MYSTÈRES DE “L’AIR ATMOSPHÉRIQUE”
Patrick Deval
MYSTÈRES DE “L’AIR ATMOSPHÉRIQUE”
Patrick Deval
Réclame publiée par Liebig en 1929 montrant Berthollet, inventeur de l'équilibre chimique, à l'école de Lavoisier, inventeur du concept d'équation chimique.
En 1789, Lavoisier publie le ”Traité élémentaire de chimie” où il met en évidence le rôle de l’oxygène dans la grande respiration du vivant.
En 1789, Lavoisier publie le ”Traité élémentaire de chimie” où il met en évidence le rôle de l’oxygène dans la grande respiration du vivant.
Bon air des montagnes ou air vicié des villes enfumées, air glacé ou brûlant, courant d’air vital chassant miasmes méphitiques ou odeur de sainteté, toujours l’humain s’est soucié de cet élément invisible et pénétrant. Mais de quoi est-il fait cet air vital? Quels gaz le constituent? D’où vient-il, où va-t-il? Antoine de Lavoisier résolut l’énigme en 1789 puis fut guillotiné.
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Nous devons au savant français Antoine de Lavoisier la découverte de l’oxygène, de l’hydrogène (dont il a inventé les noms en 1785), de l’azote, et de leurs proportions qui composent l’air que nous respirons, l’air qui porte toute la vie aérobique. Tragique paradoxe: c’est le Comité de salut public mis en place par le gouvernement révolutionnaire qui ordonna au bourreau qu’on trancha le cou du “père de la chimie”, proclamant à cette occasion: “La République n’a pas besoin de savants!” Lavoisier est guillotiné place de la Révolution le 19 Floréal an II (8 mai 1794), à l’âge de cinquante ans, en même temps que 27 fermiers généraux de l’Ancien Régime. On se souvient que c’est L’Ami du Peuple, le journal de Marat qui vilipenda le savant et le poussa à l’échafaud. Cet épisode infâme de notre grande Révolution devrait nous instruire des dangers de la démagogie crasse qu’atteignent les sociétés humaines quand elles se libèrent d’une tyrannie pour en instaurer une autre.
Une autre histoire macabre associée à la fin de Lavoisier raconte que celui-ci demanda à son disciple qui l’accompagnait lors de son exécution, de bien noter le nombre de clignements d’yeux qu’il lui ferait une fois sa tête tranché, afin d’apporter des preuves expérimentales à sa théorie neurologique sur l’agonie graduelle. Il paraît que les yeux de sa tête coupée dans le panier clignèrent 8 à 12 fois... ce que Lavoisier voulait prouver mais qu’il ne sut jamais. La quête des connaissances est infinie.
Précédant Lavoisier, la curiosité humaine avait déjà envoyé le philosophe Blaise Pascal au sommet du Puy de Dôme avec un baromètre, nouvel instrument inventé en 1644 par Torricelli, un disciple de Galilée, afin de mesurer la baisse du niveau de mercure observée à mesure qu’il s’élevait, prouvant ainsi l’existence et l’action de la pression atmosphérique. En 1659, le physicien Irlandais Robert Boyle met au point une pompe à air qui permet de créer le vide. Les conclusions de Boyle l’amènent à considérer la matière comme composée de particules primaires, et à rejeter la conception antique qui disait que toute matière est formée à partir de quatre éléments: la terre, l’air, l’eau et le feu, faisant de lui un précurseur de la théorie des atomes sur des bases expérimentales.
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En 1766, Lord Cavendish établit l’existence de gaz autres que l’air et que l’hydrogène, “air inflammable,” pèse dix fois moins que l’“air atmosphérique.”
Bon air des montagnes ou air vicié des villes enfumées, air glacé ou brûlant, courant d’air vital chassant miasmes méphitiques ou odeur de sainteté, toujours l’humain s’est soucié de cet élément invisible et pénétrant. Mais de quoi est-il fait cet air vital? Quels gaz le constituent? D’où vient-il, où va-t-il? Antoine de Lavoisier résolut l’énigme en 1789 puis fut guillotiné.
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Nous devons au savant français Antoine de Lavoisier la découverte de l’oxygène, de l’hydrogène (dont il a inventé les noms en 1785), de l’azote, et de leurs proportions qui composent l’air que nous respirons, l’air qui porte toute la vie aérobique. Tragique paradoxe: c’est le Comité de salut public mis en place par le gouvernement révolutionnaire qui ordonna au bourreau qu’on trancha le cou du “père de la chimie”, proclamant à cette occasion: “La République n’a pas besoin de savants!” Lavoisier est guillotiné place de la Révolution le 19 Floréal an II (8 mai 1794), à l’âge de cinquante ans, en même temps que 27 fermiers généraux de l’Ancien Régime. On se souvient que c’est L’Ami du Peuple, le journal de Marat qui vilipenda le savant et le poussa à l’échafaud. Cet épisode infâme de notre grande Révolution devrait nous instruire des dangers de la démagogie crasse qu’atteignent les sociétés humaines quand elles se libèrent d’une tyrannie pour en instaurer une autre.
Une autre histoire macabre associée à la fin de Lavoisier raconte que celui-ci demanda à son disciple qui l’accompagnait lors de son exécution, de bien noter le nombre de clignements d’yeux qu’il lui ferait une fois sa tête tranché, afin d’apporter des preuves expérimentales à sa théorie neurologique sur l’agonie graduelle. Il paraît que les yeux de sa tête coupée dans le panier clignèrent 8 à 12 fois... ce que Lavoisier voulait prouver mais qu’il ne sut jamais. La quête des connaissances est infinie.
Précédant Lavoisier, la curiosité humaine avait déjà envoyé le philosophe Blaise Pascal au sommet du Puy de Dôme avec un baromètre, nouvel instrument inventé en 1644 par Torricelli, un disciple de Galilée, afin de mesurer la baisse du niveau de mercure observée à mesure qu’il s’élevait, prouvant ainsi l’existence et l’action de la pression atmosphérique. En 1659, le physicien Irlandais Robert Boyle met au point une pompe à air qui permet de créer le vide. Les conclusions de Boyle l’amènent à considérer la matière comme composée de particules primaires, et à rejeter la conception antique qui disait que toute matière est formée à partir de quatre éléments: la terre, l’air, l’eau et le feu, faisant de lui un précurseur de la théorie des atomes sur des bases expérimentales.
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En 1766, Lord Cavendish établit l’existence de gaz autres que l’air et que l’hydrogène, “air inflammable,” pèse dix fois moins que l’“air atmosphérique.”
En 1764, Joseph Black, un médecin écossais, démontre comment les humains produisent du dioxyde de carbone et consomment “l’air atmosphérique”, en analysant le souffle de 1500 paroissiens d’une église de Glasgow. Une percée majeure dans la physiologie humaine: “Vous pouvez survivre sans eau, sans liquides, pendant des jours. Mais sans gaz, vous tiendrez tout au plus quelques minutes”, prévenait-il. Ce fut Black qui démontra sans réplique l’existence d’un gaz absolument distinct de l’air ordinaire, le dioxyde de carbone, appelé alors “air fixe” ou “esprit sylvestre.” Depuis la Grèce antique jusqu’au milieu de XVIIIe siècle, l’air atmosphérique, était regardé comme un élément indécomposable. Toute matière était formée des quatre éléments unis par l’amour ou dissociés par la haine, comme le pensait Empédocle. Ou, comme le soutenait Aristote, les éléments eux-mêmes devaient être compris à partir de l’association de qualités fondamentales (l’eau froide et humide, la terre froide et sèche, l’air chaud et humide, le feu, chaud et sec), ce qui expliquait les changements et les productions du divers de la Nature (phusis) comme résultante d’un ordre conflictuel permanent.
Les alchimistes avaient bien aperçu dans leurs expériences le dégagement de fluides incoercibles qui faisaient parfois exploser leurs appareils, mais ils les confondaient avec les autres matières volatiles, sous le nom commun “d’esprits”. Il nous en resté l’esprit de sel, notre acide chlorhydrique, et le vitriol, l’acide sulfurique, ou encore l’aqua fortis, l’esprit de nitre, notre acide nitrique. Séparer, purifier, maturer, enrichir, rectifier, distiller, le Grand Œuvre de l’alchimie préparait le terrain aux pratiques de la chimie moderne.
En 1766, Lord Cavendish présente devant la Société Royale de Londres un mémoire intitulé On Factitious Airs (Sur les airs factices). Il y établit l’existence de gaz autres que l’air, et montre que l’hydrogène (inflamable air, “air inflammable”) qu’il a isolé le premier, pèse dix fois moins que l’air atmosphérique (common air, “air commun”). Il démontre aussi que le gaz carbonique (fixed air, “air fixe”) pèse moitié plus, et que la présence de ce dernier dans l’atmosphère en quantité appréciable suffit pour empêcher les combustions et causer la mort.
Puis en peu d’années, de 1771 à 1774, le chimiste anglais Joseph Priestley isole et identifie les principaux gaz aujourd’hui connus: oxygène, azote, oxydes d’azote, acides chlorhydrique, sulfureux, ammoniaque, sans en comprendre la véritable constitution. Champion de la chasse aux airs, Priestley est aussi un pionnier de l’étude chimique du vivant. Chaque air qu’il isole est caractérisé par un certain nombre de réactions. Parmi ses essais d’identification, Priestley utilise une plante ou un animal qu’il place sous une cloche remplie du nouvel air à analyser. Ainsi progresse en annexe de la chimie des gaz, l’étude chimique de la respiration.
Priestley suggère que le rôle des poumons est d’évacuer les émanations putrides vers l’extérieur. Il montre que les plantes sont capables de “restaurer” l’air et de le rendre à nouveau respirable, et que les animaux modifient la composition de l’air qui les entoure, posant ainsi les bases de l’étude scientifique de la salubrité de l’air dans notre environnement. Ces découvertes vont transformer l’antique opinion relative à la nature de l’air: à la conception d’une substance déterminée, unique, toujours la même, se substituait la notion d’un état général, l’état gazeux, applicable à une multitude de corps, sinon à tous.
C’est à Lavoisier qu’il revînt d’interpréter ces faits accumulés, en les prenant pour point de départ de ses propres expériences, et d’en déduire le système général de la chimie moderne. En 1774, Lavoisier apprend de Priestley la découverte de “l’air déphlogistiqué” (le gaz oxygène). En pratiquant ses propres expériences avec ce nouveau gaz, il comprend rapidement qu’il se trouve en présence du principe sous-jacent à la combustion, à la réduction, à la respiration et à l’acidité. Comme Priestley, Lavoisier démontre que ce nouvel air forme la fraction de l’atmosphère qui permet la vie des animaux, ce qui le conduit à le baptiser initialement “air éminemment respirable.” Lavoisier montre aussi que la combustion et la respiration le transforment tous les deux en cet air fixe identifié par Joseph Black.
En 1777 il présente une nouvelle “Théorie générale de la combustion”, ainsi que son nouveau principe de combustion: l’oxygène. Ses recherches sur les trois acides inorganiques courants, l’acide nitrique, l’acide phosphorique et le vitriol (acide sulfurique), ainsi que sur l’acide oxalique (nouvellement isolé à partir de sources organiques) montrent que l’oxygène est présent dans les quatre. Une observation qui amène Lavoisier à proposer: “Je désignerai dorénavant l’air déphlogistiqué ou air éminemment respirable par le nom de principe acidifiant, ou, si l’on aime mieux la même signification sous un mot grec, par celui de principe oxygène.” “Oxygène” veut en effet dire “source d’acide” en grec.
Armé de ce nouveau concept, il est en mesure de prouver que la combustion, la respiration et la corrosion impliquent une addition d’oxygène. La réduction, à l’inverse, implique une perte d’oxygène. L’air fixe est une combinaison de charbon et d’oxygène. Quand Lavoisier comprend comment produire de l’eau en brûlant de l’hydrogène dans de l’oxygène, il trouve le dernier morceau du puzzle: il va démontrer que l’eau n’est pas simplement de l’air “déphlogistiqué” comme Cavendish l’avait affirmé auparavant, mais un composé. Elle contient de l’hydrogène (du grec “source d’eau”) et de l’oxygène.
En 1764, Joseph Black, un médecin écossais, démontre comment les humains produisent du dioxyde de carbone et consomment “l’air atmosphérique”, en analysant le souffle de 1500 paroissiens d’une église de Glasgow. Une percée majeure dans la physiologie humaine: “Vous pouvez survivre sans eau, sans liquides, pendant des jours. Mais sans gaz, vous tiendrez tout au plus quelques minutes”, prévenait-il. Ce fut Black qui démontra sans réplique l’existence d’un gaz absolument distinct de l’air ordinaire, le dioxyde de carbone, appelé alors “air fixe” ou “esprit sylvestre.” Depuis la Grèce antique jusqu’au milieu de XVIIIe siècle, l’air atmosphérique, était regardé comme un élément indécomposable. Toute matière était formée des quatre éléments unis par l’amour ou dissociés par la haine, comme le pensait Empédocle. Ou, comme le soutenait Aristote, les éléments eux-mêmes devaient être compris à partir de l’association de qualités fondamentales (l’eau froide et humide, la terre froide et sèche, l’air chaud et humide, le feu, chaud et sec), ce qui expliquait les changements et les productions du divers de la Nature (phusis) comme résultante d’un ordre conflictuel permanent.
Les alchimistes avaient bien aperçu dans leurs expériences le dégagement de fluides incoercibles qui faisaient parfois exploser leurs appareils, mais ils les confondaient avec les autres matières volatiles, sous le nom commun “d’esprits”. Il nous en resté l’esprit de sel, notre acide chlorhydrique, et le vitriol, l’acide sulfurique, ou encore l’aqua fortis, l’esprit de nitre, notre acide nitrique. Séparer, purifier, maturer, enrichir, rectifier, distiller, le Grand Œuvre de l’alchimie préparait le terrain aux pratiques de la chimie moderne.
En 1766, Lord Cavendish présente devant la Société Royale de Londres un mémoire intitulé On Factitious Airs (Sur les airs factices). Il y établit l’existence de gaz autres que l’air, et montre que l’hydrogène (inflamable air, “air inflammable”) qu’il a isolé le premier, pèse dix fois moins que l’air atmosphérique (common air, “air commun”). Il démontre aussi que le gaz carbonique (fixed air, “air fixe”) pèse moitié plus, et que la présence de ce dernier dans l’atmosphère en quantité appréciable suffit pour empêcher les combustions et causer la mort.
Puis en peu d’années, de 1771 à 1774, le chimiste anglais Joseph Priestley isole et identifie les principaux gaz aujourd’hui connus: oxygène, azote, oxydes d’azote, acides chlorhydrique, sulfureux, ammoniaque, sans en comprendre la véritable constitution. Champion de la chasse aux airs, Priestley est aussi un pionnier de l’étude chimique du vivant. Chaque air qu’il isole est caractérisé par un certain nombre de réactions. Parmi ses essais d’identification, Priestley utilise une plante ou un animal qu’il place sous une cloche remplie du nouvel air à analyser. Ainsi progresse en annexe de la chimie des gaz, l’étude chimique de la respiration.
Priestley suggère que le rôle des poumons est d’évacuer les émanations putrides vers l’extérieur. Il montre que les plantes sont capables de “restaurer” l’air et de le rendre à nouveau respirable, et que les animaux modifient la composition de l’air qui les entoure, posant ainsi les bases de l’étude scientifique de la salubrité de l’air dans notre environnement. Ces découvertes vont transformer l’antique opinion relative à la nature de l’air: à la conception d’une substance déterminée, unique, toujours la même, se substituait la notion d’un état général, l’état gazeux, applicable à une multitude de corps, sinon à tous.
C’est à Lavoisier qu’il revînt d’interpréter ces faits accumulés, en les prenant pour point de départ de ses propres expériences, et d’en déduire le système général de la chimie moderne. En 1774, Lavoisier apprend de Priestley la découverte de “l’air déphlogistiqué” (le gaz oxygène). En pratiquant ses propres expériences avec ce nouveau gaz, il comprend rapidement qu’il se trouve en présence du principe sous-jacent à la combustion, à la réduction, à la respiration et à l’acidité. Comme Priestley, Lavoisier démontre que ce nouvel air forme la fraction de l’atmosphère qui permet la vie des animaux, ce qui le conduit à le baptiser initialement “air éminemment respirable.” Lavoisier montre aussi que la combustion et la respiration le transforment tous les deux en cet air fixe identifié par Joseph Black.
En 1777 il présente une nouvelle “Théorie générale de la combustion”, ainsi que son nouveau principe de combustion: l’oxygène. Ses recherches sur les trois acides inorganiques courants, l’acide nitrique, l’acide phosphorique et le vitriol (acide sulfurique), ainsi que sur l’acide oxalique (nouvellement isolé à partir de sources organiques) montrent que l’oxygène est présent dans les quatre. Une observation qui amène Lavoisier à proposer: “Je désignerai dorénavant l’air déphlogistiqué ou air éminemment respirable par le nom de principe acidifiant, ou, si l’on aime mieux la même signification sous un mot grec, par celui de principe oxygène.” “Oxygène” veut en effet dire “source d’acide” en grec.
Armé de ce nouveau concept, il est en mesure de prouver que la combustion, la respiration et la corrosion impliquent une addition d’oxygène. La réduction, à l’inverse, implique une perte d’oxygène. L’air fixe est une combinaison de charbon et d’oxygène. Quand Lavoisier comprend comment produire de l’eau en brûlant de l’hydrogène dans de l’oxygène, il trouve le dernier morceau du puzzle: il va démontrer que l’eau n’est pas simplement de l’air “déphlogistiqué” comme Cavendish l’avait affirmé auparavant, mais un composé. Elle contient de l’hydrogène (du grec “source d’eau”) et de l’oxygène.
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Je désignerai dorénavant l”air “éminemment respirable” par le nom de principe acidifiant, ou, sous un mot grec, par celui de “principe oxygène”.
Lavoisier, 1777.
Je désignerai dorénavant l”air “éminemment respirable” par le nom de principe acidifiant, ou, sous un mot grec, par celui de “principe oxygène”.
Lavoisier, 1777.
Je désignerai dorénavant l”air “éminemment respirable” par le nom de principe acidifiant, ou, sous un mot grec, par celui de “principe oxygène”.
Lavoisier, 1777.
Avec cette découverte, c’est toute la conception de la chimie qui est bouleversée. Lavoisier a révolutionné la chimie en introduisant la mesure qui bouleverse les pratiques de laboratoire. À son école, le chimiste dispose de thermomètres, de calorimètres, de gazomètres, et surtout de balances de précision qui supplantent l’alambic et la cornue. L’analyse, entendue au double sens de marche du complexe au simple, et du simple au complexe, est la seule méthode capable de nous garder des erreurs et préjugés. “La chimie, en soumettant à des expériences les différents corps de la nature a pour objet de les décomposer...”
Elle marche vers son but et vers sa perfection en divisant, subdivisant et resubdivisant encore, et nous ignorons quel sera le terme de ses succès.” En 1789, Lavoisier publie ce qui peut être considéré comme le premier manuel de chimie moderne: le Traité élémentaire de chimie. Il y met en évidence le rôle de l’oxygène, établit une nomenclature scientifique, et définit les notions de “corps simple” et de “corps composé.” Parce qu’il est le premier a entreprendre des expériences chimiques quantitatives, Lavoisier prouve que, même si la matière change d’état au cours d’une réaction chimique, la masse totale des réactifs et des produits reste invariante tout au long de cette réaction.
C’est ainsi qu’il a pu édicter sa fameuse loi de conservation de la matière (“Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme”). Il y démontre que celle-ci est un processus qui implique la combinaison d’une substance avec l’oxygène. Il explique ainsi la formation de la rouille, et contribue également à l’explication de la respiration animale et végétale. Publié en 1787, sa Méthode de nomenclature chimique propose un alphabet de trente trois noms simples pour les substances simples familières comme le cuivre, le soufre qui conservent leur nom usuel, et celles qui ont été récemment découvertes, en particulier les airs sont nommés d’après une propriété caractéristique, par exemple, oxy-gène: générateur d’acide; hydro-gène: générateur d’eau; azote: impropre à la vie animale. Langage et connaissance sont indissociables, et donc refaire la langue c’est refaire la science. Dans notre héritage de la Révolution française, outre la Déclaration des Droits de l’Homme et le Système métrique, on peut aussi compter la nomenclature de la chimie de Lavoisier adoptée par le reste du monde... ■
Avec cette découverte, c’est toute la conception de la chimie qui est bouleversée. Lavoisier a révolutionné la chimie en introduisant la mesure qui bouleverse les pratiques de laboratoire. À son école, le chimiste dispose de thermomètres, de calorimètres, de gazomètres, et surtout de balances de précision qui supplantent l’alambic et la cornue. L’analyse, entendue au double sens de marche du complexe au simple, et du simple au complexe, est la seule méthode capable de nous garder des erreurs et préjugés. “La chimie, en soumettant à des expériences les différents corps de la nature a pour objet de les décomposer...”
Elle marche vers son but et vers sa perfection en divisant, subdivisant et resubdivisant encore, et nous ignorons quel sera le terme de ses succès.” En 1789, Lavoisier publie ce qui peut être considéré comme le premier manuel de chimie moderne: le Traité élémentaire de chimie. Il y met en évidence le rôle de l’oxygène, établit une nomenclature scientifique, et définit les notions de “corps simple” et de “corps composé.” Parce qu’il est le premier a entreprendre des expériences chimiques quantitatives, Lavoisier prouve que, même si la matière change d’état au cours d’une réaction chimique, la masse totale des réactifs et des produits reste invariante tout au long de cette réaction.
C’est ainsi qu’il a pu édicter sa fameuse loi de conservation de la matière (“Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme”). Il y démontre que celle-ci est un processus qui implique la combinaison d’une substance avec l’oxygène. Il explique ainsi la formation de la rouille, et contribue également à l’explication de la respiration animale et végétale. Publié en 1787, sa Méthode de nomenclature chimique propose un alphabet de trente trois noms simples pour les substances simples familières comme le cuivre, le soufre qui conservent leur nom usuel, et celles qui ont été récemment découvertes, en particulier les airs sont nommés d’après une propriété caractéristique, par exemple, oxy-gène: générateur d’acide; hydro-gène: générateur d’eau; azote: impropre à la vie animale. Langage et connaissance sont indissociables, et donc refaire la langue c’est refaire la science. Dans notre héritage de la Révolution française, outre la Déclaration des Droits de l’Homme et le Système métrique, on peut aussi compter la nomenclature de la chimie de Lavoisier adoptée par le reste du monde... ■
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Patrick Deval est cinéaste, ethnologue. Dernier ouvrage: Squaws (éditions Hoëbeke).
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