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La chimie avant Lavoisier

F. Isambert, la Revue Scientifique — 23 décembre 1876

vendredi 16 juillet 2010, par gloubik

Messieurs,

Avant de commencer une étude approfondie de la chimie, il m’a semblé qu’il n’était pas inutile de vous faire parcourir, dans un exposé sommaire, les diverses phases qu’a suivies cette branche de nos connaissances pour arriver à ce degré de perfection qu’elle a atteint de nos jours.

Pour rencontrer les premiers faits qui rentrent dans le domaine de la chimie il faudrait remonter à l’origine de la civilisation. La combustion du bois, la préparation des aliments, l’extraction des métaux, la fabrication du verre même étaient connues à une époque très reculée de l’antiquité. Les arts étaient déjà très prospères, qu’on n’avait pas encore songé à constituer une science par l’étude de tous ces faits. L’Égypte qui semble avoir été le berceau de notre civilisation, l’Égypte à laquelle les philosophes grecs ont emprunté une grande partie de leurs idées, est aussi le pays qui paraît s’être occupé le premier de la science chimique. Les connaissances des Égyptiens ne sont pas parvenues jusqu’à nous : mais nous pouvons admettre que leurs idées étaient de même genre que celles que nous ont transmises les philosophes grecs, idées qui ne sont que la traduction de quelques faits bien observés, mais interprétés d’une manière inexacte.

L’observation la plus superficielle nous montre entre les divers corps des différences frappantes : les uns sont solides comme la terre, d’autres sont liquides comme l’eau, ou gazeux comme l’air. Il y a donc dans la nature trois éléments tangibles, la terre, l’eau et l’air. L’eau que l’on fait bouillir se dissipe dans l’air en laissant comme résidu une substance terreuse : le feu a donc changé l’eau en air et en terre. On comprend de la sorte comment on a été conduit à admettre quatre éléments, l’eau, la terre, l’air et le feu, non pas que l’on doive attribuer à ces éléments le rôle de corps simples, mais en les envisageant uniquement comme des formes différentes de la matière. Ainsi nous venons de voir l’eau se changer en air et en terre ; inversement, les sources nous apprennent que la terre se change en eau, que la pluie n’est que la transformation de l’air en eau. Héraclite regarde le feu comme principe de toutes choses, terre, eau et air. Platon n’admet qu’une matière première, ce n’est ni le feu, ni l’air, ni l’eau, ni la terre ; mais elle est capable de revêtir ces formes différentes : conception profonde bien digne d’un aussi grand philosophe, mais que l’expérience ne pourra probablement jamais réussir à démontrer.

Si nous passons à d’autres exemples nous pourrons expliquer par d’autres observations faites, elles aussi, d’une manière incomplète les autres idées des anciens sur la matière : les métaux tels que le plomb, l’étain, le cuivre, etc., calcinés à l’air perdent leur aspect et brûlent en donnant de la chaleur : le métal est donc formé de terre et de feu, et l’ouvrier qui prépare ce métal, en chauffant au milieu du charbon la terre métallique, ne fait que combiner celte terre avec le feu pour fabriquer le métal. Si vous joignez à cela des idées métaphysiques qui étendaient l’idée de vic à tous les corps, même aux pierres qui seraient capables de croître dans le sein de la terre à la manière des végétaux, vous comprendrez comment l’idée d’un développement successif pouvait conduire à admettre la transformation des métaux et par suite la production de l’or ou de l’argent qui représentent le degré le plus élevé de la vie des métaux.

Il suffit, pour arriver à produire ces transformations de la matière, d’imiter la nature ; aussi les périodes lunaires, la position des astres jouent un grand rôle dans les procédés que met en usage l’adepte de l’art sacré ; les invocations à l’âme du monde, aux puissances spirituelles de toutes sortes, la magie, en un mot, complètent la série des conditions nécessaires pour arriver à résoudre le grand problème de la transmutation des métaux. L’astrologie, la magie et l’alchimie Alchimie s’unissent pour arriver à la fabrication de l’or.

A partir du Ve siècle jusqu’au VIIIe les sciences elles arts sont en décadence : les peuples barbares qui ont renversé l’empire d’Occident n’ont pas un degré de civilisation assez élevé pour saisir des idées aussi complexes ; la tradition s’éteint en Occident, elle ne se conserve que très imparfaitement chez les Grecs du Bas-Empire. C’est un peuple nouveau, le dernier venu parmi les envahisseurs, qui, par une disposition particulière de son génie oriental, s’assimile le plus rapidement les idées et les connaissances des pays conquis. Les écrivains arabes Geber, Rhasès, Avicenne, etc., résument ou traduisent un grand nombre d’auteurs grecs. Les savants arabes ne se contentent même pas de la science des vieux livres, ils expérimentent et ajoutent aux connaissances anciennes le fruit de leurs recherches, et c’est chez eux que l’Occident va rechercher la tradition qu’il a perdue.

Au moyen âge l’alchimie Alchimie se répand partout en Occident, dans les couvents, à la cour des princes, dans les châteaux des seigneurs, et cependant toute la période du XIe au XVIe siècle semble n’avoir fourni aucun résultat. C’est que l’alchiimiste est condamné au silence ; il lui suffit de montrer quelque expérience nouvelle, quelque fait surprenant, pour être traité de sorcier et de magicien et comme tel menacé du bûcher. Aussi les alchimistes cachent avec soin leurs découvertes, et si parfois ils les décrivent, c’est dans un langage obscur que pouvaient seuls comprendre quelques adeptes.

Albert le Grand, Roger Bacon, Arnauld de Villeneuve, Raymond Lulle et Basile Valentin sont les noms les plus saillants de cette période du moyen âge qui, livrée d’une manière presque exclusive à la recherche de la pierre philosophale, n’a laissé comme fruit d’un immense effort de plusieurs générations qu’un nombre bien restreint de recettes ou de procédés que la science ait conservés de nos jours.

Au commencement du XVIe siècle un grand changement s’est produit dans les tendances de l’esprit humain : la raison se révolte contre l’autorité de la tradition, les paroles d’Aristote cessent d’être la loi suprême, et le chancelier Bacon, saisissant l’importance de cette révolution générale, ne veut plus d’autre base des connaissances humaines que l’expérience. Avec Paracelse l’alchimie Alchimie fait place à la véritable science chimique : dans la première leçon publique de chimie à Bâle, en 1526, Paracelse brûle les œuvres d’Hippocrate, de Galien et d’Avicenne : « son chapeau, sa barbe et ses souliers en savent plus que tous les médecins de l’antiquité ». C’est avec une verve irrésistible qu’il accable d’invectives ses adversaires, « ces docteurs en gants blancs, qui craignent de se salir les doigts dans un laboratoire de chimie ». Mais c’est surtout la médecine qu’il a en vue ; il regarde l’homme comme un composé chimique, les maladies sont dues à des altérations de ce composé ; il faut donc des médicaments chimiques pour combattre les maladies. Un homme aussi passionné, apportant des idées aussi neuves, devait forcément rencontrer des adversaires implacables et des partisans résolus. Ses idées conduisirent ses élèves il étudier avec soin la préparation d’un grand nombre de corps, et les cours publics de chimie qu’il avait inaugurés eurent bientôt pour résultat de faire disparaître les anciennes pratiques de l’alchimie Alchimie .

Vers la même époque Agricola publiait sur la métallurgie et le travail des mines des recherches nouvelles qui, grâce aux travaux de ses élèves, ne tardèrent pas à donner à celte industrie un grand développement. En France, Bernard Palissy, dédaignant toutes les connaissances acquises avant lui, s’adressait à l’expérience pour arriver à résoudre les problèmes de la chimie technique. Grâce à une force de volonté indomptable, il arrive à préparer ses admirables émaux. Dans ses ouvrages il développe le principe de la méthode expérimentale, en même temps qu’il s’attache à démontrer la fausseté des doctrines des alchimistes, et comme la plupart des princes se livraient encore à cette époque aux pratiques de l’alchimie Alchimie  : « Laissez-les faire, dit-il, cela les garantit d’un plus grand vice, et puis ils ont du revenu pour approuver ces choses. Quant aux médecins, en cherchant l’alchimie Alchimie ils apprendront à connaître la nature et cela leur servira en leur art, et en ce faisant ils reconnaîtront l’impossibilité de la chose ».

Au XVIIe siècle l’alchimie Alchimie est bien morte et l’expérience, délivrée de toutes les entraves qui avaient si longtemps arrêté les progrès de la chimie, amène chaque jour la découverte de faits nouveaux. Van Helmont nous fait connaître un air spécial, un gaz ; Boyle, le fondateur de la Société royale de Londres, commence à avoir une idée nette des corps simples, il nous donne la préparation de l’encre ordinaire, il distille le bois. Glauber obtient le sulfate de soude, Kunckel attache son nom à la préparation du phosphore. Les découvertes succèdent aux découvertes et néanmoins on ne peut dire encore que la chimie soit réellement une science ; ce n’est, à proprement parler, qu’une série de recettes qui n’ont pas de lien entre elles ; pour en faire une science, il faut une théorie qui relie les faits entre eux, les groupe convenablement et puisse diriger l’expérimentateur dans la recherche des faits nouveaux. A moins de créer, comme le faisaient les philosophes anciens, un monde imaginaire de toutes pièces, il faut un temps très long pour recueillir les nombreuses observations qui sont nécessaires pour établir une théorie ayant quelques chances de succès et de durée.

On peut dire qu’avant la fin du XVIIe siècle et Becher, il n’y avait pas de théorie chimique digne de ce nom. La théorie de Becher serait peut-être restée dans l’oubli si elle n’avait été reprise et pour ainsi dire renouvelée par Stahl, qui réussit à la faire adopter par tous les chimistes. Les idées de Stahl ont conservé l’empreinte des idées anciennes et se rapportent presque exclusivement aux faits qui avaient été le mieux étudiés. Avec les philosophes de l’antiquité il admet quatre éléments : la terre, l’eau, l’air et le feu. Tous les corps sont formés par l’union de ces quatre éléments ; les métaux en particulier sont composés de terres métalliques et de feu élémentaire combiné ou phlogistique, auquel on joint quelquefois une autre matière assez mal définie, la terre mercurielle. En résumé la théorie de Stahl n’est autre chose que la traduction des faits bien connus relatifs à la calcination des métaux ou à leur extraction, Non-seulement Stahl reconnait que les métaux sont des corps inflammables, qui, par suite, contiennent le principe du feu, mais encore il montre que la propriété de brûler peut se transmettre d’un corps à un autre ; c’est ainsi que les substances métalliques perdent par la calcination leur qualité combustible, mais elles se revivifient au contact du charbon ou des corps qui ont la propriété de brûler, elles reprennent aux dépens de ces substances la propriété d’être combustibles, Les expériences qui viennent à l’appui de la théorie de Stahl ne sont pas toujours aussi simples que celles relatives aux métaux. Ainsi Stahl fabrique du soufre identique au soufre naturel en calcinant, avec du charbon, de l’alcali fixe et du tartre vitriolé : la masse coulée sur une plaque a l’aspect et les propriétés du foie de soufre ; dissoute dans l’eau et traitée par un acide elle donne du soufre qui ne diffère en rien du soufre naturel ; et comme le charbon, l’alcali et l’acide vitriolique ne renferment pas de soufre, celui que l’on obtient ainsi est formé par l’union de l’acide vitriolique et du phlogistique apporté par le charbon. C’est ce phlogistique, sorte de matière terreuse ou principe inflammable le plus pur et le plus simple, qui revient constamment dans la théorie de Stahl ; malheureusement ce principe est de nature à ne pouvoir être séparé d’avec les autres principes des corps et obtenu pur, et par suite il a été impossible de reconnaitre toutes celles de ses propriétés qui lui sont particulières et le distinguent des autres substances ; c’est de tous les principes des corps celui que l’on connaît le moins exactement. Becher et Stahl le regardent comme une matière terreuse, mais dont les parties sont infiniment petites, point du tout ou très peu cohérentes entre elles, et plus propre qu’aucune autre il prendre ce mouvement rapide dans lequel consistent tous les effets du feu [1].

Cette théorie, qui prend pour point de départ un corps qu’on ne peut saisir, est assez élastique pour s’étendre aux faits nouveaux ; il suffira pour cela d’attribuer à ce phlogistique quelques propriétés nouvelles, et l’expérience ne saurait contredire les hypothèses, puisqu’il s’agit d’une matière insaisissable. Aussi les chimistes les plus remarquables, jusqu’à Scheele et Priestley, n’éprouvent aucune difficulté à faire rentrer dans le cadre tracé par Stahl toutes leurs belles découvertes. La confiance dans ce grand génie qui ’a montré non-seulement qu’un grand nombre de corps sont formés de feu combiné, mais qui a pu suivre pas il pas le phlogistique quand il passe sans devenir libre d’un corps dans un autre, est telle, que l’un des chimistes contemporains de Lavoisier, Macquer, écrivait encore en 1777 : « Je ne pourrai jamais croire qu’un seul fait tout nouvellement vu puisse renverser une théorie fondée sur tous les faits constatés depuis longtemps et vérifiés avec tous leurs détails dans une science expérimentale aussi étendue que l’est la chimie. »

Et cependant malgré la simplicité apparente avec laquelle elle rendait compte d’une foule de faits, la théorie du phlogistique était embarrassée pour expliquer le rôle de l’air dans la combustion : car l’air est nécessaire pour chasser le phlogistique d’un corps. De plus l’augmentation de poids des corps qui perdent du phlogistique, qui brûlent, était connue de Jean Rey, de Mayow et de Stahl lui-même. On n’attachait aucune importance à ces changements de poids qui survenaient dans une foule de réactions, alors que les gaz étaient presque inconnus, qu’on ne savait pas les recueillir ; mais lorsque Lavoisier put suivre une expérience d’une manière complète, établir nettement, à l’aide de mesures, ce qui se passe dans la calcination du mercure à l’air, aussi bien que dans la réduction de la terre mercurielle pur la chaleur seule, la théorie de Stahl fut gravement atteinte. Afin de lutter jusqu’aux dernières limites, Guyton de Morveau essaya bien d’avancer que l’action de la pesanteur sur ce phlogistique était négative ; il ne fit que montrer le danger de l’introduction dans la science de ces êtres d’imagination qu’on ne peut toucher, qui se prêtent à tout et possèdent toutes les propriétés qu’il plaît de leur donner. Ces hypothèses sont pour la science un grave écueil ; non-seulement elles nous masquent notre ignorance sur certaines questions, mais en outre elles nous habituent Il remplacer les idées par des mots’, et nous finissons souvent par croire nous-mêmes à l’existence réelle de ces êtres de raison que nous créons à un moment donné pour remplacer une cause inconnue.

Le XVIIIe siècle avait du reste déjà fait faire à la chimie d’immenses progrès. Lefebvre, Glaser, Lemery avaient en France enseigné cette science avec éclat et donné dans leurs ouvrages ou leurs leçons la préparation d’un grand nombre de corps nouveaux. Hales et Black avaient commencé l’étude des gaz ; Rouelle, le maître de Lavoisier, avait l’épandu en France le goût de la chimie par l’originalité et l’attrait de ses démonstrations. Mais la période la plus brillante de la chimie est sans contredit la fin du xvms siècle. Trois grands génies, Priestley, Scheele et Lavoisier arrivent presque en même temps à la découverte capitale de l’oxygène et de la composition de l’air : mais cette découverte resterait presque stérile entre les mains de Scheele, expérimentateur aussi habile que modeste qui se contente de modifier légèrement la théorie de Stahl, mais qui n’oserait jamais rejeter une aussi grande autorité. Priestley, avec sa foi dans le hasard, auquel il est redevable, prétend-il, de toutes ses découvertes, n’est pas capable de coordonner les faits et d’arriver à l’établissement des lois générales. Lavoisier seul possède à la fois une admirable puissance de raisonnement et une habileté d’expérimentation sans rivale. Ses expériences sont irréprochables et il sait en tirer toutes les conclusions auxquelles elles peuvent donner lieu. Lavoisier ne se pose, du reste, nullement en réformateur ; il se contente de faire des expériences précises, sans vouloir émettre immédiatement de théorie. Ses recherches ne sont pas faites au hasard, elles sont choisies avec le plus grand soin, elles se suivent, s’enchaînent et il n’est pas difficile de saisir de suite la grande pensée qui le guide. Il n’attaque pas la théorie du phlogistique, mais il l’enlace peu il peu dans un réseau d’expériences qui l’obligent il se modifier, à se transformer, si bien qu’à un moment donné il suffit du moindre effort pour rayer des ouvrages et de l’enseignement une idée qui n’est plus qu’un obstacle aux progrès de la science.

En 1770 Lavoisier étudie la nature de l’eau et sa transformation en terre sous l’ïnfluence de la chaleur : les expériences de Boyle, de Boërhaave, de Margraff avaient établi que l’eau pure distillée un grand nombre de fois, dans un vase en verre, abandonne chaque fois un résidu terreux : d’où vient cette terre ? Est-ce la combinaison de l’eau avec le feu qui la fournit ? Lavoisier maintient pendant plus de cent jours consécutifs la même eau à une température voisine de l’ébullition dans un vase fermé : au bout de quelques jours il reconnaît la formation d’une substance terreuse qui semble augmenter pendant quelque temps. Lorsqu’il juge que l’expérience a suffisamment duré, il laisse refroidir l’appareil et reconnaît que son poids est resté le même. Après avoir ouvert et séché le vase en verre, il lui trouve un poids inférieur à son poids primitif ; la terre formée est recueillie et pesée ainsi que la partie terreuse dissoute dans l’eau, et la somme de ces poids représente la perte de poids qu’a subie le vase en verre. La prétendue transformation est donc due uniquement à ce que le verre est attaqué par l’eau bouillante. C’est ainsi que Lavoisier réfute une des erreurs les plus anciennes, en même temps qu’il nous donne l’un des premiers exemples de sa méthode d’investigation si parfaite et si féconde en résultats.

Plus tard, dans une longue série de travaux, il examine dans tous leurs détails les divers phénomènes de la combustion, de la formation des terres métalliques et de la revivification des métaux, soit à l’aide du charbon, soit par l’action de la chaleur seule ; non content de brûler les corps à l’air libre, il opère dans l’air vital pur, il montre le rôle si important de ce principe vital dans la formation des acides et lui donne le nom de principe oxygène. En même temps il vérifie l’exactitude de ce grand principe qui lui sert de base ; rien ne se crée, rien ne se détruit dans les transformations que nous faisons subir à la matière. Il va même jusqu’à faire voir que la chaleur dont il ignore la véritable nature n’a pas de poids appréciable. Il pèse un vase fermé qui contient de l’eau, après avoir fait congeler l’eau il remet l’appareil sur la balance et constate que, malgré la différence des quantités de chaleur, il n’y a pas de différence de poids appréciable à la balance.

Quelques Réflexions sur le phlogistique, 1783, pleines d’un sens philosophique admirable, suffisent pour abattre une théorie si vivement attaquée par l’expérience directe. « Si tout s’explique en chimie d’une manière satisfaisante, écrit Lavoisier, sans le secours du phlogistique, il est par cela seul infiniment probable que ce principe n’existe pas, que c’est un être hypothétique, une supposition gratuite, et en effet, il est dans les principes d’une bonne logique de ne point multiplier les êtres sans nécessité. » Après avoir montré que ses expériences sont en désaccord avec la théorie du phlogistique de Stahl, même après qu’elle a été corrigée par Baumé et Macquer, il ajoute : « Il est temps de ramener la chimie à une manière de raisonner plus rigoureuse, de dépouiller les faits dont cette science s’enrichit tous les jours de ce que le raisonnement et les préjugés y ajoutent, de distinguer ce qui est de fait et d’observation d’avec ce qui est systématique et hypothétique. »

La théorie nouvelle commence à être enseignée par Fourcroy dans l’hiver de 1786-1787, elle n’est adoptée par Guyton de Morveau qu’à une époque postérieure ; enfin, en 1785, Berthollet écrivait encore dans le système du phlogistique : aussi Lavoisier proteste avec énergie contre la dénomination de « théorie des chimistes français » sous laquelle on désigne son œuvre : « Cette théorie est la mienne, c’est une propriété que je réclame auprès de mes contemporains et de la postérité. D’autres sans doute y ont ajouté de nouveaux degrés de perfection, mais on ne pourra pas me contester, j’espère, toute la théorie de l’oxydation et de la combustion, l’analyse et la décomposition de l’air par les métaux et les corps combustibles, la théorie de l’acidification, des connaissances plus exactes sur un grand nombre d’acides, notamment d’acides végétaux, les premières idées de la composition des substances végétales et animales, la théorie de la respiration à laquelle Séguin a concouru avec moi. »

Une nouvelle langue chimique, basée en entier sur ses idées, remplace l’ancien langage si compliqué, et cette transformation contribue encore à effacer jusqu’au souvenir de l’ancienne théorie. Aussi à sa mort le système dualistique qu’il avait créé régnait seul depuis longtemps. Il ne restait plus à ses successeurs qu’à parcourir la voie qu’il avait tracée pour arriver aux plus surprenantes découvertes. Si Lavoisier ne les a pas toutes prévues, si quelques-unes même sont en opposition avec ce qu’il avait supposé, elles lui appartiennent encore en grande partie, car elles sont le résultat de l’application de ses principes et de son admirable méthode. La science admet avec lui comme point de départ que dans toutes les transformations rien ne s’anéantit, rien ne se crée, le poids du composé est la somme du poids des composants. Ses recherches sur la composition de l’eau et de l’acide carbonique prouvent, dans la limite d’exactitude que pouvaient avoir à cette époque des expériences aussi délicates, qu’un même corps est formé toujours des mêmes principes unis dans les mêmes rapports de poids.

Appuyée sur des bases aussi solides, guidée dans la discussion par d’admirables modèles, la science n’a qu’à suivre l’impulsion qu’elle vient de recevoir pour se développer d’une façon étonnante et pour arriver à. ce vaste ensemble qui constitue la chimie actuelle. Les Gay-Lussac, les Thenard, les Berzelius, etc., ne sont en quelque sorte que les continuateurs de son œuvre, car s’il a tracé le cadre et les grandes lignes, il reste à compléter les détails par un travail plus facile, il est vrai, mais qui exige encore cependant une grande habileté et de nombreux efforts. On pourrait craindre que, par une réaction naturelle, Lavoisier n’ait trop négligé dans ses études ce feu ou phlogistique qu’il vient en quelque sorte de bannir de la chimie : il n’en est rien. La question de la chaleur dégagée dans les combinaisons le préoccupe comme la combinaison elle-même, il cherche avec Laplace à la mesurer, et il y arrive dans certains cas avec un degré de précision surprenant pour l’époque. C’est donc encore lui qui nous a indiqué cette direction féconde dans laquelle les travaux récents ont fait si rapidement progresser la science.

Ainsi avec Lavoisier la chimie a pris une forme arrêtée, ses grands principes sont à jamais établis, et si nous pleurons une mort prématurée, ce n’est pas que l’œuvre de ce grand génie soit restée imparfaite, qu’il ait laissé quelque point important dans l’oubli : c’est qu’on ne peut prévoir ce que nous réservait encore un esprit aussi profond, aussi sagace, capable des plus belles découvertes, quelle que Iüt la direction qu’il eût été conduit à suivre.

C’est de la fin du XVIIIe siècle que date seulement la chimie qui fait l’objet de nos études ; un changement complet dans la langue a créé en quelque sorte une barrière entres le siècles qui précèdent et ceux qui suivent ; aussi est-il rare que nous ayons dans notre exposition des faits de la chimie à remonter au delà de celle époque. Il importe cependant au début de l’étude de cette science d’avoir une idée générale de ses développements successifs, et aussi de la grande révolution qui l’a portée si rapidement au point où elle se trouve de nos jours.

F. Isambert


[1Macquer, Dictionnaire de chimie, 2e édition, 1777

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