Laboratoire d'Antoine Laurent de Lavoisier reconstitué au musée des Arts et Métiers de Paris. © Wikimedia Commons, domaine public.

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Histoire : la naissance de la chimie

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Quelle différence y a-t-il entre un chimiste et un alchimiste avant le XVIIIe siècle ? Aucune, car ces deux termes désignent en fait la même activité jusqu'aux années 1730. La chimie se développe ensuite parallèlement à l'alchimie : elle abandonne la recherche de la « pierre philosophale » et se tourne vers la matière et ses composants, en utilisant une démarche scientifique basée sur l'expérimentation et la logique. 

L'alchimie constitue une pratique de recherche qui a pour but de percer les secrets de la matière. L'un de ses objectifs est la découverte de l'hypothétique « pierre philosophale » : elle permettrait la transmutation des métaux, c'est-à-dire leur transformation de métaux « vils » (plomb) en métaux « nobles » (argent ou or) et elle entrerait dans la préparation de l'élixir « de longue vie » (la recherche de la vie éternelle).

Avant la chimie, l’alchimie

La pratique de l'alchimie est accompagnée, à partir de la Renaissance, de spéculations philosophiques et spirituelles. Elle connaît son âge d'or au XVIIe siècle : certains souverains européens n'hésitent pas à subventionner des alchimistes, dans l'espoir secret de renflouer leurs caisses au cas où une transmutation aboutirait... Des centaines de traités d'alchimie sont édités, des alchimistes deviennent professeurs de médecine (en Allemagne, Hollande, Angleterre...). Les académies des sciences les accueillent désormais, notamment celle de Paris créée en 1666 ; cependant Colbert interdit aux académiciens de disserter sur la « pierre philosophale ».

Tableau L'alchimiste par David Teniers le Jeune, vers 1650. Mauritshuis, Cabinet royal de peintures, La Haye, Pays-Bas. © Wikimedia Commons, domaine public

La théorie du phlogistique

C'est une théorie alchimique qui explique la combustion en postulant qu'il existe un élément « flamme » dans les corps combustibles. L'idée se rattache à l'antique principe grec des quatre éléments (eau, air, terre et feu). Des philosophes tels Aristote pensent que chaque constituant de la matière est un assemblage de ces quatre éléments fondamentaux. Avant Antoine de Lavoisier, on suppose que la chaleur est constituée d'un fluide nommé « phlogistique » (du grec phlogistos : inflammable), associé au feu. La perte de masse résultant d'une combustion est alors attribuée au départ du phlogistique : la masse qui part, c'est de la chaleur !

Lavoisier, le père fondateur de la chimie moderne

Antoine de Lavoisier (1743-1794) est le grand chimiste français du XVIIIe siècle. Il débute véritablement des recherches sur le concept de combustion en 1772, avec l'aide scientifique et technique de son épouse Marie-Anne Paulze. Il ne cherche pas à discréditer l'alchimie, il estime juste qu'elle a fait son temps. Pour lui, la combustion est causée par la présence d'air « déphlogistiqué » (nommé ainsi par le savant anglais Joseph Priestley en 1774) qu'il baptise oxygène en 1779. Il souligne l'importance de la précision dans ses expériences, en se dotant d'un matériel de plus en plus perfectionné.

Matériel de chimie utilisé par Lavoisier ; dessin de madame Lavoisier, planche IV dans le Traité élémentaire de chimie de Lavoisier, tome 2, Paris, 1789. Bibliothèque nationale de France, Réserve des livres rares. © gallica.bnf.fr/BnF

Moment déterminant dans l'histoire de la chimie : Lavoisier énonce le concept de l'élément comme substance qui ne peut être décomposée par aucune méthode connue d'analyse chimique. Il prouve que l'eau n'est pas un élément mais qu'elle est composée de deux éléments chimiques (oxygène et hydrogène). Il met en évidence la notion de gaz et démontre que l'air que nous respirons est un mélange de plusieurs gaz : il nomme l'oxygène, l'hydrogène, l'azote et les intègre à sa nomenclature. Ces découvertes anéantissent le principe traditionnel des quatre éléments. 

Lavoisier introduit la théorie de la conservation des masses dans le changement d'état de la matière : lors une réaction chimique, la masse totale des produits et des réactifs reste identique du début à la fin de la réaction. « Rien ne se crée, rien ne se perd, tout se transforme » ! L'utilisation de la balance qu'il souhaitait plus précise qu'une balance d'orfèvre, permet à Lavoisier de prouver sa théorie.

Représentation du grand gazomètre de Lavoisier, planche VIII dans le Traité élémentaire de chimie de 1789. BnF. © gallica.bnf.fr/BnF

À la fin du XVIIIe siècle, sont reconnus trente-trois éléments sur les quatre-vingt-douze détectables dans la nature. Les premiers sont identifiés suivant leur particularité : ainsi l'hydrogène est à la base de l'eau (« hydro ») et l'azote signifie « privé de vie » ; l'oxygène est nommé à tort « générateur d'acide » par Lavoisier. Il publie une Méthode de nomenclature chimique en 1787 et un Traité élémentaire de chimie en 1789, considéré comme le premier manuel de chimie moderne.

Page de présentation du Traité élémentaire de chimie paru en 1789. BnF. © gallica.bnf.fr/BnF

Premières applications concrètes de la chimie dès la fin du XVIIIe siècle

L'industrie textile et notamment les manufactures de toiles de coton imprimées (appelées « indiennes »), vont se tourner vers la chimie afin d'améliorer la technique d'impression des tissus et leur coloration. Des travaux fondateurs sont initiés entre les années 1770 et 1790 : le Suédois Scheele (1742-1786) sur l'oxygène, le chlore, les acides ; Lavoisier sur l'oxygène, la composition de l'eau, la formation des acides ; Berthollet (1748-1822) sur les propriétés décolorantes du chlore et l'invention de l'eau de Javel ; Charpentier de Cossigny (1736-1809) sur la fabrication de l'indigo ; Chaptal (1756-1832) sur la teinture en rouge et le blanchiment des tissus ; Leblanc (1742-1806) sur la préparation de la soude et l'invention du Procédé Leblanc. Concernant le traitement et la teinture des tissus, il faut bien avouer que l'élaboration de produits plus ou moins performants, parfois issus de manipulations fortuites, révèlent encore les multiples tâtonnements de la chimie appliquée à l'industrie textile, à la fin du XVIIIe siècle.

À savoir

Antoine de Lavoisier est guillotiné le 8 mai 1794 en tant qu'ancien fermier général ; son épouse réussit à rassembler ses travaux et ses papiers personnels qui sont aujourd'hui conservés aux Archives nationales. En 1789, paraît la revue Annales de chimie dont le premier éditeur est Lavoisier ; elle est toujours publiée (en ligne) en 2019.

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