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Lavoisier : Traité élémentaire de chimie, définition des corps simples et expériences

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
 

Antoine Laurent de Lavoisier, considéré comme le père de la chimie moderne, n'a pourtant découvert aucun élément chimique. Il a cependant fait plus que tout autre pour parachever la transformation de la chimie en science. Lavoisier a mis en évidence le rôle de l'oxygène dans la respiration, a défini le terme de « corps simple » et a introduit la nomenclature scientifique, avant de perdre prématurément la vie pendant la Révolution française.

Le point culminant de la carrière de chimiste de Lavoisier est atteint avec la publication de son Traité élémentaire de chimie, en 1789. Il y expose ses découvertes et son raisonnement dans un style clair et logique, ce qui donne une force irrésistible à sa vision moderne et scientifique de la chimie : « Le raisonnement, qui est de nous et qui seul peut nous égarer, [nous devons] le mettre continuellement à l'épreuve de l'expérience, ne conserver que les faits qui ne sont que des données de la nature, et qui ne peuvent nous tromper ; [...] ne chercher la vérité que dans l'enchaînement naturel des expériences et des observations ».

Laboratoire d'Antoine Laurent de Lavoisier, reconstitué au Musée des arts et métiers, à Paris. © Edal Anton Lefterov, CC by-sa 3.0

Définition des corps simples par Lavoisier

Parmi les innovations importantes apportées par Lavoisier, on trouve une définition décisive des corps simples : le « dernier terme auquel parvient l'analyse », autrement dit une substance qui ne peut plus être décomposée.

Il admet que des substances impossibles à séparer auparavant pourraient l'être grâce à de nouvelles avancées techniques. Effectivement, plusieurs substances de sa liste de trente-trois éléments chimiques étaient en réalité des oxydes. De la même manière, il prédit que plusieurs terres alcalines de l'époque (des solides basiques qui ne pouvaient pas être dissociés avec les moyens de l'époque) devaient être des oxydes métalliques. Plus tard, Humphry Davy utilisera le nouveau procédé d'électrolyse pour isoler les métaux alcalino-terreux à partir de leurs sels fondus.

Les expériences de Lavoisier

Une autre contribution majeure de Lavoisier à la chimie moderne est son approche du « bilan de matière ». En utilisant des instruments extrêmement sensibles, il perfectionne l'art de mesurer les quantités à la fois des réactifs et des produits, qu'ils soient solides, gazeux ou liquides.

Il souligne aussi l'importance d'effectuer des mesures très précises. Celles-ci le conduisent à énoncer le principe de conservation de la masse : « On peut poser en principe que, dans toute opération, il y a une égale quantité de matière avant et après l'opération ; que la qualité et la quantité des principes [éléments] est la même, et qu'il n'y a que des changements, des modifications. C'est sur ce principe qu'est fondé tout l'art de faire des expériences en chimie : on est obligé de supposer, dans toutes, une véritable égalité ou équation entre les principes du corps qu'on examine, et ceux qu'on en retire par l'analyse ».

Première page du Traité élémentaire de chimie. Cet ouvrage est considéré comme le premier manuel de chimie moderne. © DP

L’erreur de Lavoisier

Lavoisier n'était pas infaillible. Un élément central de son nouveau système était un hypothétique principe de la chaleur, qu'il appelait « le calorique ». Bien qu'étant « impondérable » (une substance indétectable et sans masse), le calorique était censé se comporter comme un liquide ou un gaz. Lavoisier affirma alors que l'oxygène gazeux était en fait composé d'oxygène et de calorique, ce dernier justifiant la phase gazeuse. C'était une impasse, au même titre que le phlogistique, et, à bien des égards, un nouvel avatar du feu élémentaire.