Chimie pneumatique
Dans l'histoire des sciences, la chimie pneumatique est un domaine de recherche scientifique des XVIIe, XVIIIe et début du XIXe siècles. Ses travaux visaient notamment à comprendre les propriétés physiques des gaz et leur lien avec les réactions chimiques et in fine, la composition de la matière. L'essor de la théorie du phlogistique puis son remplacement par une nouvelle théorie après la découverte de l'oxygène comme composant gazeux de l'atmosphère et réactif chimique participant aux réactions de combustion, ont été abordés à l'ère de la chimie pneumatique.
L'air comme réactif
[modifier | modifier le code]Au XVIIIe siècle, alors que la chimie évoluait à partir de l'alchimie, une branche de la philosophie naturelle se crée à partir de l'idée de l'air comme réactif. Auparavant, l'air était principalement considéré comme une substance statique et immuable. Cependant, comme l'ont souligné Lavoisier et plusieurs autres chimistes pneumatiques, l'air est bel et bien dynamique, non seulement influencé par la combustion mais aussi par différentes substances.
La chimie pneumatique s'est d'abord intéressée aux réactions de combustion, à commencer par des chercheurs comme Stephen Hales. Ces réactions produisent différents « airs », comme les chimistes les appelaient, et ces différents airs contiennent des substances plus simples. Jusqu'à Lavoisier, ces « airs » étaient considérés comme des entités distinctes aux propriétés distinctes ; Lavoisier a largement contribué à modifier l'idée selon laquelle l'air serait constitué de ces différents airs découverts par ses contemporains et les chimistes qui l'avaient précédé[1].
Cette étude des gaz a été initiée par Hales avec l'invention de la cuve à air, une méthode capable de recueillir le gaz dégagé par les réactions avec des résultats reproductibles. Le terme « gaz » a été inventé par Jean-Baptiste Van Helmont au début du XVIIe siècle. Ce terme dérive du grec ancien « χάος », chaos, en raison de son incapacité à collecter correctement les substances dégagées par les réactions. Il fut le premier philosophe naturel à tenter d'étudier attentivement le troisième type de matière. Cependant, ce n'est qu'avec les recherches de Lavoisier au XVIIIe siècle que le mot fut universellement utilisé par les scientifiques en remplacement de « airs »[2].
Van Helmont est parfois considéré comme le fondateur de la chimie pneumatique car il est le premier philosophe naturaliste à s'intéresser à l'air comme réactif[3]. Alessandro Volta a commencé à étudier la chimie pneumatique en 1776 et a soutenu qu'il existait différents types d'air inflammable en se basant sur des expériences sur les gaz des marais[4]. Parmi les chimistes pneumatiques à qui l'on attribue la découverte des éléments chimiques figurent Joseph Priestley, Henry Cavendish, Joseph Black, Daniel Rutherford et Carl Wilhelm Scheele. Parmi les autres personnes qui ont étudié les gaz au cours de cette période on compte Robert Boyle, Stephen Hales, William Brownrigg, Antoine Lavoisier, Joseph Louis Gay-Lussac et John Dalton[5],[6],[7].
La révolution chimique
[modifier | modifier le code]« Durant la période 1770-1785 les chimistes de toute l'Europe ont cherché, isolé et pesé de nombreux gaz »[8].
La cuve à air était essentielle à l'étude des gaz (des « airs »). Les travaux de Joseph Black, Joseph Priestley, Herman Boerhaave et Henry Cavendish s'articulaient principalement autour de l'utilisation de cet instrument, leur permettant de recueillir les gaz dégagés par différentes réactions chimiques et analyses de combustion. Leurs travaux ont conduit à la découverte de nombreux types d'« airs », comme l'air déphlogistiqué (l'oxygène) découvert par Joseph Priestley.
De plus, la chimie des « airs » ne se limitait pas aux analyses de combustion. Au XVIIIe siècle, de nombreux chimistes ont utilisé la découverte des « airs » comme une nouvelle voie pour explorer d'anciens problèmes, par exemple dans le domaine de la chimie médicale. James Watt a commencé à s'approprier le concept des « airs » et à l'utiliser dans ce qu'on appelait la pneumothérapie, c'est-à-dire l'utilisation de l'air pour améliorer le fonctionnement des laboratoires grâce à l'air frais et pour aider avec plus ou moins de succès les patients atteints de diverses maladies. La plupart des expériences humaines ont été réalisées sur les chimistes eux-mêmes, car ils pensaient que l'auto-expérimentation était une partie nécessaire du progrès dans ce domaine.
Instrumentation
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Stephen Hales, considéré comme le créateur de la chimie pneumatique, a créé la cuve à air en 1727[9]. Cet instrument a été largement utilisé par de nombreux chimistes pour étudier les propriétés de différents « airs », comme l'« air inflammable » (hydrogène). Lavoisier l'utilisa en complément de son gazomètre destinér recueillir et analyser les gaz, ce qui l'aida à établir sa liste de substances simples.
La cuve à air, utilisée tout au long du XVIIIe siècle, a été modifiée à plusieurs reprises pour collecter les gaz plus efficacement ou simplement pour en collecter davantage. Par exemple, Cavendish a remarqué que la quantité d'air fixe dégagée par une réaction n'était pas entièrement présente au-dessus de l'eau ; cela signifiait que l'eau fixe absorbait une partie de cet air et ne pouvait donc pas être utilisée quantitativement pour collecter cet air. Il a donc remplacé l'eau du bac par du mercure, dans lequel la plupart des gaz n'étaient pas solubles. Ce faisant, il a pu non seulement collecter tous les gaz dégagés par une réaction, mais aussi déterminer leur solubilité dans l'eau, ouvrant ainsi un nouveau domaine de recherche pour les chimistes pneumatiques. Bien qu'il s'agisse de l'adaptation majeure de la cuve à air au XVIIIe siècle, plusieurs modifications mineures ont été apportées avant et après, comme l'ajout d'une tablette pour reposer la partie où se produisaient la collecte des gaz. Cette tablette permettait également l'utilisation de parties instrumentales moins conventionnelles, comme la vessie animale de William Brownrigg[2].
Une application pratique de la cuve à air fut l'eudiomètre, utilisé par Jan Ingenhousz pour démontrer que les plantes produisaient de l'« air déphlogistiqué » lorsqu'elles étaient exposées à la lumière solaire, un processus aujourd'hui appelé photosynthèse[8].
Notes et références
[modifier | modifier le code]- (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Pneumatic chemistry » (voir la liste des auteurs).
- ↑ (en) Trevor Levere, Transforming Matter, The Johns Hopkins University Press, , 62–64 p. (ISBN 978-0-8018-6610-4)
- (en) John Parascandola et Aaron J. Ihde, « History of the Pneumatic Trough », Isis, vol. 60, no 3, , p. 351–361 (DOI 10.1086/350503, JSTOR 229488, S2CID 144799335)
- ↑ (en) Eric John Holmyard, Makers of Chemistry, Oxford University Press, , p. 121
- ↑ (en) Leslie Tomory, « The Origins of Gaslight Technology in Eighteenth-Century Pneumatic Chemistry », Annals of Science, Taylor & Francis Group, vol. 66, no 4, , p. 473–496 (DOI 10.1080/00033790903047717, S2CID 144744220)
- ↑ (en) J. R. Partington, A Short History of Chemistry, MacMillan, , 65–151 p.
- ↑ (en) Aaron J. Ihde, The Development of Modern Chemistry, Dover, , 32–54 p.
- ↑ (en) John Hudson, The History of Chemistry, Chapman & Hall, , 47–60 p.
- (en) Geerdt Magiels, « Chap;5: A crucial instrument: the rise and fall of the eudiometer », dans From Sunlight to Insight. Jan IngenHousz, the discovery of photosynthesis & science in the light of ecology, , 199-231 p. (ISBN 978-90-5487-645-8)
- ↑ Trevor Leverer, Transforming Matter, The Johns Hopkins University Press, 52–55 p. (ISBN 978-0-8018-6610-4)
