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15 décembre 2013 7 15 /12 /décembre /2013 15:25

Histoire du carbone. Quand l'énergie était verte.

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

 

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

Au début était le charbon de bois.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

L’industrie métallurgique et la grande époque des charbonniers.

 

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

 

La construction des meules de charbon de bois
Encyclopédie, ou dictionnaire raisonné des sciences, des arts et des métiers (1751)

 

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

 

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

 

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

 

Un arpent valant sensiblement ½ hectare, ce sont donc soixante mille hectares de bois qui disparaissent chaque année. Il propose donc le plan d’un fourneau permettant d’économiser un cinquième du charbon habituellement utilisé.

 

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Plan d’un fourneau économe en charbon de bois.
Grignon, Mémoires de Physique sur l’art de fabriquer le fer, 1775.

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

 

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

 

Les chimistes et le charbon.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Nous avons cité Stahl comme le premier à avoir noté le rôle "chimique" du charbon dans la réduction des minerais en métaux. (voir : Georg Ernst Stahl, l’élément Feu et le Phlogistique.)

 

Une observation ancienne aurait pu amener aux mêmes conclusions : celle du caractère explosif de la poudre noire et du rôle du charbon dans ce phénomène. Car, avec la métallurgie, la fabrication de poudre a été l’une des principales opérations industrielles liées au charbon de bois.

 

Lavoisier, le charbon et la poudre noire.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Un "rapport du comité de salut public sur la nécessité d’augmenter la fabrication d’armes, de salpêtre et de poudre, pour accroître tout à coup, dans une grande proportion, les moyens de défense de la République et d’exterminer ses ennemis", daté du 1er février 1794, se félicite d’avoir " rassemblé les hommes les plus éclairés de Paris dans la chimie et dans les arts chimiques". Un "nouvel art" de fabriquer la poudre "est sorti, disent-ils, tout entier et presque porté à sa perfection de la réunion fraternelle et patriotique ainsi que des veilles des artistes et des savants." (voir p.246).

 

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

 

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

 

 

 

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

 

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

 

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

 

Mais alors où est le problème ?

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

 

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

 

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

 

Ne pas oublier aussi un produit de la distillation du bois : le gaz d’éclairage.

 

XXXXXXXXXXXXX

 

Du bois pour les gazogènes. De l’éclairage jusqu"aux automobiles.

 

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

 

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

 

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

 

Philippe Lebon invente le gazogène.

 

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

 

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

 

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

 

La mort de Lebon. Louis Figuier, Les Merveilles de la science.T4.

 

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

 

Gazogène à bois, le retour.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Tracteur Latil équipé d’un gazogène.
Collection Christian Latil

 

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

 

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

 

 

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

 

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

 

La guerre de 1939-45 donne un nouvel essor aux gazogènes. A la fin du conflit, sur les 100 000 véhicules utilitaires qui fonctionnent encore en France, 89 000 sont équipés de gazogènes. On estime que pendant la période de guerre, l’utilisation du bois a permis l’économie de 1 500 à 1000 tonnes de produits pétroliers.

Véhicule à gazogène pendant la guerre 39-45.

Retour aux sources ?

 

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

 

pour aller plus loin voir :

 

Histoire du carbone et du CO2.

 

Un livre chez Vuibert.

 

JPEG - 77.7 ko

Dérèglement climatique, fonte des glaces, cyclones, sécheresses...

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Seront-ils entendus ?
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Published by Gérard Borvon - dans Chimie
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3 décembre 2013 2 03 /12 /décembre /2013 15:49

Histoire du CO2. Jean-Baptiste Van Helmont (1579-1644) et le gas silvestre.

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

 

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

 

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

 

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

 

Ici : Jean-Baptiste Van Helmont.

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.

 

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.

 

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". (page 96)

 

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." (page 101)

 

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.

 

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 prochaine étape passe par le Britannique Stephen Hales.

pour aller plus loin voir :

Histoire du carbone et du CO2.

 

Un livre chez Vuibert.

 

 

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 ?

Voir aussi :

 

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

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3 décembre 2013 2 03 /12 /décembre /2013 15:41

Histoire du CO2. Stephen Hales (1677-1761). Quand l’air se transforme en pierre !

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

 

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

 

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

 

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

 

Après Van Helmont, Stephen Hales.

 

Hales naît à Bekesbourne dans le Kent. Destiné à l’état ecclésiastique, il étudie au Corpus Christi College de l’Université de Cambridge, pour y faire des études de théologie. En février 1703, il y est chargé de cours.

 

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 ? "

 
 
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".

 

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.

 

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 ?

feuilleter.

Noter : Stephen Hales avait pour correspondant Guillaume Mazéas, physicien breton, qui lui annoncera la réussite de la première expérience du paratonnerre à Marly en France.

Voir aussi :

 

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

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3 décembre 2013 2 03 /12 /décembre /2013 15:31

Histoire du CO2. Joseph Black (1728-1799) et l’air fixe.

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

 

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

 

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

 

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

 

Après Van Helmont et Hales : Joseph Black.

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

 

Joseph Black est né à Bordeaux, où ses parents étaient négociants en vins. Il s’inscrivit à l’Université de Glasgow à l’âge de dix-huit ans, et quatre ans plus tard partit terminer ses études de médecine à Édimbourg.

 

Il y 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 à étudier l’action et les propriétés chimiques de la "magnésie blanche" (carbonate de magnésium), utilisée comme laxatif. Cette étude l’amène à étudier, de façon quantitative, la calcination de la craie et sa transformation en chaux vive.

 

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

 

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.

 

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" 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."

 

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

 

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.

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Four à chaux (encyclopédie)

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, si utile pour différents usages dont la construction de murs résistants. Cette chaux éteinte peut se dissoudre partiellement dans l'eau pour donner une solution incolore : l'eau de chaux. Si cette eau de chaux est laissée à l'air libre, une pellicule se forme à sa surface. Black constate qu'il s'agit de calcaire dont il imagine qu'il s'est reformé à partir de la chaux et de l'air fixe présent dans l'atmosphère.

 

Précipitation du calcaire :

 

Chaux dissoute + air fixe → Calcaire

 

Quel est l'écolier qui n'a pas hérité de cette expérience de Joseph Black : 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.

 

Parmi ceux-ci, Henry Cavendish (1731-1810).

pour aller plus loin voir :

Histoire du carbone et du CO2.

 

Un livre chez Vuibert.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

Seront-ils entendus ?

 

pour feuilleter

Voir aussi :

 

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

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

Histoire du CO2. Joseph Priestley (1733-1804), quand les plantes purifient l’air.

 

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Après Van Helmont, Hales, Joseph Black : Priestley.

 

 

 

 

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

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

 

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

matériel de laboratoire de Cavendish.

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

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

 

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

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

 

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

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Cuve d’une brasserie (encyclopédie)

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

 

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

 

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

 

Les plantes ne fonctionnent pas comme les animaux !

 

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

 

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

 

Priestley mesure l’importance de l’observation.

 

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

 

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

L’air fixe. Poison ou remède ?

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Hasardeux et bizarre en effet !

 

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

 

Vraiment bizarre ?

 

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

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

 

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

 

Vous avez dit bizarre ?

Carboxythérapie

hier le clystère

aujourd’hui la seringue

 

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

 

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

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

pour aller plus loin voir :

 

Histoire du carbone et du CO2.

 

 

Un livre chez Vuibert.

 

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Dérèglement climatique, fonte des glaces, cyclones, sécheresses…
 

Coupable : le dioxyde de carbone.

 

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

 

 

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

 

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

 

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

 

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

Seront-ils entendus ?

 

pour feuilleter

 

Voir aussi :

 

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

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

Histoire du CO2. Lavoisier. De l’air fixe à l’acide crayeux aériforme et au gaz carbonique.

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

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

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

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

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

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Quand l’air fixe devient acide crayeux aériforme.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Principe oxygine : 72,125 livres

 

Matière charbonneuse : 27,875 livres

 

Total de l’acide charbonneux : 100,000 livres

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Carbone + oxygène → gaz acide carbonique

 

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

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Ils choisissent donc de ne pas choisir :

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

La guerre est déclarée.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Oubliez ces carbonates, ces carbures…

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Et pourtant carbone, carbonique et carbonates se sont imposés.

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

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Aujourd’hui.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

pour aller plus loin voir :

Histoire du carbone et du CO2.

 

Un livre chez Vuibert.

 

JPEG - 77.7 ko

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

 

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

 

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

 

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

 

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

Seront-ils entendus ?

pour feuilleter

 

Voir aussi :

 

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

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29 novembre 2013 5 29 /11 /novembre /2013 13:25

La bobine de Ruhmkorff.

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

 

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

 

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

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

La bobine de Ruhmkorff.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

Portait de Ruhmkorff. La Nature 1878.

 

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

 

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

 

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

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

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

 

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

 

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

 

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

Explosion du fort de Pë-ho

"Louis Figuier, Les Merveilles de la Science".

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

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

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

 

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

 

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

___________________________________________________________

Sur Ruhmkorff voir aussi dans la Nature 1878 premier semestres page 97

http://cnum.cnam.fr/GIFS/4KY28.10/0101.T.97.966.1417.gif

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

JPEG

 

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

 

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

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

 

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

 

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

 

XXXXXXXXXXXXXXX

Quand la bobine inspire le théâtre.

 

Un spectacle de Pierre Meunier.
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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 20:54

Seaweed. A chemical industry in Brittany, in the past and today.

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

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

In the past

 

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

 

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

Today

 

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

 

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

 

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

Our work on the seaweed industry


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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

- Translations into English ( documentation and reports).

 

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

Seaweed in the past
Treating the « soda loaves »
The burning of seaweed

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

The mechanical processing of the ashes :

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

The washing of the ashes

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

The search for carbonate ions

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

Experimental file

 

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

 

Characterisation of the CO32- ions :

 

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

 

Ca2++ CO32- -> CaCO3

 

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

 

CO32-+ 2H+-> CO2 + H2O

The extraction of iodine

 

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

 

experimental File

 

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

 

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

 

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

 

 

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

Seaweed Today
A visit to two factories processing alginates

 

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

 

Danisco :

 

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

 

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

 

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

 

We conducted that experiment in our scholl laboratory.

 

Technature :

 

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

 

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

 

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

 

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

How to create a beauty mask

 

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

 

The formula of the « tropical fruit » mask.

 

 

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

Papaye powder		 0,15 g

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

 

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

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

How to operate

 

Dose : 30g of powder for 100g of water

 

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

 

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

 

It takes about 15 mn to use

 

 

Résult

 

your skin is finer

your complexion brighter

Agar-Agar and the formation of colloids

 

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

 

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

 

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


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

 

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

 

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

« Pioka » and carrageenans

 

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

 

The préparation of seaweeds.
 

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

 

Just before use.
 

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

Seaweeds today, in food.

A recipe of pioka pudding

 

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

 

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

Our recipe

 

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

Conclusion

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

 

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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 20:42

Huyghens, Young, Fresnel, Maxwell, la lumière et l'électricité.

" Théorie électromagnétique de la lumière".

 

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

 

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

 

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

L’éther lumineux

 

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

Les ondes lumineuses de Huyghens.

 

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

 

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

 

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

Expérience des "fentes d’Young".

 

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

 

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

Fresnel.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

L’éther électromagnétique et la nature de la lumière.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

-  une réflexion sur les unités électriques.

 

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

Construire un système cohérent d’unités électriques.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

 

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

 

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

 

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

 

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

Etablir les équations de propagation d’une perturbation électromagnétique.

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

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

 

 

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

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

Voir aussi :

Quand Faraday découvre l’induction électromagnétique.

 

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Voir aussi :

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

 

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Published by Gérard Borvon - dans Histoire de l'électricité
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25 novembre 2013 1 25 /11 /novembre /2013 20:30

L’Oxygène au Théâtre.

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

Oxygène

 

 

Carl Djerassi, Roald Hoffmann

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

 

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Kislorod

 

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 
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Pour en savoir plus sur l'oxygène :

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

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

 

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

 

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

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Published by Gérard Borvon - dans Chimie
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