faire mention. Tout ce que l’on peut dire de vrai et de raisonnable sur cette matière, c’est que l’invention de plusieurs Arts qui dépendent de la Chimie, & dont l’objet est de nous procurer les choses les plus nécessaires, est effectivement de la plus haute antiquité. L’Ecriture-Sainte parle de Tubalcain, qui vivait avant le déluge comme d’un homme qui savait faire tous les ustensiles de cuivre et de fer. On croit que c’est ce Tubalcain que la Mythologie païenne mit depuis au nombre des dieux sous le nom de Vulcain.

 

Ces traits historiques font regarder communément Tubalcain comme le premier et le plus ancien des Chimistes, titre qu’on ne doit néanmoins lui accorder qu’en regardant l’espèce de Chimie qu’il pratiquait, non comme une véritable science, mais seulement comme un art ou comme un métier.

 

Il ne restera sur cela aucun doute, pour le peu qu’on réfléchisse sur la nature & sur la marche de l’esprit humain. Il est certain que ce que nous appelons Science, est l’étude et la connaissance des rapports que peuvent avoir ensemble un certain nombre de faits, ce qui présuppose nécessairement l’existence & la découverte de ces mêmes faits. Or cette découverte est uniquement l’ouvrage des sens ; l’esprit le plus actif & le plus pénétrant est absolument sans force à cet égard, en comparaison du sentiment intérieur d’un besoin qui commande impérieusement. Sans les impressions douloureuses ou agréables qu’excitent sur nous les corps dont nous sommes environnés, nous en ignorerions encore les propriétés les plus communes. Le hasard en a montré d’abord quelques-unes, l’amour du bien-être, d’où naît une sorte d’instinct infiniment plus clairvoyant que la raison même, a fait sentir leur usage : les premiers hommes nécessiteux ont été, par cela même, les premiers artisans ; ils ont saisi les principes des arts par un effort naturel, bien différent de ce raisonnement perfectionné, qui peut seul enfanter les Sciences, & qui ne s’est formé que dans l’espace d’une longue suite de siècles. On doit conclure de là, que le Patriarche Tubalcain n’était pas plus Chimiste que ne le sont nos Fondeurs et nos Forgerons ; cela est d’ailleurs très conforme au texte de l’Ecriture, dans laquelle il est nommé seulement Malleator & Faber : c’est-à-dire, qu’il n’était qu’un simple artisan ; de même que tous les premiers hommes qui acquirent quelques connaissances que n’avaient pas leurs contemporains.

 

L’idée que nous donnons ici du mérite de ces anciens inventeurs de nos Arts, ne doit cependant rien diminuer de la gloire qui leur est due : l’esprit humain étant alors dans son enfance, les sciences n’ayant pas encore pris naissance, ils étaient tout ce qu’ils pouvaient être. Quoiqu’ouvriers simples et grossiers, on doit les regarder comme les plus puissants génies de leur siècle ; car la force & l’étendue de l’esprit des hommes sont encore moins l’ouvrage de la nature, que celui du temps & du pays où le hasard les place. Si Stahl eu vécu avant le déluge, tout l’effort de ce génie né pour développer les Mystères de la nature par le secours de la plus sublime Chimie , se serait vraisemblablement réduit à trouver le moyen de forger une hache, de même que le grand Newton qui sut mesurer l’univers et calculer l’infini, aurait peut-être épuisé toute la force de son esprit pour compter jusqu’à dix, s’il eût pris naissance parmi ces Nations de l’Amérique, dont les plus habiles calculateurs ne peuvent compter que jusqu’à trois. Ainsi je le répète, le premier homme qui sut forger le fer et fondre l’airain, quoique moins habile sans doute que nos plus humbles artisans, était cependant un grand homme, qui mérite autant nos éloges que les Chimistes les plus savants & les plus profonds.

 

Il en a été de la Chimie, comme de tous les autres Arts. Avant l’invention de l’Ecriture, l’apprenti ne pratiquait que ce qu’il apprenait de son maître par une tradition orale, & transmettait ses connaissances à celui qui lui succédait ; comme le font encore nos ouvriers, qui n’écrivent rien, quoique vivant tant de siècles après l’invention de l’écriture.

 

Cet Art par excellence fut découvert, comme l’avaient été la plupart des autres, chez les anciens Egyptiens. C’est à cette heureuse époque qu’on peut véritablement rapporter celle de l’accroissement des connaissances humaines ; & la naissance des Sciences ; c’est alors que se fit une distinction réelle des vais Savants ou Philosophes d’avec les simples artisans. Ces derniers obéissant toujours à l’impression du même ressort, continueront uniformément leur marche, & se bornèrent à leur pratique. Les premiers au contraire recueillirent avec soin toutes les connaissances qui pouvaient étendre et orner l’esprit humain, en firent l’objet de leurs recherches, les accrurent en les méditant & en les comparant, les rédigèrent pas écrit, se les communiquèrent, en un mot jetèrent vraiment les fondements de la Philosophie. Ces hommes précieux furent les Prêtres et les Rois d’un peuple assez sage pour leur accorder ses respects, & qui par-là fut digne d’obéir à de tels maîtres.

 

Celui d’entre ces Rois philosophes que les Chimistes regardent comme leur premier auteur, se nommait Siphoas ; il vivait à ce que l’on croit, plus de 1900 ans avant l’Ere chrétienne. Les Grecs chez lesquels passèrent les sciences des Egyptiens, l’ont connu sous le nom d’Hermès ou de Mercure Trismégiste, c’est-à-dire, très grand. La liste des ouvrages de cet ancien savant dont il ne nous est rien resté, & qui se trouve dans Clément d’Alexandrie, est si nombreuse, qu’il fallait que de son temps les hommes eussent déjà fait d’assez grands progrès dans les Sciences. Cependant aucun des ouvrages d’Hermès, désignés par Clément d’Alexandrie, ne traite précisément de la chimie ; il en a composé sur toutes sortes de sciences, à l’exception de celle à laquelle on adonné son nom : car la chimie a été nommée aussi philosophie hermétique. Il est vrai que l’on conserve dans la bibliothèque de Leyde quelques manuscrits arabes qui sont sous le nom d’Hermès, & qui paraissent avoir un rapport plus direct avec la chimie : tel est, par exemple, celui qui traite des poisons & des contrepoisons, & un autre sur les pierres précieuses ; mais on les regarde avec raison comme des ouvrages bien postérieurs, & dont la supposition est manifeste. Il y a donc lieu de croire que, du temps d’Hermès, tout ce que l’on savait de chimie se réduisait à quelques connaissances isolées, dont on ne voyait pas le rapport, & qui par conséquent ne formaient pas encore une Science ; quoique l’astronomie, la morale, & quelques autres sciences, eussent déjà fait d’assez grands progrès, comme on peut s’en convaincre par l’énumération des livres d’Hermès. On n’en sera pas étonné, si l’on considère que les phénomènes les plus importants de la chimie sont souvent en même temps les moins sensibles. Cachés par la nature sous une espèce d’enveloppe, comme les ressorts d’une machine précieuse, ils ne se montrent qu’à ceux qui savent les découvrir, et ne peuvent être aperçus que par des yeux exercés à les observer. Si le hasard en a présenté d’abord quelques-uns qui devaient, par leur singularité ou leur éclat, attirer l’attention des premiers savants, ces phénomènes ne pouvaient leur paraître que comme des pièces séparées, dont il leur était impossible de saisir l’application et les usages, faute d’en connaître une infinité d’autres avec lesquels ils avaient un rapport essentiel.

 

Ces premiers chimistes n’eurent donc d’autres ressources que de recueillir les phénomènes qui venaient à leur connaissance : ils les faisaient reparaître au besoin, soit pour les employer à des choses usuelles, soit pour opérer des effets qui paraissaient des merveilles aux yeux de ceux qui n’étaient pas si savants.

 

C’est là sans doute à quoi se résumait la chimie de ces premiers inventeurs des sciences ; c’est cette chimie qu’appris d’eux Moïse, qui, selon l’Ecriture, fut instruit dans la sagesse des Egyptiens, & depuis, le philosophe Démocrite, qui fit exprès le voyage d’Egypte pour aller puiser les sciences à leur source. Ils sont mis l’un & l’autre au nombre des chimistes ; le premier parce qu’il sut dissoudre et faire boire aux Israélites le veau d’or dont ils s’étaient fait un dieu ; & le second, à cause du témoignage que lui ont rendu plusieurs anciens écrivains, & surtout Pline le naturaliste, qui qualifie de magie et de science miraculeuse celle que possédait Démocrite.

 

Quoique nous soyons fort peu avancés dans l’histoire de la chimie, nous ne pouvons cependant la suivre plus loin, sans faire mention d’une singulière manie qui attaqua la tête de tous les chimistes : ce fut une sorte d’épidémie générale, dont les symptômes prouvent jusqu’où peut aller la folie de l’esprit humain, lorsqu’il est vraiment préoccupé de quelque objet ; qui fit faire aux chimistes des efforts surprenants, des découvertes admirables, & mit néanmoins de grands obstacles à l’avancement de la chimie ; dont la guérison enfin, qui n’a commencé paraître que dans le siècle dernier, a été la véritable époque du renouvellement de cette science, & de ses progrès vers la perfection.

 

On voit bien sans doute que je veux parler du désir de faire de l’or. Dès que ce métal fut devenu, par une convention unanime, le prix de tous les biens, il alluma un nouveau feu dans le fourneau des chimistes. Il paraissait fort naturel en effet que ceux qui avaient des connaissances particulières sur la nature et les propriétés des métaux, qui savaient les travailler et leur faire prendre mille formes différentes, cherchassent à produire le plus beau & le plus précieux des métaux. Les merveilles qu’ils voyaient chaque jour naître de leur art, leur donnait même une espérance assez raisonnable d’ajouter ce nouveau prodige à ceux qu’ils opéraient déjà : ils étaient bien éloignés de savoir alors si ce qu’ils entreprenaient était possible ou non, puisque même à présent la chose n’est point encore décidée. Ce serait donc une injustice que de blâmer leurs premiers efforts ; mais par malheur ce nouvel objet de leurs recherches n’était que trop capable d’exciter dans leur âme des mouvements bien opposés aux dispositions philosophiques ; il s’empara tellement de leur attention, qu’il leur fit perdre de vue les autres objets : ils crurent voir la perfection de toute la chimie, dans ce qui n’était que la solution d’un problème particulier de chimie ; la sphère de leur science, au lieu de s’étendre, se trouva par-là concentrée autour d’un point unique, vers lequel ils dirigèrent tous leurs travaux : le désir du gain devint leur mobile ; ils furent cachés et mystérieux ; en un mot, ils eurent exactement les caractères des artisans : s’ils avaient réussi ils auraient été de simples faiseurs d’or, au lieu d’être des chimistes éclairés et savants ; mais, par malheur pour eux, ils ne furent que les ouvriers d’un métier qui n’existait point.

 

Cette circonstance, qui les privait d’un gain habituel, fut néanmoins ce qui empêcha de les confondre avec les autres artisans ; ils eurent par-là une sorte de conformité avec les savants : et comme il est naturel de profiter de tous ses avantages, ils se prévalurent de celui-ci pour s’arroger le nom de philosophes ou de chimistes par excellence ; qualité qui est précisée par la particule arabe al, qu’ils ajoutèrent au nom de leur science, et d’où sont venus les noms d’Alchimie et d’Alchimistes.

 

Cette sorte d’hommes fut donc, comme one le voit, une espèce moyenne entre les savants et les artisans : ils eurent le nom des premiers, le caractère des seconds, & ne furent en effet ni l’un ni l’autre. Pour soutenir leur nom, ils firent des livres comme les philosophes, ils écrivirent les principes de leur prétendue science ; mais comme le caractère ne se dément point, ils le firent d’une manière si obscure et si peu intelligible, qu’ils ne donnèrent pas plus de lumières sur leur art prétendu, que n’en donnent sur les métiers qu’ils exercent, les ouvriers qui n’écrivent rien.

 

Plusieurs d’entre eux, sentant apparemment le reproche bien fondé qu’on pouvait leur faire à cet égard, s’efforcent d’attirer l’attention de leur lecteur, en annonçant dès le commencement de leurs livres, qu’ils vont parler très-clairement, mais ils se donnent bien de garde d’en rien faire. C’est une chose singulière que de les voir, après avoir promis avec beaucoup d’emphase de révéler les secrets les plus cachés, s’expliquer d’une manière encore plus obscure que tous ceux qui les ont précédés.

 

On peut juger du degré de considération que s’acquirent dans la société ces personnage qui n’y faisaient rien, & dont on n’apprenait rien ; aussi leur histoire n’est-elle pas moins obscure & moins embrouillée que leurs écrits. On ne sait au juste le vrai nom de la plupart d’entr’eux, le temps où ils ont vécu, si les livres qu’on leur attribue sont ou ne sont pas supposés ; en un mot, tout ce qui les concerne est une énigme perpétuelle.

 

Nous n’entrerons donc dans aucun détail sur les Synèse, les Zosime, les Adfar, les Morien, les Calid, les Arnaut de Villeneuve, les Raymond Lulle, les Alain de Lille, les Jean de Meun, & sur une infinité d’autres écrivains ou prétendus philosophes de cette espèce, dont la seule énumération serait beaucoup trop longue ; & nous passerons rapidement sur ce moyen age de la chimie, qui est la partie la plus ténébreuse et la plus humiliante de son histoire. Ceux qui sont curieux de suivre ces chroniques, vraies ou fausses, peuvent consulter les ouvrages de Borrichius, & l’Histoire de le Philosophie hermétique par l’abbé Lenglet Dufresnoy.

 

Nous nous contenterons de remarquer que, dans cette foule d’écrivains alchimistes et inintelligibles, il s’en trouve cependant un petit nombre qui, ayant parlé un peu moins obscurément de certaines expériences, ont fourni quelques lumières : tels sont peut-être l’arabe Geber, le moine anglais Roger Bacon, qui paraît avoir eu connaissance de la poudre à canon, & qui fut accusé de magie ; Raymond Lulle, Basile Valentin & Isaac le Hollandais, dans les écrits duquel on déchiffre quelque chose sur les eaux fortes, sur l’Antimoine et sur plusieurs autres peut-être.

 

Ces connaissances précieuses, dont on trouve le germe comme étouffé sous des monceaux d’énigmes, sont bien capables de faire regretter celles que nos laborieux chercheurs de pierre philosophale ont mises au rebut, à cause qu’elles n’avaient pas un rapport immédiat avec leur objet. Le service le plus essentiel qu’ils pouvaient rendre à la chimie, c’était d’exposer aussi clairement les expériences qui leur ont manqué, qu’ils ont décrit obscurément celles qui, selon eux, leur avait réussi.

 

Tel fut jusqu’au seizième siècle l’état de la chimie, ou plutôt de l’alchimie. Ce fut dans ce temps qu’un fameux alchimiste nommé Paracelse, homme d’un esprit vif, extravagant & impétueux, ajouta une nouvelle folie à celle de tous se prédécesseurs. Comme il était fils d’un médecin, & médecin lui-même, il imagina que, par le moyen de l’alchimie, on devait trouver aussi la médecine universelle ; & mourut à quarante huit ans, en publiant qu’il avait des secrets capables de prolonger la vie jusqu’à l’âge de Mathusalem. Raymond Lulle & quelques autres alchimistes avaient à la vérité songé, avant Paracelse, à la médecine universelle ; mais ce furent la chaleur et la hardiesse de ce dernier qui donnèrent la plus grande vogue à cette fameuse chimère.

 

Cette prétention, toute insensée qu’elle était, trouva néanmoins beaucoup de partisans, & occasionna un violent redoublement dans la manie des alchimistes : tant les hommes ont de crédulité pour ce qui les flatte ! Nos philosophes, sans cesser de chercher le secret des transmutations et celui de faire de l’or, travaillèrent à l’envi à trouver la médecine universelle, & s’imaginèrent que toutes ces merveilles pouvaient s’opérer par un seul et même procédé :beaucoup d’entre eux se vantèrent d’avoir réussi, & se nommèrent Adeptes : leurs livres furent bientôt remplis de recettes pour faire l’or potable, les élixirs de vie, les panacées ou remèdes à tous maux, & toujours dans leur langue ordinaire, c’est-à-dire indéchiffrable.

 

Tant d’extravagances accumulées avaient fait de la chimie une prétendue science ou, pour emprunter ses propres termes, dit ingénieusement M. de Fontenelle (dans l’éloge de M. Lémery) "un peu de vrai était tellement dissous dans une grande quantité de faux, qu’il était devenu invisible, & tous deux presque inséparables. Au peu de propriétés naturelles que l’on connaissait dans les mixtes, on en avait ajouté tant qu’on en avait voulu d’imaginaires, qui brillaient beaucoup d’avantage : les métaux sympathisaient avec les planètes & avec les principales parties du corps humain ; un alkaëst que l’on n’avait jamais vu, dissolvait tout ; les plus grandes absurdités étaient révélées à la faveur d’une obscurité mystérieuse dont elles s’enveloppaient, et où elles se retranchaient contre la raison".

 

La médecine universelle, quoique la plus folle sans doute de toutes les idées qui étaient entrées dans la tête des alchimistes, fut cependant ce qui commença à établir la chimie raisonnable, & à l’élever sur les ruines de l’alchimie.

 

Le fougueux et entreprenant Paracelse avait osé se frayer une route nouvelle dans l’art de guérir. Déclamant sans cesse contre l’ancienne pharmacie, dans laquelle on ne trouvait point, ou du moins que fort peu de médicaments préparés par la chimie, il brûla publiquement, dans un accès de frénésie, les livres des anciens médecins grecs et arabes, & promis de donner presque l’immortalité par ses médicaments chimiques. Ses succès, quoique forts inférieurs à ses promesses, furent néanmoins des prodiges ; il fit plusieurs guérisons surprenantes ; il attaqua surtout avec un grand avantage, par des préparations de mercure, les maladies vénériennes, qui commençaient alors à faire beaucoup de ravages, & contre lesquelles la médecine ne trouvait que des armes impuissantes dans la pharmacie ordinaire.

 

On ne reste guère dans l’indifférence sur des hommes du caractère de Paracelse : aussi ce qu’il pouvait avoir de mérite réel lui suscita-t-il des envieux & des ennemis, tandis que son enthousiasme, & la sotte vanité avec laquelle il se préconisait lui-même, lui attirèrent des admirateurs encore plus sots.

 

Ceux d’entre les médecins de ce temps-là, qui avaient assez de bon sens pour n’être susceptibles d’aucune de ces faiblesses, prirent le parti moyen, c’est-à-dire le plus sage. Bien persuadés qu’il faut infiniment rabattre de ce que dit un homme assez inepte pour mépriser constamment le savoir d’autrui, & vanter avec exagération ses propres découvertes, comma faisait Paracelse, ils laissèrent ses partisans outrés donner aveuglément dans les extravagances de leur maître ;mais convaincus, d’un autre côté, par les succès de ce médecin, que la chimie pouvait fournir d’excellents remèdes inconnus jusqu’alors, ces vrais citoyens s’appliquèrent à les trouver par un travail digne des plus grands éloges, puisqu’il avait pour objet le bien de l’humanité. Ils furent, à proprement parler, les inventeurs d’un nouvel art chimique, qui avait pour objet la préparation des médicaments : ils écrivirent leur art , parce qu’ils n’étaient point artisans, & l’écrivirent clairement parce qu’ils n’étaient point alchimistes.

 

Il y eut donc deux classes de chimistes bien différents les uns des autres. Pendant que les frères de la Rose-Croix, un Cosmopolite, un Espagnet, un Beausoleil, un Philalète, & bien d’autres, perdaient leur temps, leur peine et leur argent pour enchérir sur les folies de Paracelse, on vit éclore successivement les ouvrages utiles de Crollius, de Quercetan, de Beguin, d’Hartman, de Vigamus, de Scroder, de Zwelfer, de Tachenius, de Le Febvre, de Glazer, de Lémery, de Lemors, de Ludovic, & de plusieurs autres qui s’appliquèrent à trouver et à décrire de nouveaux médicaments tirés de la chimie.

 

Les principales facultés de médecine, qui sentirent de quelle importance il était que ces médicaments fussent toujours préparés d’une manière uniforme, travaillèrent aussi à en fixer les procédés : de-là nous sont venus un grand nombre de Pharmacopées et de Dispensaires, dans lesquels on trouve beaucoup d’excellentes opérations chimiques.

 

D’un autre côté, la plupart des arts chimiques exercés dans le silence, étaient, du temps de Paracelse, déjà parvenus à un degré remarquable de perfection, par une marche très-lente à la vérité, mais aussi fort longue, & soutenue sans interruption presque depuis le commencement du monde. On savait découvrir, essayer & exploiter les mines avec avantage ; on connaissait les moyens d’allier, de dissoudre et d’affiner les métaux dans l’orfèvrerie et dans les monnaies ; on composait des verres, des cristaux, des émaux, des faïences d’une infinité de manières différentes ; on savait préparer des couleurs de toutes les nuances, & les appliquer à tous les corps ; la fermentation qui produit les vins, les bières, les vinaigres, était connue et pratiquée ; les distillateurs retiraient les matières spiritueuses, volatiles et aromatiques des plantes, pour en composer des essences et des parfums. Mais tous ces arts étaient exercés séparément, par des gens qui ne connaissaient que ce qui était relatif à leur objet ; & comme ces mêmes arts n’avaient point été décrits, personne n’avait conscience du tout : les différentes parties de la chimie existaient, mais la chimie n’existait pas encore.

 

Heureusement le goût des sciences, qui commençait à succéder alors au jargon & à l’ignorance des siècles précédents, suscita des hommes d’un esprit vraiment philosophique, qui sentirent combien il était essentiel d’acquérir et de publier un si grand nombre de connaissances importantes. Ils surmontèrent des obstacles de toute espèce, pour découvrir et développer les pratiques d’une infinité d’ouvriers qui exerçaient des parties essentielles de la chimie, quoiqu’ils ne fussent rien moins que chimistes.

 

Le célèbre Agricola est un des premiers et des meilleurs auteurs que nous ayons en ce genre. Né dans un village de Misnie, pays abondant en mines et rempli des travaux de la métallurgie, il les décrivit avec un détail et une exactitude qui ne laissent rien à désirer. Médecin comme Paracelse, et son contemporain, il était d’un caractère bien différent de ce fameux alchimiste : ses écrits sont aussi clairs et aussi instructifs, que ceux de Paracelse sont obscurs et inutiles. Lazard, Ercker, Schinder, Schlutter, Henkel, & quelques autres, ont écrit aussi sur la métallurgie, & nous ont donné la description de la docimasie ou l’art des essais. Antoine Neri, le docteur Merret, & le fameux Kunckel, qu’on ne peut assez louer à cause du grand nombre de belles expériences dont il a enrichi la chimie, ont donné un très-grand détail de l’art de la verrerie, celui de faire des émaux, d’imiter les pierres précieuses, & plusieurs autres.

 

Les chimistes estimables dont nous avons parlé jusqu’à présent, & même quelques-uns de ceux qui les ont suivis, & que nous distinguons bien des alchimistes, n’étaient cependant point tous absolument exempts des illusions de l’alchimie : tant il est vrai qu’une maladie opiniâtre et invétérée ne disparaît jamais subitement et sans laisser aucune trace ! Aussi depuis Paracelse et Agricola, avons-nous un grand nombre d’auteurs moitié chimistes raisonnables, moitié alchimistes. Kesler, Cassius, Roeschius, Orschall, le chevalier Digby, Libavius, Vanhelmont, Starkey, Borrichius, sont de ce nombre. Mais on doit leur pardonner ce défaut, en faveur du bien qu’ils ont fait à la chimie par une grande quantité d’expériences intéressantes.

 

Comme, dans les derniers temps des auteurs dont nous venons de faire mention, la manie alchimique était en quelque sorte dans sa crise, elle trouva aussi alors de puissants antagonistes, auxquels la saine chimie a les plus grandes obligations, puisqu’ils contribuèrent par leurs écrits à la délivrer de cette lèpre qui la défigurait et s’opposait à ses progrès. Les plus distingués de ces auteurs, sont le célèbre père Kircher, jésuite, & le savant Conringius, médecin, qui la combattirent avec beaucoup de succès et de gloire.

 

Nous arrivons enfin à une des plus brillantes époques de la chimie : je veux parler du temps où ses différentes parties commencèrent à être recueillies, examinées, comparées par des hommes d’un génie assez étendu et assez profond pour les rassembler toutes, en découvrir les principes, en saisir les rapports, les réunir en un corps de doctrine raisonnée, & poser véritablement les fondements de la chimie, considérée comme science.

 

Ce n’est que vers le milieu du siècle dernier qu’on commença à élever cet édifice, dont jusqu’alors on n’avait fait que rassembler les matériaux. Jacques Barner, médecin du roi de Pologne, fut un des premier qui rangea sous un certain ordre les principales expériences de chimie, en y joignant des explications raisonnées : son ouvrage porte le titre de Chimie philosophique. Tous les phénomènes de cette science y sont rapportés au système des acides et des alkalis, que Takenius avait déjà établi, mais dont il avait abusé en lui donnant beaucoup trop d’étendue ; faute qu’on sera néanmoins disposé à lui pardonner, si l’on considère combien il est difficile de ne pas y tomber, quand on est le premier à s’occuper de vérités aussi générales et aussi fécondes en conséquences, que le sont les propriétés de ces substances salines.

 

Bohnius, professeur à Leipsick, composa aussi un traité estimable de chimie raisonnée ; mais la réputation de ces chimistes physiciens a été presque éclipsée par celle que le fameux Beccher, premier médecin des électeurs de Mayence & de Bavière, se fit quelque temps après dans le même genre. Cet homme dont le génie égalait le savoir, semble avoir aperçu d’un même coup d’œil la multitude immense des phénomènes chimiques : aussi les méditations qu’il fit sur ces importants objets, lui découvrirent-elles la théorie la meilleure et la plus satisfaisante qu’on eût trouvée jusqu’alors ; elle lui mérita l’honneur d’avoir pour partisan & pour commentateur le plus grand & le plus sublime de tous les chimistes physiciens.

 

On doit reconnaître à ces titres glorieux et si bien mérités l’illustre Stahl, premier médecin du roi de Prusse. Né, de même que Beccher, avec une forte passion pour la chimie, qui se déclara dès sa première jeunesse, il était doué d’un génie encore supérieur à celui de Beccher. Son imagination aussi vive, aussi brillante et aussi active que celle de son prédécesseur, avait de plus l’avantage inestimable d’être réglée par cette sagesse et ce sang-froid philosophiques, qui sont les plus sûrs préservatifs contre l’enthousiasme et les illusions. La théorie de Beccher, qu’il a adoptée presqu’en entier, est devenue dans ses écrits la plus lumineuse et la plus conforme de toutes avec les phénomènes de la chimie. Bien différente de ces systèmes qu’enfante l’imagination sans l’aveu de la nature, et que l’expérience détruit, la théorie de Stahl est le guide le plus sûr qu’on puisse prendre pour se conduire dans les recherches chimiques ; et les nombreuses expériences que l’on fait chaque jour, loin de la détruire, deviennent, au contraire, autant de nouvelles preuves qui la confirment.

 

C’est à côté de Stahl, quoique dans un genre différent, qu’on doit placer l’immortel Boerhaave. Ce puissant génie, l’honneur de son pays, de sa profession et de son siècle, a répandu la lumière sur toutes les sciences dont il s’est occupé. Nous devons à un regard dont il a favorisé la chimie, la plus belle et la plus méthodique analyse du règne végétal, les admirables traités de l’air, de l’eau, de la terre, & surtout celui du feu, chef d’œuvre étonnant et tellement accompli, qu’il semble laisser l’esprit humain dans l’impuissance d’y rien ajouter.

 

Si les théories des grands hommes dont nous venons de parler, sont capables de contribuer infiniment à l’avancement de la chimie, en nous faisant apercevoir les causes et les rapports de tous les phénomènes de cette science, il faut avouer aussi qu’elles peuvent produire un effet tout contraire, lorsqu’on s’y livre avec trop de confiance, & qu’on étend leur usage au-delà de ses limites. La théorie ne peut être utile qu’autant qu’elle naît des expériences déjà faites ; ou qu’elle nous montre celles qui sont à faire : car le raisonnement est en quelque sorte l’organe de la vue du physicien, mais l’expérience est son toucher ; et ce dernier sens doit constamment rectifier chez lui les erreurs auxquelles le premier n’est que trop sujet. Si l’expérience qui n’est pas dirigée par la théorie est toujours un tâtonnement aveugle, la théorie sans l’expérience n’est jamais qu’un coup d’œil trompeur et mal assuré : aussi est-il certain que les plus importantes découvertes que l’on ait faites dans la chimie, ne sont dues qu’à la réunion de ces deux grands secours.

 

On trouve une preuve bien convaincante de cette vérité, dans les ouvrages des illustres sociétés littéraires, dont la naissance doit être regardée comme celle de la philosophie expérimentale, et la véritable époque où l’on a vu disparaître le jargon barbare de l’école, les illusions de l’astrologie judiciaire, les extravagances de la chimie, qui n’étaient que des spéculations chimériques & destituées de preuves, ou des amas confus de faits qui ne prouvaient rien.

 

Les mémoires savants et profonds de ces célèbres compagnies, dont les auteurs sont trop connus pour qu’il soit besoin de les nommer, seront à jamais les modèles de ceux qui veulent travailler avec succès à l’avancement des sciences, puisqu’on y voit toujours l’expérience donner un corps au raisonnement, et le raisonnement donner de l’âme à l’expérience.

 

Nous avons l’avantage de voir enfin les plus beaux jours de la chimie. Le goût de notre siècle pour les matières philosophiques, la glorieuse protection des princes, le zèle d’une multitude d’amateurs illustres et éclairés, le profond savoir et l’ardeur de nos chimistes modernes, que nous n’entreprenons pas de louer, parce qu’ils sont au dessus de nos éloges, tout semble nous promettre les plus grands et les plus brillants succès. Nous avons vu la chimie naître de la nécessité, recevoir de la cupidité un accroissement lent et obscur ; ce n’est qu’à la vraie philosophie qu’il était réservé de la perfectionner."


Nous pouvons compléter cette introduction par la célèbre définition de la chimie, et surtout de l’alchimie, telle qu’elle apparaît dans l’édition de 1778 :

 

CHIMIE : "La chimie est une science dont l’objet est de reconnaître la nature et les propriétés de tous les corps, par leurs analyses et leur combinaison.

 

Les avantages qu’on tire de cette science dans la physique et dans les arts, sont trop connus et trop nombreux, pour qu’on croie devoir s’arrêter à les exposer dans un ouvrage comme celui-ci.

 

Mais on ne saurait trop répéter que cette définition ne convient qu’à la chimie moderne, & nullement à l’ancienne, qui, totalement étrangère à la vraie physique, n’avait presque que pour objet que la pierre philosophale, c’est à dire, un amas monstrueux de procédés occultes & absolument dénués de liaisons et de principes.

 

La chimie qui est l’objet de cet ouvrage, n’a heureusement rien de commun que le nom avec cette ancienne chimie ; et cette seule conformité est même encore un mal pour elle, par la raison que c’en est un 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 se extravagances."



Voir aussi cet ouvrage cité par Macquer :

Nouveau cours de chymie, suivant les principes de Newton & de Sthal. Jean-Baptiste Sénac 1723.

 

Discours historique sur l’origine et les progrès de la chimie.

 


On peut rencontrer Macquer dans :

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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Voir aussi l’éloge de Macquer dans les Mémoires de l’Académie des Sciences en 1784.


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Gérard Borvon - dans Chimie
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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 13:35

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

 

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

 

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

 

C’est un mal, écrit-il dans son dictionnaire de Chymie, "pour une fille pleine d’esprit et de raison, mais fort peu connue, de porter le nom d’une mère fameuse pour ses inepties et ses extravagances".

 

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

 


 

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

Pierre-Joseph Macquer


Critique mais aussi continuateur

 

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

 

Macquer, Eléments de chimie théorique, 1749.


Voir aussi son Dictionnaire de Chymie.


On peut rencontrer Macquer dans :

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

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

 

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

 

Du soufre des alchimistes au phlogistique des chimistes.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Plus précisément, nous dit Stahl, citant Becher :

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Du "Principe sulfureux" au "Phlogistique".

 

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

 

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

 

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

 

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

 

 

 

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

 

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

 

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

 

L’importance de l’expérience des métallurgistes.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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


 


Un autre exemple vient renforcer cette conviction :

 

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

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Un modèle diffusé par les chimistes français.

 

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

 

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

 

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


 


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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

 

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

 

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

 

En résumé :

 

 

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

 

Lavoisier Phlogisticien ?

 

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

 

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

 

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


 


Lavoisier décrit la méthode :

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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


Cette histoire est évoquée dans :

 

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

 

 

Présentation de l’éditeur

 

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

 

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

 

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

 

Biographie de l’auteur

 

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

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Gérard Borvon - dans Chimie
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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 12:59

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


Faraday dans son laboratoire


 

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

 

Electrode :

 

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

 

Anode et cathode :

 

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

 


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


 

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


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


 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Quel électrolyseur utiliser ?

 

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

 

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



Un volta-électromètre utilisé par Faraday.

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


Voir aussi :

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


Pour en savoir plus :

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

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Voir aussi :

Electron, Faraday et les radicaux libres.

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Gérard Borvon - dans Chimie
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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 12:41

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

 

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

 

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

 

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

 



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


 

Passage par Brest.

 

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

 

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


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La lettre de Lavoisier à Macquer.

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


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

.



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


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

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

 

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

 

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

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Cette histoire est évoquée dans :

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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voir aussi :

 

Histoire du carbone et du CO2.

 

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

 

Un livre chez Vuibert.

 

feuilleter

 

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

 

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

 

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

Seront-ils entendus ?

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Gérard Borvon - dans Chimie
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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 11:00

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Empédocle, Platon, Aristote et les quatre éléments.

 

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

 

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

 

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

 

- L’octaèdre est associé à l’air.

 

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

 

- Le cube, stable, représente la terre.

 


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

 

 

 

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

 

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


Un mystérieux dodécaèdre gallo-romain.


 

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

 

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

 

- l’air celui du couple chaud-humide.

 

- l’eau provient du froid-humide.

 

- la terre du froid-sec.

 

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

 

En résumé :

 

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

 

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Un modèle évolutif.

 

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

 

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La terre recomposée des alchimistes.

 

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

 

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

 

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


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

 

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

 

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

 

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

 

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


Les 7 métaux associés aux 7 planètes des alchimistes.


 

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L’élément feu et la chimie du phlogistique.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Le concept du phlogistique.

 

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


Le concept de chaux métallique.

 

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

 

Le travail du métallurgiste ?

 

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

 

Chaux métallique + Charbon => métal

 

soit encore :

 

métal déphlogistiqué + phlogistique -> métal

 

Une théorie efficace.

 

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

 

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La chasse aux airs.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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Lavoisier et la fin des quatre éléments.

 

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

 

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

 

métal => chaux métallique + phlogistique

 

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

 

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

 

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

 

Lavoisier et la véritable nature de l’air.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

L’hypothèse du phlogistique doit être abandonnée.

 

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

 

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

 

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

 

Métal + oxygène -> oxyde métallique

 

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

 

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

 

Oxyde métallique + carbone => métal + oxyde de carbone

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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Le dernier des éléments : l’eau.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Ce gaz, Lavoisier et ses collaborateurs le nomment :

 

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

 

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

 

L’eau est donc bien un corps composé.

 

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


Montage pour la décomposition de l’eau par Lavoisier


 

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Vie et mort des quatre éléments ?

 

Lavoisier et les chimistes français signent l’acte de décès de la doctrine des quatre éléments en tant que théorie physique.

 

Rien n’empêche pour autant qu’elle poursuive une carrière dans la poésie, littérature, l’art en général, voire même, avec Bachelard, dans la psychanalyse.

 

Le feu, l’air, l’eau, la terre, resteront encore longtemps des valeurs repères de nos représentations collectives, conscientes ou inconscientes. Chassées de la chimie académique, elles n’ont pas pour autant quitté les esprits et y resteront encore longtemps.


Quand Lavoisier, en visite en Bretagne, croyait encore au Phlogistique.

 

 

Lavoisier découvre à Poullaouen une mine réputée pour son bon fonctionnement mais dont les techniques sont cependant encore proches de celles décrites par Agricola en 1556, dans "De Re Metallica", ouvrage dont plusieurs gravures illustrent le document réalisé en 1994 par des lycéens de Landerneau à l’occasion du bicentenaire de la mort de Lavoisier.

 

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

 

La visite fait l’objet d’une publication à l’Académie des Sciences. En chimiste, Lavoisier nous donne l’une des meilleures descriptions des procédés métallurgiques utilisés pour produire le plomb et en extraire l’argent.

 

Le lecteur intéressé par l’histoire des sciences remarquera que le "père" de l’oxygène, qui vient de participer à la rédaction d’une nomenclature centrée sur ce corps, y fait la part belle au phlogistique dont il a combattu la théorie . Disons même que son exposé est un modèle de la théorie du phlogistique. Sans doute est-ce la condition pour que son mémoire soit retenu par ses pairs de l’Académie des Sciences non encore convertis à la nouvelle doctrine.
(voir Mémoire de l’Académie des sciences )

 

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

 

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



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


Passage par Brest.

 

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

 

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

 

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



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


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


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


Pour l’ensemble de cette histoire voir :

 

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

 

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

 

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

 

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


voir aussi :

 

Histoire du carbone et du CO2.

 

Un livre chez Vuibert.

 

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

 

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

 

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

 

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

Seront-ils entendus ?

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Gérard Borvon - dans Chimie
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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 10:48

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

 

Elément essentiel de la "poudre noire".

 

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

 

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

 

Quand la chimie rencontre l’agriculture.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Le message oublié des agronomes.

 

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

 

Des explosifs aux engrais

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

voir aussi :

 

Nitrates : l’irrésistible ascension.

 

Les nitrates et la santé.

 

Des marées noires aux marées Vertes.

 

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Gérard Borvon - dans Chimie
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20 novembre 2013 3 20 /11 /novembre /2013 09:48

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

 

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

 

Rappelons que, il y a à peine plus de deux siècles, le dioxyde de carbone ne faisait pas partie de la liste des corps nommés par les chimistes. Les mots mêmes de gaz, de carbone et d'oxygène ne faisaient pas partie de leur vocabulaire.

 

La brève histoire que nous allons conter ici est celle de la prise de conscience de l'existence de ce gaz qui, fatal ou vital, est au centre des débats ne nos sociétés en ce début de 21ème siècle.

 

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Le premier personnage que nous allons rencontrer est un médecin adepte des procédés alchimiques.

 

Jean-Baptiste Van Helmont et le gas silvestre.

 

 

Jean-Baptiste Van-Helmont (1579-1644) est né à Bruxelles, alors ville des Pays-Bas espagnols. Après des études de philosophie à l’université du duché de Brabant, il étudie l’astronomie, l’algèbre, la géométrie. Il se tourne ensuite vers la médecine dont il obtient le diplôme en 1599. Rejetant les enseignements de Hippocrate et de Galien, il s’inspire de la médecine pratiquée par Paracelse (1493-1541) et les alchimistes faisant intervenir des remèdes essentiellement issus du monde minéral.

 

Van-Helmont se singularise, également, par son une opposition à la théorie des quatre éléments de Platon et Aristote qui est encore, à cette époque, à la base de toute réflexion sur la matière.(voir : Les œuvres de Jean-Baptiste Van Helmont)

 

"Les Anciens, dit-il, ont établi les quatre éléments pour fondement de la nature, & attribuent toutes leurs opérations aux qualités et aux complexions qui résultent de leur mélange.

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Comme cette doctrine a été nourrie et continuée dans les écoles de siècle en siècle, pour l’enseignement de la jeunesse au préjudice des mortels, aussi faut-il tâcher d’en réprimer l’abus afin qu’on puisse dorénavant reconnaître les erreurs qui se sont glissées par-là envers la cause des maladies."

 

Pour Van Helmont, ce ne sont pas quatre mais un seul élément qui génère l’ensemble des corps. Tous, animaux, végétaux et minéraux sont faits uniquement d’eau !

 

Tous les corps, dit-il, qu’on a cru être mixte, "de quelque nature qu’ils puissent être, opaques ou transparents, solides ou liquides, semblables ou dissemblables (comme pierre, soufre, métal, miel, cire, huile, cerveau, cartilages, bois, écorce, feuilles, etc.) sont matériellement composés de l’eau simple et peuvent être totalement réduits en eau insipide sans qu’il y reste la moindre chose du monde de terrestre".

 

Il ne se contente pas de l’affirmer, le prouve ! Et ceci en faisant appel à l’expérience, ainsi que le note son traducteur. Celle-ci présente un lien direct avec notre sujet, elle concerne la croissance des végétaux.

 

"Il prit un grand vase de terre, auquel il mit 200 livres de terre desséchée au four qu’il humecta avec de l’eau de pluie. Puis il y planta un tronc de saule qui pesait cinq livres. Cinq années après le saule, qui avait cru en ladite terre, fut arraché et se trouva pesant de 169 livres et environ 3 onces de plus.

Le vaisseau était fort ample, enfoncé en terre, et couvert d’une lame de fer blanc étamé percé, en forme de crible, de force petits trous afin qu’il n’y ait que l’eau de pluie ou l’eau distillée seule (de laquelle la terre du vaisseau était arrosée lorsqu’il en faisait besoin) qui y puisse découler. Les feuilles ne furent point pesées parce que c’était en automne quand les feuilles tombent que l’arbre fut arraché.

 

Il fit derechef ressécher la terre du vase et la terre ne se trouva diminuée que d’environ deux onces qui s’étaient pu perdre en vidant ou emplissant le vaisseau. Donc il y avait 164 livres de bois, d’écorce et de racines qui étaient venues de l’eau."

 

De même dit-il "La terre, la fange, la boue, & tout autre corps tangible tirent leur véritable matière de l’eau et retournent en eau tant naturellement que par art".


L’expérience de Van Helmont dans une représentation contemporaine.


 

Van Helmont observe, cependant, que tous les corps ne se transforment pas immédiatement en eau. L’exemple le plus remarquable est celui du charbon dont il affirme que, pendant sa combustion, il libère un " esprit sauvage nommé gas ". Cet esprit constituerait d’ailleurs l’essentiel du charbon, car, dit-il "soixante deux livres de charbons consumés ne laissent guère plus d’une livre de cendres. Donc les soixante livres de surplus ne seront qu’esprit".

 

Ce "gas silvestre", cet esprit sauvage, Van Helmont le retrouve dans une multitude d’observations. Il se dégage dans les fermentations du vin, de l’hydromel, du pain qui lève. Il s’échappe de la poudre à canon qui s’enflamme. Hélas ce "gas" fait une entrée peu chaleureuse dans l’univers chimique. C’est à lui que Van Helmont attribue, avec justesse, les effets funestes de la grotte du chien dans la région de Naples, les suffocations des ouvriers dans les mines ou des vignerons dans les celliers où le vin fermente.


La grotte du chien près de Naples.


 

Lavoisier, qui a noté l’intérêt des œuvres de Van-Helmont, relève que le mot "gas" vient du mot hollandais ghoast qui signifie esprit. Il ajoute que les Anglais "expriment la même idée par le mot ghost et les Allemands par le mot geist". Quant à lui, dans le premier chapitre de son Traité élémentaire de chimie publié en 1789 il expose sa conception des trois états de la matière : "presque tous les corps de la Nature sont susceptibles d’exister sous trois états différents ; dans l’état de solidité, dans l’état de liquidité et dans l’état aériforme […] Je désignerai dorénavant ces fluides aériformes sous le nom générique de gaz". (voir)

 

Nous avons compris que le "gas silvestre" de Van-Helmont, qui provoque l’asphyxie des vignerons imprudents, est notre CO2 , il faudra pourtant bien des étapes avant de comprendre son rôle dans le cycle du vivant. La première étape passe par le Britannique Stephen Hales.


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Stephen Hales (1677-1761).

Quand l’air se transforme en pierre !

 

Connu comme chimiste et physiologiste, Stephen Hales communique en 1727, à la Société Royale de Londres, le résultat de ses expériences sur la physiologie des végétaux. Ces travaux initient une nouvelle façon de produire et de recueillir ce que nous désignons aujourd’hui par le mot "gaz".

 

Buffon qui a lu sa communication trouve indispensable de la traduire. Elle paraît en 1735 sous le titre : "La statique des végétaux et l’analyse de l’air".

 

Le traducteur est enthousiaste. "L’Angleterre produit rarement d’aussi bonnes choses", écrit-il. "La nouveauté des découvertes et de la plupart des idées qui composent cet ouvrage, surprendra sans doute les Physiciens. Je ne connais rien de mieux dans son genre, et le genre par lui-même est excellent". Il note en particulier le passage sur l’air qui est "le plus bel endroit de son livre" :

 

"Aurait-on imaginé, écrit-il, que l’air pût devenir un corps solide ? Aurait-on crû qu’on pouvait lui ôter et lui rendre sa vertu de ressort ? Aurions nous pu penser que certains corps, comme la Pierre de la Vessie ou le Tartre sont pour plus des deux tiers de l’air solide et métamorphosé ? "

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On peut comprendre cet enthousiasme. La théorie des quatre éléments avait instauré des barrières rigides entre principe solide (terre), liquide (eau), et gazeux (air). Comment imaginer qu’un corps aussi volatil que l’air puisse se transformer en bois, en os et même en pierre !

 

C’est pourtant bien ce qu’affirme Hales dans son étude sur la physiologie des végétaux. Il y montre que ceux-ci absorbent beaucoup "d’air"

"non-seulement par la racine, mais aussi par le tronc & les branches" pendant leur croissance.

 

Nous savons aujourd’hui que cet "air", devenu matière solide dans les plantes, est le "gas sylvestre" de Van Helmont, notre actuel dioxyde de carbone (CO2). Pour Hales et ses contemporains il ne pouvait s’agir que "d’air solidifié".

 

Le sixième chapitre de son livre contient l’essentiel de ses expériences :

 

"l’on y verra, dit-il, que tous les corps contiennent une grande quantité d’air ; que cet air est souvent dans ces corps sous une forme différente de celle que nous connaissons ; c’est-à-dire dans un état de fixité où il attire aussi puissamment qu’il repousse dans son état ordinaire d’élasticité"

 

Cet air "fixé" dans les plantes peut en être chassé :" l’on verra, ajoute Hales, que ces particules d’air fixe qui s’attirent mutuellement sont […] souvent chassées des corps denses par la chaleur ou la fermentation, & transformées en d’autres particules d’air élastique ou repoussant [.] C’est par cette propriété amphibie (souligné dans le texte) de l’air, que se font les principales opérations de la nature".


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Montage de Stephen Hales pour recueillir les "airs" fixés dans les plantes et autres corps denses.


 

Noter l’apparition de ces deux types d’air, "l’air fixe", ou air fixé dans les corps organiques et végétaux (bientôt le nom sera réservé au seul dioxyde de carbone) et l’air élastique dont on connaît les lois de compressibilité depuis Boyle et Mariotte.

 

Hales, considérant ces cycles de décompositions et de recombinaisons, invite ses contemporains à considérer l’air comme un véritable réactif chimique :

 

"Puisque l’air se trouve en si grande abondance dans presque tous les corps ; puisque c’est un principe si actif et si opératif ; puisque ses parties constituantes sont d’une nature si durable, que l’action la plus violente du feu ou de la fermentation, n’est pas capable de les altérer jusqu’à leur ôter la faculté de reprendre par le feu ou la fermentation, leur élasticité, … ne pouvons nous pas adopter ce protée (souligné dans le texte), tantôt fixe, tantôt volatil, & le compter parmi les principes chimiques, en lui donnant le rang que les Chymistes lui ont refusé jusqu’à présent, d’un principe très actif".

 

"Je souhaite, ajoute-t-il, que cet essai puisse engager d’autres personnes à travailler dans le même goût ; le champ est vaste, il faut pour le défricher plusieurs têtes et plusieurs mains" .

 

Message reçu par ses compatriotes qui construiront, étape par étape, non pas une chimie "de l’air" mais une chimie "des airs". Au premier rang de ceux-ci Joseph Black.


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

 

 

Joseph Black est l’élève de William Cullen, médecin et professeur écossais. Celui-ci dispose d’un laboratoire bien équipé, en particulier pour les mesures des masses et des volumes gazeux.

 

A la demande de son professeur, il s’attache en premier lieu à étudier, de façon quantitative, la calcination de la craie et sa transformation en chaux vive. Il constate que cette opération s’accompagne d’une perte de poids de la chaux obtenue.

 

Dans le même temps un gaz se dégage auquel il donne le nom, déjà utilisé par Hales, d’air fixe car "fixé" dans la craie.

 

"Je lui ai donné le nom d’air fixe, dit-il, et peut-être très improprement, mais j’ai pensé préférable d’utiliser un nom familier en philosophie, que d’inventer un nouveau nom avant que nous soyons mieux informés de la nature et des propriétés de cette substance, ce qui sera probablement le sujet de mes prochaines recherches."

(J.Black,“Expériences sur la magnésie blanche, la chaux vive, et sur d’autres substances alkalines" p.210).

 

Experiments upon magnesia alba, quick-lime, and other alcaline substances, p70


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Four à chaux (encyclopédie)


 

Son choix de conserver ce nom d’air fixe, "familier en philosophie", sera approuvé par ses contemporains qui, jusqu’à Lavoisier, continueront à qualifier "d’air fixe" le gaz que nous désignons aujourd’hui comme dioxyde de carbone (CO2 ).

 

Cette réaction de calcination peut se traduire par les équations :

 

Craie → Chaux vive + Air fixe

 

carbonate de calcium → Oxyde de Calcium + dioxyde de Carbone

 

CaCO3 → CaO + CO2

 

Ainsi la craie (pour nous du carbonate de calcium CaCO3) résulterait de la combinaison de la chaux vive (oxyde de calcium CaO) et de l’air fixe (CO2). Sa calcination aurait pour effet de libérer cet "air fixe" en le séparant de la chaux.

 

Notons que le sens initial du mot calciner est : transformer en chaux.

 

Une autre expérience vient confirmer cette vue.

 

Black et ses compatriotes savent que la chaux vive est très avide d’eau avec laquelle elle réagit avec un fort dégagement de chaleur pour donner de la "chaux éteinte", notre hydroxyde de calcium Ca(OH)2

 

Précipitation du calcaire :

 

Chaux dissoute + air fixe → Calcaire

 

L’expérience est d’ailleurs devenue classique : en soufflant au moyen d’une pipette dans un verre d’eau de chaux incolore, on observe qu’elle se trouble et qu’un précipité blanc de calcaire insoluble se dépose au fond du récipient sous l’action du gaz carbonique contenu dans l’air expiré. Ce nouveau calcaire pourrait, à son tour, être calciné et redonner de la chaux et de l’air fixe.

 

Cet air fixe (notre CO2), facilement caractérisable par sa réaction avec l’eau de chaux, Black l’observe aussi dans l’action d’un acide sur la craie et également dans un grand nombre d’autres opérations. Par exemple, comme Van Helmont, dans la combustion du charbon ou dans les fermentations.

 

Ainsi se précisent les contours de cet être nouveau, l’air fixe, aux propriétés très différentes de celles du classique air atmosphérique. Notons qu’il est caractérisé, au premier abord, par le fait qu’il n’autorise ni les combustions ni la vie animale. Encore désigné sous le nom d’air méphitique, il commence mal sa nouvelle vie dans l’univers des corps chimiques.

 

C’est, cependant, un nouveau "principe" dont il convient d’étudier l’ensemble des propriétés chimiques. Dans cette tâche Black sera relayé par plusieurs de ses compatriotes.


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Henry Cavendish (1731-1810).

 

 

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

 

En 1766, il présente devant l’Association Royale de Londres une communication sur les airs factices. Son exposé traite de l’air fixe tel que le définit Black, à savoir : "cette espèce particulière d’air factice qui est extrait des substances alcalines par dissolution dans les acides ou par calcination" (Philosophical Transactions, 1766, p141).


matériel de laboratoire de Cavendish.


 

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

 

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

 

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

 

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

 

Toujours attaché à mesurer, Cavendish cherche à déterminer la quantité d’air fixe contenue dans le marbre. Le fort pourcentage de CO2 trouvé (40,7% de la masse) est proche de la valeur admise aujourd’hui. Le marbre et la craie, décomposés par un acide, deviendront ainsi l’une des sources essentielles de la production d’air fixe.


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Joseph Priestley (1733-1804).

Air fixe et air phlogistiqué.

 

Joseph Priestley, théologien, philosophe, homme politique britannique est aussi physicien, auteur d’une remarquable "Histoire de l’électricité".

 

Il est également connu pour ses travaux en chimie et la place importante qu’il occupe dans la "chasse aux airs". En mars 1772 il présente devant l’Académie Royale de Londres ses Observations sur différentes espèces d’air.


 


Habitant à proximité d’une brasserie, il multiplie d’abord les expériences sur l’air fixe, le gaz carbonique, qui se dégage de la fermentation du malt. Constatant sa capacité à se dissoudre dans l’eau il met au point des méthodes de préparation d’eaux gazeuses qui, dit-il, peuvent rivaliser avec "l’eau naturelle de Pyrmont" qui est une eau minérale, importée d’Allemagne, très en vogue à cette époque. On pourra juger de cette popularité à la lecture d’un article publié dans la Revue médicale des grands hôpitaux de Paris en 1829 :

 

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

 

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


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Cuve d’une brasserie (encyclopédie)


 

Les plantes ne fonctionnent pas comme les animaux !

 

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

 

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

 

Priestley mesure l’importance de l’observation.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

L’air fixe. Poison ou remède ?

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Hasardeux et bizarre en effet !

 

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

 

Vraiment bizarre ?

 

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

 

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

 

Vous avez dit bizarre ?


Carboxythérapie

hier le clystère

aujourd’hui la seringue


 

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

 


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


Notons aussi en France "L’essai sur l’art d’imiter les eaux minérales" de Claude-François Duchanoy (1780).

 

Cité par Louis Figuier, "Les merveilles de l’Industrie, industrie chimique, p416"

 

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

 

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

 

 

En 1754 il publie ses "Recherches sur l’usage des feuilles dans les plantes".S’inspirant des études de Stephen Hales, il souhaite étudier la nature des échanges dans les feuilles et en particulier la façon dont elles participent à l’absorption de l’eau.

 

Les deux faces d’une feuille sont différentes, "la surface supérieure est ordinairement lisse et lustrée" observe-t-il, "la surface intérieure au contraire est pleine de petites aspérités ou garnies de poils courts", il imagine donc une série d’expériences à partir d’une hypothèse :

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

 


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


 

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

 

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

 

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

 

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

 


L’expérience de Bonnet dans un manuel contemporain.


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


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Jan Ingenhousz : le soleil rythme la vie des végétaux.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

La vie nocturne des plantes.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Il souligne d’abord le rôle de la lumière solaire

 

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

 

 

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

 

 

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

 

 

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

 

 

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

 

 

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

 

 

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

 

 

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

 

 

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

 

 

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

 

 

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

 

 

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

 

 

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

 

 

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

 

 

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

 

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

 

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

 

En effet, le jour et la nuit, comme les animaux, les plantes respirent. Elles absorbent de l’oxygène et rejettent du dioxyde de carbone. Pendant le jour le phénomène est masqué par l’autre fonction végétale, équivalente à l’alimentation dans le règne animal : la photosynthèse, consommatrice de dioxyde de carbone et source d’oxygène.

 

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

 

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

 

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

 

 

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

 

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

 

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


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Senebier ou comment les plantes s’alimentent.

 

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

 

Il publie ses résultats dans des "Mémoires physico-chimiques sur l’influence de la lumière solaire pour modifier les êtres des trois règnes de la nature, et surtout ceux du règne végétal (1782)"

 

suivis des "Recherches sur l’influence de la lumière pour métamorphoser l’air fixe en air pur par la végétation (1783)".

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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


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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Quand l’air fixe devient acide crayeux aériforme.

 

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

 

 

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

 

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Principe oxygine : 72,125 livres

 

Matière charbonneuse : 27,875 livres

 

Total de l’acide charbonneux : 100,000 livres

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Carbone + oxygène → gaz acide carbonique

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Ils choisissent donc de ne pas choisir :

 

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

 

 

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

 

 

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

 

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

 

 

La guerre est déclarée.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Oubliez ces carbonates, ces carbures…

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Et pourtant carbone, carbonique et carbonates se sont imposés.


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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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


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Aujourd’hui.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Et avant hier ?

 

Avant de quitter le chapitre de la photosynthèse peut-être peut-on rappeler qu’il fut un temps où l’oxygène ne constituait pas 21% de l’atmosphère.

 

La vie a débuté dans un mélange gazeux de vapeur d’eau, d’hydrogène, de méthane, d’ammoniac, de dioxyde de carbone. Ceci jusqu’au moment où des organismes dotés de chlorophylle ont commencé à proliférer : les cyanobactéries (ou algues bleues). C’est à elles qu’on attribue l’enrichissement de l’atmosphère en oxygène, cet "excrément" libéré par les plantes. L’oxygène est alors devenu vital pour les organismes, dont nous sommes, qui s’y sont adaptés et développés, pendant que pour d’autres il se révélait être un poison mortel.

 

Discrètes, les cyanobactéries se rappellent de plus en plus souvent à notre souvenir. Dans les milieux enrichis en nitrates et phosphates par l’activité humaine, elles prolifèrent, la toxicité de certaines d’entre elles posant alors un sérieux problème de santé humaine et environnementale.


pour aller plus loin voir :

Histoire du carbone et du CO2.

 

Un livre chez Vuibert.

 

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Dérèglement climatique, fonte des glaces, cyclones, sécheresses…


Coupable : le dioxyde de carbone.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

Seront-ils entendus ?

 

pour feuilleter

 

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La Presse en parle :

 

Dans 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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Gérard Borvon - dans Chimie
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