LES CORPS SIMPLES. — EQUATION DE POIDS. ANALYSE ET SYNTHÈSE

Les bases de la nomenclature actuelle reposent sur une conception nouvelle des éléments chimiques : c'est donc cette conception que nous devons exposer d'abord.

Jusqu'à la fin du xvme siècle, on s'était attaché en chimie à remonter aux éléments philosophiques des choses, si j'ose me servir de cette expression, c'est-àdire aux derniers éléments susceptibles d'être conçus par le raisonnement : soit les quatre éléments des anciens, feu, air, terre et eau ; soit les éléments plus rapprochés de l'expérience, mais non moins obscurs, des alchimistes, mercure, soufre, sel et terre. La discussion sur la composition des corps se maintint ainsi pendant longtemps dans des termes vagues, trop éloignés des faits pour que l'expérience parvînt à en déterminer complètement les données.

En 1785, par suite des travaux exécutés par Lavoisier et ses contemporains, un grand progrès venait d'être accompli : parmi les éléments admis par la science antique, deux l'air et l'eau, avaient été décomposés.

Quant à l'élément terre, personne ne le regardait plus Berthelot. — Révol. chim. 10

comme répondant a une notion simple et précise. La notion de la terre vierge, terre pure ou élémentaire, apte à recevoir toute sorte de modification, était une pure entité, comprenant les corps les plus divers sous les noms de terre vitrifiable, argileuse, alcaline, calcaire, gypseuse, etc. ; sans préjudice des chaux métalliques, qu'il fallait bien y rattacher aussi. C'était une sorte de ctiput nwrtuum, embrassant les matières les plus hétérogènes.

Enfin l'élément feu venait d'être rejeté en dehors du cadre des matières susceptibles d'être pesées.

Le mercure et le soufre des philosophes alchimiques n'avaient pas réussi davantage à prendre corps et à sortir du domaine confus des abstractions. Dès lors les chimistes qui cherchaient une base solide à leur science étaient amenés par une logique fatale à écarter la vieille doctrine des éléments antiques, aussi bien que celle des éléments alchimiques, comme plus propres à soulever des discussions métaphysiques qu'à représenter des problèmes réels, accessibles à l'expérience. C'est ainsi qu'ils furent conduits à y substituer la doctrine plus modeste, mais plus solide des corps simples, c'est-à-dire des corps qui représentent la dernière limite expérimentale de leurs analyses et de leurs expériences effectives. Cette notion réaliste avait déjà été aperçue en chimie : elle formait le fonds des conceptions des alchimistes du moyen âge, alors qu'ils regardaient le soufre, •le mercure, le sel, comme les vrais éléments des choses : Mais ces éléments n'étaient guères moins vagues que ceux des anciens, Lemery, à la fin du xvne siècle, disait plus nettement encore : « On n'entend par principes de chimie

que des substances séparées et divisées autant que nos faibles efforts en sont capables. »

Une semblable notion était mieux fondée en principe; mais en fait elle manquait de netteté : principalement faute d'une connaissance suffisamment précise des faits relatifs aux gaz, et à cause des idées fausses qui régnaient sur la nature de la chaleur. Ce furent les vues et les découvertes de Lavoisier qui conduisirent à la préciser suffisamment pour en faire la base de la science nouvelle.

Cette base, on vient de le rappeler, est purement expérimentale. « Si par le nom d'élément, nous entendons désigner les molécules simples et indivisibles qui composent les corps, dit Lavoisier, il est probable que nous ne les connaissons pas; que si, au contraire, nous atta chons au nom d'élément ou de principe des corps l'idée du dernier terme auquel parvient l'analyse, toutes les substances que nous n'avons pu décomposer par aucun moyen sont pour nous des éléments ; nous ne devons les supposer composés qu'au moment où l'expérience et l'observation nous en auraient fourni la preuve. »

Voilà comment Lavoisier fut conduit à envisager la chimie comme étant essentiellement la science de l'analyse. Le fond de ces idées ne lui est d'ailleurs pas absolument propre et elles faisaient partie du domaine courant de la science de son temps. Depuis plus d'un siècle en effet l'impossibilité reconnue de transformer les métaux les uns dans les autres avait obligé à reconnaître daus chacun d'eux une essence ou principe spécifique constant : que cette essence résidât d'ailleurs dans le métal, ou dans la chaux métallique qui en dérive. Cependant les combustibles, tels que le charbon, le soufre, le phos-

phore n'avaient point paru tout d'abord participer à cette invariabilité : il semblait qu'ils pussent être tour à tour cbangés en la matière de la chaleur et produits réciproquement par sa fixation. Mais les découvertes de Lavoisier venaient de renverser cette conception et de montrer que le charbon, le soufre, le phosphore possédaient eux aussi, au même titre que les métaux, des essences spécifiques et indécomposables par les moyens dont on disposait alors ; qu'ils pouvaient engendrer pareillement des séries déterminées de composés, des composés oxydés spécialement, qui étaient les acides.

La découverte de l'oxygène et de son rôle dans la composition des oxydes et des acides, celle de l'hydrogène et de son rôle clans la composition de l'eau et des matières organiques; la découverte enfin de l'azote et de son rôle d'abord dans la composition de l'acide azotique, qui fut établie par Cavendish de 1785 a 1788, puis dans la composition de l'ammoniaque et des matières animales, qui fut reconnue par Berthollet en 1787 ; ces découvertes, dis-je, avaient complété les idées nouvelles, en substituant les corps gazeux, c'est-à-dire l'oxygène, l'hydrogène, l'azote, au rôle chimique attribué jusque-là à la matière de la chaleur. Dans la représentation des phénomènes, la notion réelle des corps simples et la connaissance des plus importants d'entre eux étaient ainsi mises à la place de la conception purement philosophique des anciens éléments comme base de la chimie.

Remarquons cependant que l'idée que nous nous faisons aujourd'hui des corps simples n'est pas tout à fait la même que celle de Lavoisier. Pour lui, cette notiou était purement empirique et il y rangeait également et au même titre tous les corps non décomposés jusque-là :

la potasse et l'alumine, par exemple, aussi bien que les métaux, le carbone et l'oxygène. Quoique la force des analogies l'eut conduit à admettre la possibilité de décomposer la chaux, au même titre que les oxydes métalliques, et la potasse, au même titre que l'ammoniaque dont il la rapprochait ; cependant Lavoisier ne possédait aucun critérium précis, qui lui permît de distinguer et de spécifier un corps simple, non isolé, dans la série de ses combinaisons.

Ce critérium, nous le possédons aujourd'hui par la théorie des équivalents ou poids atomiques, qui nous permet de poursuivre l'identité et l'invariabilité de poids d'un même corps simple, à travers toute la suite de ses métamorphoses. Nous savons reconnaître comment il passe de réaction en réaction, sans que sa masse élémentaire éprouve de changement. C'est ainsi que l'existence du fluor a pu être établie et reconnue par tous les chimistes depuis quatre-vingts ans, bien que M. Moissan ait réussi seulement dans ces derniers temps à en donner la preuve définitive, en montrant le fluor à l'état isolé. Mais la découverte des poids atomiques n'était pas encore faite à l'époque de Lavoisier et l'ignorance où l'on était à cet égard ne permettait pas d'assigner à la théorie des corps simples son véritable caractère; elle lui conservait une sorte d'apparence incomplète et négative. On doit ajouter, pour être tout à fait équitable, que sans la notion des corps simples telle que Lavoisier l'a fixée, la recherche même de leurs équivalents eût été impossible. Il y a entre les découvertes d'une science une succession et une subordination que le génie même ne saurait intervertir.

En même temps que la notion des corps simples, était

liiO LAVOISIER

aussi fondée celle de l'invariabilité du poids de la matière pondérable: je ne dis pas seulement en général, mais pour chaque corps simple en particulier, ce qui est une idée nouvelle et fort distincte. De là résulte l'existence d'une équation de poids entre ces divers corps simples dans les métamorphoses chimiques, équation sur laquelle reposent depuis cette époque toutes nos analyses et toutes nos interprétations. Cette équation est aussi l'œuvre de Lavoisier, qui l'a formulée, en 1785, dans son Mémoire sur la dissolution des métaux dans les acides, en l'accompagnant môme d'une équation symbolique, première ébauche de nos formules actuelles.

« Rien ne se crée, dit-il1, ni dans les opérations de l'art, ni dans celles de la nature, et l'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 est la même et qu'il n'y a que des changements, que 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 uue véritable égalité ou équation entre les principes des corps qu'on examine et ceux qu'on en retire par l'analyse. » Ajoutons à ces expressions si nettes, qu'elles impliquent la démonstration générale faite d'abord par Lavoisier, à savoir que le calorique n'intervient point dans cette équation des poids.

C'est en expliquant, par la production ou l'absorption des gaz, les irrégularités et les contradictions apparentes et jusque-là inintelligibles qu'il a trouvé le nœud jusque-là caché des phénomènes et qu'il a pu poser le prin-

(1) Œuvres de Lavoisier, t. I, p. 101.

cipe général de l'équation de poids. Aussi, nel'a-t-il point formulée dès le début de ses expériences, quoique l'idée même en paraisse continuellement présente à son esprit. Ce n'est que douze ans après qu'il l'a exprimée d'une façon explicite. On cite à cet égard d'ordinaire les énoncés de Lavoisier dans son travail sur la fermentation vineuse, publiée dans son traité de chimie, en 1791.

Mais ses vues sur ce point essentiel étaient déjà formulées de la façon la plus nette clans l'un de ses mémoires antérieurs, sur l'oxydation du fer, où il dit : « Je puis considérer les matières mises en présence et les résultats obtenus comme une équation algébrique et en supposant successivement chacun des éléments de cette équation inconnu, j'en puis tirer une valeur et rectifier ainsi l'expérience par le calcul et le calcul par l'expérience. »

Il a môme été plus loin dans un mémoire sur la dissolution des métaux dans les acides *, publié en 178o, avant la découverte de la composition de l'acide nitrique par Gavendish. Il y formule ,une équation symbolique générale, qu'il particularise par des symboles particuliers pour l'oxygène, l'eau, l'acide nitrique, et pour les métaux, fer et mercure. Pour ces derniers, il prend les vieux symboles des alchimistes : mais pour l'oxygène et l'air nitreux (notre bioxyde d'azote), les symboles sont nouveaux.

Donnons simplement la formule de l'état initial.

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F*-''- Air nitreux. Eau. Oxygène.

(1) OEuvres, t. II, p. 516. — Mémoires de l'Académie en 1782, publiés en 1785.

Cette équation est analogue à nos équations modernes; mais elle ne repose pas sur la base définitivement adoptée aujourd'hui, celle des corps simples, et surtout elle n'exprime pas, comme on le fait maintenant, les poids équivalents ou atomiques, lesquels étaient inconnus à cette époque. Elle n'en est pas moins intéressante à rappeler, entant que renfermant le germe de nos formules actuelles et appliquant, sous une forme particulière et précise, le principe général de l'équation de poids.

Ainsi les corps simples et l'analyse devinrent le but extrême des efforts de la chimie. Lavoisier revient sans cesse sur ce point de vue : « La chimie, dit-il, en soumettant à des expériences les divers corps de la nature, a pour objet de les décomposer et de se mettre en état d'examiner séparément les différentes substances qui entrent dans leur composition. » La chimie était pour lui, et par excellence, la science de l'analyse, dont la synthèse était regardée comme une simple contreépreuve. C'est ainsi qu'il dit encore : « La chimie marche donc vers son but et vers sa perfection en divisant, subdivisant et resubdivisant encore et nous ignorons quel sera le terme de ses succès '. »

On voit par là que la chimie[était par excellence, aux yeux de Lavoisier, la science de l'analyse2. Ce n'est certes pas à dire qu'il n'ait aussi eu recours à la synthèse, dans l'étude de la composition de l'eau, par exemple; mais il envisageait seulement la synthèse comme la contreépreuve et la vérification de l'analyse, point de vue qui était demeuré jusqu'à notre temps la base des idées des

(1) Traité de chimie, t. II, p. 101-192, 2e éd., 1793.

(2) Dumas. Annales de chimie et de physique, 3e série, t. LV, p. 203,

chimistes. Mais ni Lavoisier ni ses successeurs n'avaient envisagé la vertu propre de la synthèse et son caractère philosophique, en tant cpue créatrice d'êtres nouveaux, formés méthodiquement en vertu des mêmes lois générales que les êtres naturels dont l'analyse a révélé la composition, c'est-à-dire réalisant en actes les conceptions abstraites de la science. C'est par cette conception nouvelle de la synthèse et comme application de ses principes, que la chimie organique a été placée de notre temps sur ses bases actuelles ', qu'elle a pu former ses cadres définitifs et développer les séries indéfinies de ses combinaisons. Mais c'était là un lointain avenir que l'on ne pouvait même entrevoir, il y a un siècle. La question fondamentale alors, c'était de faire sortir la chimie des idées vagues et des systèmes mystiques où elle s'était complue pendant tant de siècles; de définir l'origine et le terme de ses transformations : c'est ce qu'a fait Lavoisier en définissant les corps simples et leur poids invariable comme le but et la limite de l'analyse chimique.

(1) Voir ma Chimie organique fondée sur la Synthèse, t. I", Introduction, et t. Il, Conclusion, 1860. — Voir aussi ma Synthèse chimique, 6' édition.