CHAPITRE IV

Lavoisier avait vingt-sept ans et il était inembre adjoint de TÂcadémie 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 prouver la possibilité de son changement en terre K 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 Helmont avait cru pouvoir en conclure que l'eau devait se changer en terre, pour former la masse de ce végétal. On citait encore à l'appui une expérience

(1) OEvyRES de Lavoisier t L II, p. 1 et 11. Ce travail est contenu dans les Mémoires de rAcadémie pour 1770, dont la publication a eu lieu seulement en 1773.

deBoyle, d'après laquelle une once d'eau, distillée deux cents fois dans un vase, avait fini par y laisser six drachmes de terre. Boerhaave réfuta cette opinion, en montrant 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 son 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 qu'il allait appliquer 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 fixés 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 propos 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 témoignent les lignes suivantes, écrites à la date du 20 février 177:2, en tête de l'un de ses Registres manuscrits de laboratoire :

« Avant de commencer la longue suite d'expériences que je me propose de faire sur le fluide élastique qui se dégage des corps, soit par la fermentation, soit par la distillation, soit enfin par les combinaisons de toute

espèce, ainsi que (sur) Tair absorbé dans la combustion d'un grand nombre de substances, je crois devoir mettre ici quelques réflexions par écrit, pour me former à moi-même le plan que je dois suivre.

c II est certain qu'il se dégage des corps dans un grand nombre de circonstances un fluide élastique; mais il existe ( plusieurs ) systèmes sur sa nature. Les uns, comme M. Haies et ses sectateurs, ont pensé que c'était l'air lui-môme, celui de l'atmosphère, 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 des corps dont 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 d'air fixe.

€ 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 que ce n'était qu'une émanation des parties les plus subtiles des corps, dont on pouvait distinguer une infinité d'espèces.

« Un quatrième ordre de physiciens *

« Quelque nombreuses que soient les expériences de

(1) Lavoisier avait pensé au fluide élastique, et il continue sa phrase en conséquence, avec le masculin.

(2) Sic.

MM. Haies, Black, Magbride*, Jacquin, Cranz, Pristley ■ et de Smeth, sur cet objet, il s'en faut bien néanmoins qu'elles soient assez nombreuses pour former un corps de théorie complet. Il est constant que Tair fixe présente des phénomènes très différents de Tair ordinaire. En effet, il tue 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 Tair 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 que 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 différents auteurs que je viens de citer, considérés sous ce point de vue, m'ont présenté des portions séparées d'une grande chaîne; ils en ont joint quelques chaînons. Mais il reste une suite d'expériences immense à faire pour former une continuité. Un point important que la plupart des auteurs ont négligé, c'est de faire attention à l'origine de cet air qui se trouve dans un grand nombre

(1) Sic. - (2) Sic.

(3) Cette promev^e a été tenue dans 1 1 première partie dns Optucules, publiés en 1774.

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, connaissant l'origine de cette substance, jepusse suivre ses effets dans toutes les différentes combinaisons.

c 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 effet sur les recherches et les interprétations de Lavoisier relatives à la formation des chaux métalliques, à la composition de l'air, au rôle de l'oxygène dans les combustions vives, dans la formation des acides et dans la

Beathelot. ^ Ré vol. chim. 4

• respiration, à la nature des gaz en général 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 Teau, qui fut le couronnement de rédifice.

Son premier ouvrage, intitulé Opmcules 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 calcination 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 Tétude des chaux ou oxydes métalliques et l'examen de leur formation et de leur réduction 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 calcination de rétain en présence de l'air*; il opère dans un vase hermétiquement clos et il constate que le poids total du système ne varie pas, contrairement à l'ancienne opinion de Boyle, qui croyait avoir reconnu un accroissement de poids, résultant de la fixation de la matière du feu : l'erreur de Boyle s'explique par la rentrée de l'air, qui a lieu au moment de l'ouverture des

(1) Sur la calcination de Vétain dans les vaisseaux fermés et sur la cause de Vaugmentaiion de poids qu'acquiert ce métal pendant cette calcination, lu à rAcadémie à la Saint-Martin, le 12 novembre 1774. — Le mémoire manuscrit avait été paraphé le 14 avril. — Il a été imprimé dans les Mémoires de TAcadémie pour 1774, publiés en 1777. — 11 se trouve reproduit dans les Œuvres de Lavoisier, t. II, p. 105. Ajoutons enfin qu'il en existe un premier résumé, imprimé en décembre 1774, dans le Journal de Tabbé Rozier : Observations sur la physique, etc., p. 448.

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 poid? 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 l'air ».

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 effet 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, qui 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 jusque-là méconnue. L'observation la plus vulgaire la

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

démontre avec trop de force et rexpérimentation systématique l'avait confirmée ; mais on supposait que le rôle de Tair était purement mécanique, physique, et dû à sou 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'air est ainsi fixé dans la formation des chaux métalliques; mais Lavoisier constate au môme 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 métalliques, au moyen des métaux, absorbe donc de l'air. Réciproquement et comme conséquence poursuivie par son esprit généralisateur, Lavoisier recherche la nature et la quantité du fluide élastique qui se dégage pendant la revivification des chaux métalliques, telles que le minium réduit par le charbon. Tandis que le charbon ou le minium, calcinés séparément, ne fournissent pour ainsi dire aucun gaz , leur mélange au contraire dégage un fluide très abondant (acide carbonique), et la mesure

(1) Ses premières expériences et ses premières idées sur ce point ont été faites en octobre 1772, ainsi qu'il résulte d'un pli cacheté déposé par lui entre les mains du secrétaire de TAcadéniie, le 1"' novembre 1772, et ouvert le 5 mai 1773. — (ÏIuvres, t. IJ, p. ^03. — Les Htgistres manuscrits de laboratoire portent même une première indication, datée du 10 septembre 1772, comme il sera dit plus loin dans le présent volume.

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 disparait et le plomb est ramené à Tétai métallique : c'est la contre-épreuve de l'expérience faite

par calcination.

Lavoisier en concluait cette double proposition :

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 électrique.

Si je relève ces confusions commises à l'origine, c'est afin de mieux marquer la marche progressive des idées des 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.

(1) CEuvRBS, t. IT, p. 103.

Dès ce moment, Lavoisier parait avoir mis complètement en doute la théorie du phlogistique; à en juger du moins par un « Discours sur le phlogistique et sur plusieurs points importants de Chymie », publié dans le numéro de mars 1774 (p. 185 à 200), du Journal de Physique de Tabbé Rozier, sans signature, mais qui parait devoir être attribué à Lavoisier. C'est une réfutalion en règle, incomplète d'ailleurs, mais où Ton trouve développée une argumentation que Lavoisier reprendra dix ans plus tard.

« En Tadmettant (le phlogistique), dit Tauteur, on tombe dans une foule de contradictions ; les chymistes s'en servent, toutes les fois qu'ils en ont besoin, et ils réeartent, quand 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 précisément sont faites dans les « Réflexions sur le phlogistique », par Lavoisier *, imprimées dans les Mémoires de l'Académie, pour 1783, et publiées deux ou trois ans après. Cette similitude dans les raisonnements 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, qui manquaient encore en 1774. Aussi la rédaction du Journal de Physique crutelle devoir accompagner cette publication du « discours » anonyme, par une note disant que « la doctrine

(Ij OEuvRKs, t. II, p. 638 et 639.

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

Dans ses mémoires signés, imprimés en 1774, Lavoisier lui-môme n'osait pas encore s'écarter tout à fait de la doctrine de Stahl. Il admettait cette opinion intermédiaire que le charbon remplit peut-être un double objet' : « celui de rendre au métal le principe inflammable qu'il a perdu, et celui de rendre au fluide élastique, fixé dans la chaux métallique, le principe qui 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 Lavoisier 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) Opuscules, p. 280, 1774.

(2) Œuvres, t. II, p. 119.