CHAPITRE VII

Lavoisier ne perdait pas de vue les problèmes généraux qui avaient excité sa curiosité et présidé à son entrée dans la carrière scientifique. A peine a-t-il éclairci la nature véritable des oxydes et des acides, la nature de l'air et celle de Toxygène, qu'il montre les applications de ces résultats, à l'interprétation des phénomènes généraux de la chaleur.

L'intervention de la chaleur, c'est-à-dire du principe du feu, dans les phénomènes de la nature, est trop frappante et trop considérable pour avoir été jamais méconnue et la manière de la comprendre a été l'origine de la plupart des théories physiques et physiologiques qui se sont succédé depuis l'antiquité jusqu'à nos jours. Chaque changement profond éprouvé par cette conception a été corrélatif avec une révolution dans les idées des philosophes naturalistes. Mais la plus frappante peut-être de ces révolutions qui nous ait été rapportée dans l'hictoire de la science est celle dont Lavoisier fut le promoteur. Jusque-là le feu était assimilé aux autres éléments ; tandis que cette révolution a séparé nettement et sans retour la nature du calorique, soustrait par

essence aux actions de la pesanteur, de celle des matières ordinaires, qui y sont soumises ; et elle a fait disparaître en même temps la notion traditionnelle des éléments d'autrefois ; ces éléments ont perdu leur caractère substantiel, et ils ont fait place aux états généraux des corps, état solide, état liquide, état gazeux, réglés et définis par l'action plus ou moins intense de ce même calorique.

Cette révolution a été la conséquence des expériences de Lavoisier sur l'oxydation des métaux et sur la combustion, sur la respiration et sur la chaleur animale : conséquence hautement déclarée par ce grand inventeur, et poursuivie par lui dans tout l'ensemble des phénomènes, avec une méthode et une logique invincibles.

Je vais essayer de retracer l'enchaînement général de ses découvertes.

Vers 1780, les anciennes doctrines de la chimie étaient ébranlées jusque dans leurs fondements. Les éléments antiques avaient été dépouillés les uns après les autres de leur existence traditionnelle, par les travaux de Lavoisier et de ses contemporains.

L'air élémentaire avait disparu, pour faire place à une multitude de corps gazeux, distincts les uns des autres ; et l'air commun, jusque-là réputé simple, avait été reconnu composé, c'est-à-dire formé par le mélange de deux de ces gaz nouveaux, l'oxygène et l'azote.

L'eau élémentaire, elle aussi, avait cessé d'être regardée comme le support idéal de la liquidité, substance commune à tous les corps fondus ; et l'eau ordinaire, qui en était le type, allait être reconnue également composée, mais d'une autre façon que l'air, c'est-à-dire

formée par la combinaison de deux gaz, Thydrogène et Toxygène.

Depuis longtemps déjà, la terre élémentaire n'était plus qu'une pure entité. La multiplicité de ses formes est manifeste pour l'expérience la plus vulgaire et l'impossibilité de les réduire à une même substance résultait de l'échec constant et désormais constaté sans retour de ces tentatives de transmutation des métaux, auxquelles s'était obstiné tout le moyen âge. Au moment dont je parle, la notion vague des diverses terres était sur le point d'être remplacée par la définition précise des nombreux corps simples de la chimie moderne.

Ainsi trois des anciens éléments des philosophes grecs étaient supprimés, non cependant d'une façon définitive ; car ils allaient renaître dans une notion nouvelle, celle des trois états généraux de la matière, communs à tous les corps. Chassés de la chimie, ils reparaissent dans l'ordre des phénomènes physiques, et Lavoisier fut l'un des premiers, comme je vais le montrer, à proclamer cette transformation des idées.

Elle était liée elle-même avec un changement non moins profond dans la conception du quatrième élément des philosophes anciens, le feu. En effet, les découvertes de Lavoisier, en faisant évanouir la notion du phlogistique, dépouillèrent le feu de son caractère substantiel; mais l'idée même du feu subsista, dans ce qu'elle représentait de réel, sous le nom du calorique ou fluide igné, privé à la vérité des propriétés pondérales qu'on lui avait attribuées jusque-là. Le feu n'en resta pas moins sous cette nouvelle forme le premier principe du mouvement dans les êtres inanimés, aussi bien que dans les êtres vivants, et le lien des trois états

Berthelot. — Révol. chim.

généraux de la matière pondérable; de même qu'il était réputé autrefois l'élément actif de toutes choses * et le lien des trois autres éléments.

Rappelons en peu de mots les idées d'autrefois et les idées modernes sur ces questions.

Les phénomènes de la combustion, la chaleur et la lumière qui l'accompagnent et qui semblent avoir leur siège dans la flamme elle-même, enfin la liaison étroite qui existe entre ces phénomènes et la vie des êtres organisés, ont de tout temps frappé au plus haut degré l'attention des hommes. L'art de produire le feu est le premier degré de notre science : la connaissance du feu « maître de tous les arts, le plus grand bien qui soit pour les vivants* », fut le premier pas dans cette longue suite d'inventions qui ont maîtrisé la nature et fait passer l'espèce humaine de l'état purement animal jusqu'à ce degré de civilisation atteint par les peuples modernes. Mais de la pratique des faits l'esprit humain ne tarda guère à passer à leur explication.

C'est ainsi que le feu, adoré à l'origine comme un être animé, un Dieu tantôt bienfaiteur, tantôt dévorant, devint un objet de conceptions scientifiques, au temps des philosophes grecs. Ils en aperçurent tout d'abord le double caractère : celui d'une matière, d'un élément, assimilable à l'air, à l'eau, à la terre, et soumis comme eux aux régularités de la géométrie ', et celui d'une cause de mouvement, sans laquelle rien de visible ou de vivant ne peut exister.

(1) Olympiodore, cilé dans mes Origines de T Alchimie , p. 258.

(2) Eschyle, Prométhée enchaîné,

(3) Voir le Timée cité .dans les Onghies de CÂlchimie^ p. 265 et

su IV.

Le feu est réputé à cette époque préexister en nature dans les corps combustibles. < Le soufre, dit Pline, renferme une grande quantité de feu. Dans la combustion, ce feu se dégage sous forme de flamme et de chaleur, en même temps que le combustible disparaît. Ces préjugés avaient été réduits au xvin*' par Stahl «n un corps de doctrines, conformes aux connaissances de son temps. D'après Stahl, le charbon et les corps combustibles sont changés par la combustion en chaleur et lumière ; et réciproquement, lorsqu'on chauffe les corps combustibles avec les chaux métalliques (c'est-à-dire avec nos oxydes), ils s'y fixent, en régénèrent les métaux libres, tels que le plomb, l'étain, le fer. Le feu, ainsi fixé sur les corps, dont il concourt à augmenter le poids, et susceptible de s'en séparer en sens inverse par la combustion, était désigné sous le nom de phhgistique.

Ces idées sont tellement conformes aux apparences ordinaires qu'elles se sont maintenues avec ténacité dans le langage commun. On lit môme aujourd'hui dans des livres fort répandus : « La chaleur du soleil absorbée est restée emmagasinée daps les végétaux d'un autre âge. C'est elle qui est restituée, quand on décompose la houille dans nos foyers. Chaque petit morceau de charbon jeté au feu rend à la liberté le rayon venu jadis des espaces célestes. » A prendre ces phrases au pied de la lettre, il y aurait là autant d'erreurs que de mots. En réalité, ce sont de pures expressions poétiques, destinées à traduire des phénomènes connus; mais aucune matière venue du soleil ne demeure effectivement fixée dans le charbon de terre, et celui-ci ne conserve aucun rayon solaire combiné.

La théorie du phlogistique n'en était pas moins conforme aux manifestations générales qui se produisent dans la nature, aussi bien que dans les laboratoires.

Cette théorie, après avoir été regardée comme certaine pendant près d'un siècle, fut renversée de fond en comble par Lavoisier, qui montra que les changements de poids et les fixations ou pertes de matière accompagnant la combustion sont inverses de ce que Ton avait supposé jusque-là. Lorsque le charbon brûle, et semble disparaître, en réalité sa matière ne se dissipe point; elle ne perd point son poids à l'état de chaleur ou de phlogistique. Loin de là, c'est le charbon qui s'unit avec une substance matérielle spéciale, qui ne vient pas du soleil : l'oxygène, ignoré jusqu'au temps de Lavoisier; et il forme ainsi un composé nouveau, l'acide carbonique, dans lequel tout le carbone élémentaire subsiste et dont le poids est supérieur à celui du charbon primitif, en raison exacte du poids de l'oxygène fixé sur lui. Au contraire, lorsque la chaleur réduit une chaux métallique mêlée de charbon à l'état de métal libre et brillant, cette réduction n'est pas reflet de la fixation d'une manière spéciale, telle que le prétendu phlogistique; car le poids du métal est moindre que celui de la chaux métallique qui l'engendre. Mais la matière perdue par cette dernière reparaît, unie à la matière même du charbon, sous la forme d'un gaz nouveau, dont le poids représente exactement celui des éléments qui ont concouru à le produire.

Telles furent les découvertes de Lavoisier : elles changèrent complètement l'interprétation des phénomènes chimiques adoptée jusque-là et firent évanouir le système d'uue chaleur pondérable, susceptible de se fixe:*

DU FRr ET DE LA COMBUSTION 85

sur les corps oa de les quitter, ea en accroissimt ou eu en diminuaat le poids.

De ce système détruit, il subsistât cep^admt une idée essentielle; car il est certaiu que la combustion et la formation des giz qui raccompagnent impliquent autre chose que la simple pesée des matières mises en jeu dans Texpérience. On ne saurait se dispenser d'envisager et d'expliquer la chaleur même qui s*y manifeste, et le rôle qu'elle joue dans les changements d'états tant physiques que chimiques de la matière. C'est l'œuvre que Lavoisier entreprit aussitôt, comme le complément nécessaire de ses premières études.

Il convient dès lors d'exposer de détail l'historique de la révolution des idées relatives à la nature du feu et delà combustion, telle qu'elle fut accomplie par Lavoisier.

Au moment môme où il débuta, Macquer regardait, avec tous les chimistes de son temps, la combustion comme le dégagement du principe de l'inflammabilité, c'est-à-dire du phlogislique; en ajoutant d'ailleurs ces mots : « Le grand principe, c'est que la combustion ne peut avoir lieu sans le concours de l'air libre, > fait observé de toute antiquité, mais dont on ne comprenait pas le véritable ciractère; car on s'efforçait de l'expliquer par des raisonnements vagues, en invoquant le concours obscur de l'élasticité de l'air. En raison de sa pesanteur et de son élasticité, disait-on, l'air réunit et rassemble le feu en action et l'applique sur les matières combustibles. Guylonde Mjrveau croyait môme pouvoir établir que l'air ne concourt pas matériellement à la combustion des corps.

Lavoisier s'attaque à ces notions jusque-là classiques

dans son Mémoire < Sur la combustion en général * ». Il part des faits suivants, les uns connus depuis longtemps, les autres récemment établis.

« Dans toute combustion, dit-il, il y a dégagement de la matière du feu et de la lumière. Les corps ne peuvent brûler que dans une seule espèce d'air, Toxygène, la combustion n'ayant lieu ni dans le vide, ni dans les autres gaz. Dans toute combustion, il y a disparition d'oxygène et le corps brûlé augmente de poids, exactement dans la proportion de l'air détruit. Dans toute combustion enfin, le corps brûlé se change en acide, tel que l'acide phosphorique, l'acide [sulfurique, l'acide carbonique, etc. >

Ces propositions, nous le savons aujourd'hui, sont trop absolues; la combustion peut avoir aussi lieu dans des gaz exempts d'oxygène, tels que le chlore ou le fluor. Mais leur signification générale n'en est pas moins réelle et applicable au plus grand nombre des phénomènes, à ceux-là surtout que l'on connaissait à la fin du siècle dernier.

Lavoisier dit avec raison que le changement des métaux en chaux est soumis aux mêmes lois et qu'il en est encore de même de la respiration des animaux. Ces faits avaient été expliqués par Stahl, ajoute-t-il, par cette supposition qu'il existerait de la matière du feu, du phlogistique fixé dans les métaux, dans le soufre et dans les corps .combustibles; mais c'est là une hypothèse qui n'est pas nécessaire et tous les faits peuvent s'expliquer d'une façon en quelque sorte inverse, en admettant que la base ou matière spécifique de l'air et

(1) ŒuvR£s, t. II, p. 225; dans les Mémoires de rAcadémie pour 1777, imprimés en 1780.

des gaz en général, celle de l'oxygène en particulier, est combinée avec un fluide subtil, matière commune du feu et de la lumière, lequel dissout la base de l'air et lui communique son élasticité. Le corps qui brûle s'empare de la base de l'air pendant la combustion, ce qui en augmente le poids; tandis que la matière du feu, privée elle-même de toute pesanteur, s'échappe avec flamme, chaleur et lumière. Ces phénomènes, qui sont extrêmement lents et difficiles à saisir dans la calcination des métaux, sont, au contraire, presque instantanés dans la combustion 'du soufre, du phosphore et du charbon.

Dans cette opinion, poursuit Lavoisier, donnant une forme pittoresque à sa pensée, l'oxygène est le véritable corps combustible et peut-être le seul de la nature. Il méconnaissait ainsi l'opposition nécessaire entre les corps comburants et les corps combustibles. Cuvier disait de même, en 1808 : « L'oxygène est le grand réservoir du feu. i

Dès lors, il n'était plus besoin pour expliquer les phénomènes de la combustion, de supposer, comme on l'avait fait de tout temps, qu'il existe une grande quantité de feu fixée dans les corps combustibles.

C'était au contraire dans l'oxygène gazeux seul que résidait la matière impondérable du feu.

Lavoisier ajoutait encore que le dégagement de la matière du feu devait être moindre dans la combustion du charbon formant de l'acide carbonique, que dans celle du soufre formant de l'acide sulfurique, en raison de l'état gazeux de l'acide carbonique; mais sa théorie était imparfaite à cet égard, car elle ne rendait pas compte de la combustion vive du charbon, opérée par certains

oxydes qui renferment de Toxygène déjà fixé et solidifié par son union avec le métal.

Quoi qu'il en soit de ce côté de la question, sur lequel on va revenir tout à Theure, l'idée générale de la combustion proposée par Lavoisier était juste et profonde.

Pour mieux comprendre la nouveauté et la portée de ces idées, il suffit de rappeler qu'au même moment Scheele, Tun des plus grands inventeurs en chimie qui aient vécu, regardait la chaleur comme composée par la combinaison du phlogistique avec Tair du feu (oxygène) : ses composants étaient réputés pesants; mais leur union donnait lieu à une substance sans pesanteur et capable de traverser le verre.

Au contraire, Lavoisier établissait une séparation radicale entre la matière pesante, constitutive des métaux, des corps combustibles et de l'oxygène, matière dont la balance constatait l'invariabilité avant, pendant et après la combustion, d'une part; et de l'autre, le fluide igné, dont l'introduction, par une source extérieure, ou le départ, pendant la combustion même, ne concourait ni à augmenter le poids des corps, ni à le diminuer : contrairement à ce que supposaient tour à tour, et suivant les cas, les partisans du phlogistique.

Il est vrai que le charbon, le soufre, le phosphore, enflammés en vase clos par une lentille, brûlent avec flamme et lumière ; mais il faut pour cela la présence de l'oxygène, et la chaleur ainsi produite se dissipe au dehors, sans que le poids du vase ou de son contenu éprouve le moindre changement.

Boerhaave et d'autres avaient déjà constaté que la chaleur accumulée dans les corps sous une forme sensible, dans une barre de métal rougi par exemple, n'en

change pas le poids ; mais il s'agissait de phénomènes purement physiques et toute la chimie reposait alors sur une hypothèse opposée. Le même Boerhaave écrivait en 4754, quelques années avant Lavoisier : < La chimie nous a fait voir qu'elle sait réduire le feu, qu'elle peut le fixer, le peser, l'unir aux corps, l'en chasser. » La distinction absolue entre la matière pondérable et les fluides éthérés soustraits à l'action de la pesanteur, dans l'ordre chimique aussi bien que dans l'ordre physique, est fondamentale en philosophie naturelle : c'est Lavoisier qui l'a clairement aperçue et démontrée.