CHAPITRE IV

Lavoisier avait vingt-sept ans et il était membre adjoint de TAcadémie depuis deux ans, en 1770, lorsqu'il s'attaqua au problème des Eléments. Son premier travail sur la question a pour titre : Sur la nature de l'eau et sur les expériences par lesquelles on a prétendu proucer la possibilité de son clunujeinent en terre \ C'est encore l'œuvre d'un débutant ; il reprend un problème déjà résolu par Boerhaave, et agité par un grand nombre de ses contemporains; il l'aborde seulement par une méthode plus nette et plus certaine.

En voyant un végétal naître et se développer dans un vase, aux dépens d'un poids de terre qui ne semblait pas avoir changé, et sans autres aliments que l'air et l'eau, Van Helmout avait cru pouvoir en conclure que l'eau devait se changer enterre, pour former la masse de ce végétal. On citait encore à l'appui une expérience

(1) Œ\:\RES rie Lavoisier, l. II, p. 1 et 11. Cetr..vail est contenu dans les Mémoires de l'Acadéniie pour 1770, dont la publication a eu lieu seulement en 1773.

deBoyle, d'après laquelle une once d'eiu, distillée deux cents fois daus uuvase, avait lini par y laisser six drachmes de terre. Boeiiiaave réfuta cette opinion, en moutraut que l'eau ne change pas de nature par des distillations, même réitérées un grand nombre de fois : c'était pour lui un élément primitif et inaltérable.

Cependant les doutes subsistaient, et Lavoisier crut devoir répéter l'expérience dans un alambic de verre clos et pesé à l'avance : il reconnut ainsi que le système total ne varie pas dans sou poids. Il est vrai qu'il obtenait à la longue une certaine quantité de matière terreuse, en dissolution ou en suspension dans l'eau: mais une expérience exacte montrait que le poids de cette terre était précisément égal au poids perdu par l'alambic. Lavoisier inaugurait ainsi la méthode ([u'il allait appli({uer désormais à toutes ses recherches, avec une sévérité inconnue jusque là.

Ce problème résolu, il se porte sur un autre plus général et qui commençait à préoccuper tous les esprits, celui des gaz lixés ou exhalés dans les actions chimiques. Il inaugurait ainsi la série d'expériences dont sortirent ses principales découvertes. Il n'y fut pas conduit par hasard et par accident, mais de projjos délibéré; il vit tout d'abord la grandeur et l'intérêt du sujet et il se traça à l'avance le plan de son travail, comme en lémoigiu'iit les lignes suivantes, écrites à la date du 20 février Wrl, vu lète de l'un de ses Registres mamiscrils de laboratoire :

« Avant do commencer la longue suite d'expériences que je me propose de l';iin' sur le llnide élastiquf qui se dégage des corps, soit par la fernuMilation, soit par la lii^lill ili'tn, soii tMilin |iar lt'< coinliiniisons de toute

espèce, aiusi que (surj l'air absorbé daus la combiislion d"uu grand nombre de substances, je crois devoir meltre ici quelques réflexions par écrit, pour me former à moi-même le plan que je dois suivre.

« Il est certain qu'il se dégage des corps dans un grand nombre de circonstances un fluide élasti({ue; mais il existe plusieurs) systèmes sur sa nature. Les uns, comme M. Haies et ses sectateurs, ont pensé que c'était l'air lui-même, celui de l'atmospbère, qui se combinait avec les corps, soit par l'opération de la végétation et de l'économie animale, soit par des opérations de l'art. Il n'a pas pensé que ce fluide put être différent de celui que nous respirons, à la différence qu'il est plus chargé de matières nuisibles ou bienfaisantes, suivant la nature (les corps tlont il est tiré. Quelques-uns des physiciens qui ont suivi M. Haies ont remarqué des différences si grandes entre l'air dégagé des corps et celui que nous respirons, qu'il ont pensé que c'était une autre substance, à laquelle ils ont donné le nom dair lixe.

« Un troisième ordre de physiciens ont pensé que la matière élastique qui s'échappe des corps était différent', suivant les substances dont il avait été tiré, et ils ont conclu ({ue ce ii'élait ([u'une émanation des parties les l)lns subtiles des corps, dont on i)0uvait distinguer une inliuité d'es|)èces.

• Un ({uatrième ordre de physiciens '

« Quehiue nombreuses que soient les expériences de

(l)Lavoisier avait pensé au fliikie élastique, et il conliiuie sa phrase en conséquence, avec le masculin.

(2) Sic.

MM. Haies, Black, Magbride', Jacquiu, Cranz, Pristley* et de Snietli, sur cet objet, il s'eu faut bien néanmoius qu'elles soieut assez nombreuses pour former un corps de tliéorie complet. II est constant que l'air fixe présente des phénomènes très différents de l'air ordinaire. En effet, il lue les animaux qui le respirent; tandis que celui-ci est essentiellement nécessaire à leur conservation. Il se combine avec une très grande facilité avec tous les corps; tandis que l'air de l'atmosphère, dans les mêmes circonstances, se combine avec difficulté et peutêtre ne se combine point du tout. Ces différences seront développées dans toute leur étendue, lorsque je donnerai l'histoire de tout ce qui a été fait sur l'air qu'on dégage des corps et qui s'y fixe-'. L'importance de l'objet m'a engagé à reprendre tout ce travail, qui m'a paru fait pour occasionner une révolution en physique et en chimie. J'ai cru ne devoir ne regarder tout ce qui a été fait avant moi ([ue comme des indications; je me suis proposé de tout répéter avec de nouvelles précautions, afin de lier ce que nous connaissons sur l'air qui se fixe, ou qui se dégage des corps, avec les autres connaissances acquises et de former une théorie. Les travaux des difïéreuts auteurs ((uc je viens de citer, considérés sous ce ])()iiit de vue, m'ont |)résenlé des port ions séparées d'une grande chaîne; ils en ont joint (|uel(|ues chaînons. Mais il reste une suite d'expériences immense à faire pour former une coiitimiitr. lu point impori.iiit (|uc la |)luparl (les auteurs ont négligé, c'est de faire atleution à l'origine de cet air (|ui se liouve dans uu grand nombre

(1).S'/V. - (2) Sic.

(.I) Cette pro.nei<c a vli: li'inio «laiis h prciiiii'ic partie lir-s Opuscules, iiiil)lit'!s en l"7i.

de corps. Ils auraient appris de M. Haies qu'une des principales opérations de l'économie animale et végétale consiste à fixer l'air, à le combiner avec l'eau, le feu et la terre, et à former tous les (corps) combinés que nous connaissons. Ils auraient encore vu que le fluide élastique qui sort de la combinaison des acides, soit avec les alcalis, soit avec toute autre substance, vient encore originairement de l'atmosphère; (ce) dont ils auraient été en état de conclure, ou que cette substance est l'air lui-même, combiné avec quelque partie volatile qui s'émane des corps, ou au moins que c'est une substance extraite de l'air de l'atmosphère. Cette façon d'envisager mon objet m'a fait sentir la nécessité de répéter d'abord et de multiplier les expériences qui absorbent de l'air, afin que, connaissantl'origine de cette substance, jepusse suivre ses effets dans toutes les différentes combinaisons. « Les opérations par lesquelles on peut parvenir à fixer de l'air sont: la végétation, la respiration des animaux, la combustion, dans quelques circonstances la calcination, enfin quelques combinaisons chimiques. C'est par ces expériences que j'ai cru devoir commencer. »

Ce langage rappelle à certains égards celui de Descartes, entreprenant dans son Discours de la Méthode la réforme de la philosophie. Lavoisier tentait la réforme de la chimie. Et il avait aperçu dès le début toute la portée de son entreprise.

Il devait l'exécuter entièrement. Elle repose en elïet sur les recherches et les interprétations de Lavoisier relatives à la formation des chaux métalliques, à la composition de Tair, au rôle de l'oxygène dans les combustions vives, dans la formation des acides et dans la

Bekthei.ot. — Ré vol. chiiii. 4

respiration, à hi nature des gaz en g» néral et à celle de la chaleur, à la production de celle-ci dans les combustions, les oxydations et au sein même des animaux, enfin à la composition de l'eau, qui lut le couronnement de l'édifice.

Son pi emier ouvrage, intitulé 0}.uscul('s physiques et chimiques, porte la date de 1774. Plus de la moitié du volume est consacrée à analyser les expériences de Black et de Priestley ; mais la fin renferme des expériences originales sur la calcinatiou des métaux, la réduction des chaux métalliques et sur la combustion du phosphore. Là se trouvent exposés sa nouvelle méthode et le point de départ de ses grandes découvertes.

C'est en effet l'étude des chaux ou oxydes métalliques et Texamen de leur formation et de leur léduction qui constituent la partie vraiment neuve de ce travail.

Lavoisier répète d'abord une expérience qui avait été faite avant lui un grand nombre de fois, celle de la calcinatiou de rétain en présence de l'air'; il opère dans un vase liermétiqucment clos et il constate que le jioids total du système ne varie pas, contrairement «î l'ancienne opinion de Boyle, (jui croyait avoir reconnu un accroissement de poids, résullani tle la lixatiou de la matière du feu : i'enour de Hoyle s'expli(|ue |)ar la rentrée de l'air. (|ui a lieu au moment île rou\('ilure des

(I) Sur la Cdlviualion de l'ctniit dans les t a if seaux fi nues el sur la cause de i'auijmetilalioii de //oids (ju'aetjuierl ce métal jiend'.nl celte calcinnlion, lu à l'Aïadtiii'o à la SaiiU-Marlin, le t-2 novi'iiibre 1774. — Le nirinoiic inniuisciit avait dlé paraplié le li avril. — Il a été impriiiu'' ilans l«'s .M(.''moin's do rAcadt-mie pour I77i, publii-s en 1777. — Il s>e trouve reproduit d.iiis les Œi vnis de Lavuisier, f. Il, p. 105. Ajoutons eiilin (ju'il on existe un premier n'sunié, imprimé en décombre 1774, dans lo Journal i\t' Talilpé IU>zier : Oôservalio'is sur la ji/n/siqw, Ole, l». »'»8.

vases. Cependant l'étain changé en chaux a réellement augmenté de poids, comme Lavoisier le vérifie: tandis que le poids même de la cornue est demeuré invariable. C'est donc aux dépens de l'air intérieur, absorbé pendant l'opération, que s'est faite l'augmentation de poids du métal et elle est précisément égale à la perte de poids éprouvée par cet air.

On la contrôle, en s'assurant qu'elle est sensiblement égale à l'accroissement de poids qui se produit lorsqu'on laisse rentrer l'air extérieur, à la fin de l'expérience: dernière vérification, qui n"a pas cependant la rigueur que Lavoisier lui attribuait d'abord, à une époque où il ignorait la vraie composition de Tair'.

Cette expérience, qui nous paraît si simple aujourd'hui, était en opposition formelle avec les idées régnantes. En l'exposant, c'était en réalité la doctrine de Stahl, admise depuis deux générations, que Lavoisier prétendait renverser. Il démontrait en elïet que la calcination des métaux résulte de l'union du métal avec une portion de l'air qui l'environne, au lieu d'être, comme on l'imaginait alors, le résultat de la séparation d'une portion de phlogistique, précédemment combinée. Les rôles respectifs sont intervertis entre le métal, ({ui devient un être simple, et la chaux métallique, qui est regardée comme composée : les bases delà science se trouvent par là changées.

Ce n'est p; s que la nécessité de la présence de l'air dans les combustions et calcinations fût demeurée ius([ue-là méconnue. L'observatiou la plus viilg;iire la

(I) L'oxygèiif absorbé dans la calcination pèse un peu plus que l'air qui rentre plus tard pour le remplacer. .Mais la différence ne sélil'xe qu'au dix-huitième du poids de l'oxygène.

démontre avec trop de force et l'expérimentation systématique l'avait coulirmée ; mais on supposait que le rôle de l'air était purement mécanique, physique, et dû à son élasticité, c'est-à-dire à la pression qu'il exerce, à peu près comme dans la fixation de l'électricité à la surface des corps. Lavoisier établit au contraire que ce rôle est chimique et quelephlogistique est inutile à l'explication des phénomènes.

Non seulement l'aii" est ainsi fixé dans la fornicition des chaux métalliques; mais Lavoisier constate au même moment que l'air est également fixé dans la formation des acides produits par la combustion du soufre et par celle du phosphore ' : d'où résulte un rapprochement inattendu entre la formation des chaux métalliques et la formation des acides. C'est une seconde base du nouvel édifice qu'il commençait à élever.

La formation des chaux métalli(|ues, au moyen des métaux, absorbe donc de l'air. Réciproquement et comme conséquence poursuivie par son esprit généralisnleur, Lavoisier recherclie la nature et la quantité du lUiide élasli(|iie (jui se dégage pendant la revivification des chaux métalli([ues, telles que le minium réduit par le charbon. Tjiiulis ([uo h' cli;iri)i)n ou h' minium, calcinés séparément, ne fournissent i)our ainsi (liic aucun gaz, leur mélange au coulraire dégage un lluidc très ahoiidaut (acide carboni(iue). et la mesure

(I) Ses premières oxpt'riences et ses premières idées sur ce point OUI été (ailes en octobre 1772, ainsi qu'il résulte d'un pli cacheté (lé|)osé par lui eiitre les mains du secrétaire de l'Académie, le 1" novembre I77'J, et tiuverl le ô mai 177.'{. — (Mù viii;s, t. IF, p. I0:î. — Les lhf/i.i()'cx mniiusrrils <lr Inhoratoin' porleni même une première indication, daté(' du 10 seple nbre 1772. comme \\ sera dit plus loin dans le présent soliime.

du poids de tous les produits prouve que ce fluide est formé à la fois aux dépens de la matière du charbon et de celle du minium ; au même moment, le charbon disparaît et le plomb est ramené à l'état métallique : c'est la contre-épreuve de l'expérience faite par calcination.

Lavoisier en concluait cette double projjosition : Toutes les fois qu'une chaux métallique passe à l'état de métal , il y a dégagement de fluide élastique. De même, toutes les fois qu'un métal passe à l'état de chaux, il y a absorption du même fluide : la calcination est à peu près proportionnelle à la quantité de cette absorption. — On voit qu'à ses débuts, Lavoisier confondait l'acide carbonique avec l'oxygène, dans une même généralisation '. Priestley confondait également, à cette époque, l'acide carbonique obtenu en réduisant le minium par le charbon, et l'oxygène, obtenu en soumettant ce même minium à l'action de l'étincelle élec" trique.

Si je relève ces confusions commises à l'origine, c'est afin de mieux marquer la marche progressive des idées de.5 inventeurs. Ce qui faisait l'erreur, c'est que la nature de l'acide carbonique, celle de l'oxygène et celle du charbon étaient ignorées à ce moment. < Dans l'étude de « la nature », suivant les justes paroles d'un homme de cette époque, « comme dans la pratique de l'art, il n'est « pas donné à l'homme d'arriver au but, sans laisser de " traces des fausses routes qu'il a tenues. » La prétention à l'infaillibilité scientifique ne prouve guère autre chose que la vanité de celui qui la met en avant.

(I) OErvRF.s. t. II. |i. 103.

Dès ce moment, Lavoisier paraît avoir mis complètemeut eu doute la théorie du plilogistique ; à eu juger du moins par uu « Discours sur le plilogistique et sur plusieurs points importants de Ghymie », publié dans le numéro de mars 1774 (p. 18o à :200), du Journal de Phijsique de l'abbé Rozier, sans signature, mais qui paraît devoir être attribué à Lavoisier. C'est une réfutation en règle, incomplète d'ailleurs, mais où l'on trouve développée une argumentation que Lavoisier reprendra dix ans plus tard.

« En l'admettant (le plil )gistique), dit l'auteur, on tombe dans une foule de contradictions ; les cbymistes s'en servent, toutes les fois qu'ils en ont besoin, et ils l'écartent, qumd il contredit les [principes qu'ils ont établis; ils le manient à leur gré; c'est leur monnaie courante... Ils en font le principe des odeurs, des couleurs, de la saveur, de la volatilité, de la fusibilité, de la dissolubilité, etc., etc. »

Or, les mêmes objections précisémeut sont faites dans les « Rétle.Kious sur le plilogistique », par Lavoisier ', imprimées dans les Mémoires de l'Académie, pour 1783, et publiées deux ou trois ans après. Cette similitude dans les raisounements paraît indiquer l'identité de l'auteur; d'autant que nous ne connaissons personne autre qui ait ainsi mis en doute la théorie du phlogistique à la même époque. Mais, en 1783, ces objections sont fortifiées par tout un ensemble de preuves, ([ui inuiquiieut encore eu 1774. Aussi la rédaction du Journal de l^hjisiqne crutelle devoir accompagner cette publication du « discours » anouyiut', par nue note disant (jue « la doctrine

(I) fiKi-viiEs, I. Il, p. 038 et 639.

de Stahl est trop bien bien établie pour que ce discours puisse la faire abandonner ».

Daus ses mémo.res signés, imprimés en ITTi, Lavoisier lui-raéme n'osait pas encore s'écarter tout à fait de la doctrine de Stahl. Il admettait cette opiuiou intermédiaire que le charbon remplit peut-être un double objet': î celui de rendre au mét:il le principe inflammable qu'il a perdu, et celui de rendre au fluide élastique, fixé dans la chaux métallique, le principe qu' constitue son élasticité. » Il ajoute avec prudence : « C'est au temps seul et à l'expérience qu'il appartiendra de fixer nos opinions ».

En effet, comme Livoisier le dit, à cette occasion même : « C'est le sort de tous ceux qui s'occupent de recherches physiques et chimiques, d'apercevoir un nouveau pas à faire, sitôt qu'ils en ont fait un premier ; ...la carrière qui se présente successivement à eux parait s'étendre, à mesure qu'ils avancent pour la parcourir'. »

(1) Opuscu'.es, p. 280, 1774.

(2) CElvres, t. II, 1». 119.