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Chimie des gaz : le vide et le baromètre de Torricelli

Dossier - Introduction à la chimie : atomes et molécules au fil de l'histoire
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Qui ne souhaiterait pas percer les secrets des atomes et des molécules ? Grâce à ce dossier sur les bases de la chimie et son évolution dans l'histoire, la lumière est faite sur un domaine parfois perçu comme difficilement compréhensible.

  
DossiersIntroduction à la chimie : atomes et molécules au fil de l'histoire
 

Bien que les chimistes aient repéré les vapeurs et fumées s'échappant de leurs creusets et de leurs fioles, ils prêtaient peu d'attention au monde des gaz et ne croyaient pas en l'existence du vide. Cela allait changer, transformant la chimie en la science que nous connaissons aujourd'hui.

Le monde de la chimie comprend l'étude des fluides mais aussi celle des gaz. © MasterTux, DP

La découverte du vide

En 1727, Stephen Hales, ecclésiastique et scientifique, fut amené à s'interroger sur la pneumatique (du grec pneuma, respirer), dans son ouvrage La statique des végétaux : « Ne pouvons-nous pas adopter ce Protée [la phase gazeuse], tantôt fixe, tantôt volatil, et le compter parmi les principes chimiques en lui donnant le rang que les chimistes lui ont refusé jusqu'à présent, d'un principe très actif ? » Les gaz étaient jusqu'alors les parents pauvres de la chimie, ignorés et mal identifiés par les alchimistes et philosophes naturels. Quand ces derniers y pensaient, ils supposaient généralement que tous les airs n'étaient qu'une seule et unique chose, éthérée, sans substance et échappant à l'étude.

Stephen Hales est le pionnier de la physiologie expérimentale. On lui doit notamment des études sur les calculs rénaux et biliaires. © William Ramsay, DP

Tout se mit à changer au XVIIe siècle, d'abord avec le travail de Jean-Baptiste Van Helmont, puis avec une série d'expériences spectaculaires qui démontrèrent l'existence du vide. La première et l'une des plus significatives fut l'expérience du baromètre, réalisée par Evangelista Torricelli (1608-1647), en 1644.

Evangelista Torricelli inventant le baromètre à mercure. © DP

Le baromètre de Torricelli

Torricelli remplit un tube de verre de mercure, puis boucha l'extrémité ouverte avec son doigt, retourna le tout et immergea l'ouverture dans une bassine de mercure. Lorsqu'il retira son doigt, la colonne de mercure descendit un peu et s'arrêta.

L'espace en haut de la colonne était donc vide. Torricelli souligna alors qu'il s'agissait bien de vide réel, contredisant ainsi les anciennes théories, qui avançaient que la nature avait horreur du vide. Il fit également remarquer que la colonne de mercure se maintenait à cause de la pression de l'air sur le bassin et que, selon les conditions météorologiques, la hauteur de cette barre pouvait varier.