R. Boyle, né à Lismore, Irlande
terrains, il est sujet à prendre feu avec explosion, comme la poudre à canon.
Boyle fît un grand nombre d’expériences sur l’air à l’aide de la machine pneumatique; il montra que cet air est nécessaire à la vie des plantes, des animaux aériens ou aquatiques, y compris les insectes. Il pensa que « la dépuration du sang était un des principaux buts de la respiration » . Enfin il vit une chose très importante, dont il ne saisit pas la portée, c’est que diverses substances, le soufre, le camphre, l’ambre, en brûlant dans l’air en diminuent le volume.
Ici, arrivés à la fin du xvne siècle, nous voyons apparaître l’homme de génie qui fut le véritable précurseur, longtemps méconnu, de Lavoisier.
Un médecin anglais, John Mayow1, fut le premier à voir que l’air n’est pas un élément, mais un mélange dont l’un des constituants était ce qu’il nomma l’esprit nitroaérien : « Spiritus nitro-aereus, Particulæ nitro-aereæ, Particulæ igneo-aereæ, Particulæ aeris vitales ».
C’est cet esprit nitro-aérien qui est nécessaire à l’entretien de la flamme, qui se combine au soufre et à d’autres corps pour former des acides. Il se fixe sur les métaux pendant leur calcination pour augmenter leur poids et former des chaux. 11 se trouve dans le salpêtre qui peut ainsi entretenir la flamme. C’est encore lui qui intervient dans la fermentation du moût de vin, de la bière, et dans la transformation du vin en vinaigre.
1. J. Mayow, né en 1645 dans le Comté de Cornwall, mort médecin à Bath en 1688. — Johannis Mayow Londinensis Doctoris et Medici, Opéra omnia Medico-Physica Tractatibus quinque comprehensa. Editio novissima, Figuris æneis adornata, Hagæ-Comitum. Apud Arnoldnm Leers, 1681. — La première édition non illustrée est de 1674. Oxford. — D’après Kônig (Chemie der menschlichen Nahrungs und Genussmittel, Bd. II, 1904, p. 286), Sylvius de le Boë regardait la respiration comme quelque chose d’analogue à la combustion (1614-1672), et Thomas Willis, contemporain de Mayow (1671), considérait les deux phénomènes non comme analogues, mais comme identiques.
« Le principe nitro-aérien, dit Mayow, n’est pas tout l’air lui même; il n’en constitue qu’une partie, mais la partie la plus active. »
« Les particules aériennes absorbées pendant la respiration sont destinées à changer le sang veineux en sang artériel. »
Enfin Mayow voit l’analogie de la combustion et de la respiration, celle de l’adulte aussi bien que celle du fœtus, auquel il consacre spécialement un de ses cinq traités, et il constate que l’esprit nitro-aérien est nécessaire à toutes les formes de la vie, aussi bien des animaux que des plantes. Mayow publia son livre à l’âge de vingt-neuf ans; il mourait à quarante-trois ans, n’ayant pu achever son œuvre, qui dormit, négligée, pendant 100 ans. Il y a dans l’œuvre de Mayow une foule de choses des plus intéressantes concernant la physiologie. Il ne lui avait manqué, pour compléter son œuvre, que d’isoler l’oxygène. Du reste sa technique était pauvre, consistant simplement à renverser un vase plein d’air sur l’eau. C’est dans ce volume qu’il faisait ses expériences, y mettant une chandelle qu’il allumait, un corps qu’il chauffait au verre ardent concentrant les rayons solaires à travers la paroi de la cloche, ou y introduisant une souris. Mais il ne savait ni transvaser les gaz, ni les mesurer avec quelque précision.
Toute l’attention et l’admiration des chimistes furent bientôt absorbées par une doctrine étrange, accueillie avec un enthousiasme d’autant plus grand qu’elle conservait un petit air mystérieux. Les savants étaient toujours préoccupés par l’action en apparence si contradictoire que le feu exerçait sur les corps, dont tantôt il augmentait, tantôt diminuait le poids. Pourquoi tel corps était-il combustible et pas tel autre? Il y avait là une série de problèmes dont Stahl 1 se chargea de donner une solution
1. Stahl (Georges-Ernest), né en 1660 à Ànspach, mort à Berlin en 1734.
satisfaisant à tous les cas. Laissant de côté les prémisses et les raisonnements dont on jugera la valeur par le résultat, voici la conception à laquelle il s’arrêta.
Les corps combustibles brûlent grâce à un principe dont ils sont imprégnés, et nommé phlogiston par les disciples de Stahl. Les corps sont naturellement d’autant plus combustibles qu’ils contiennent plus de phlogiston; pendant la combustion, le phlogiston se dégage. Quand on calcine certains corps comme l’étain ou le plomb, leur phlogiston s’en va, il reste de la chaux d’étain ou de plomb. Pour rendre au corps son phlogiston, il faut le chauffer avec un corps qui en contienne beaucoup, du charbon ou de l’huile par exemple. Il est remarquable que tout cela soit précisément le contraire de la vérité; là où il y a réellement un gain Stahl voyait une perte et inversement. Certains esprits mal faits comme il s’en rencontre parfois firent bien remarquer que quelques observations paraissaient difficiles à concilier avec cette théorie, par exemple l’augmentation de poids du métal qui se transformait en chaux, chose à laquelle Stahl semble n’avoir pas songé. Mais cette difficulté apparente disparaissait en admettant simplement, comme le fit Guyton de Morveau, que le phlogiston tendait à soulever les corps.
Pour donner une idée de la force avec laquelle cette théorie était ancrée dans les cerveaux, disons qu’un chimiste de la valeur de Priestley mourait en 1804, trente ans après avoir lui-même découvert l’oxygène et après les travaux de Lavoisier, sans avoir pu renoncer à la théorie du phlogiston.
Mais un nouveau pas important allait être fait dans la technique des gaz. Un pauvre homme, nommé Moitrel d’Element1, découvrit et enseigna publiquement vers 1719
1 . La manière de rendre l'air visible et assez sensible pour le mesurer par pintes, etc., par P. Moitrel d’Element, ingénieur, dédiée aux dames.
les procédés permettant de transvaser les gaz et de les mesurer. Couvert de ridicule par les savants officiels de l’époque, il vivait péniblement dans une mansarde de la rue Hyacinthe et publia une petite brochure dans laquelle il exposait ses méthodes avec une clarté parfaite; ce sont celles que l’on emploie encore aujourd’hui. Pour l’arracher à la misère, quelqu’un l’emmena en Amérique où il mourut.
D’un autre côté, Étienne Haies1, plus heureux que Moitrel d’Element, qu’il ignora, imagina le procédé permettant de recueillir les gaz provenant d’une distillation et de les mesurer. Ce procédé était très simple, on n’a encore rien inventé de mieux : il consistait à munir la cornue où se faisait la cuisson d’un tube convenablement recourbé passant sous un flacon retourné sur l’eau et rempli de liquide. Haies2 étudia ainsi les gaz provenant de la distillation d’un grand nombre de matières, mais il les confondait tous, les prenant pour de l’air chargé de diverses impuretés. Il les considérait comme de l’air fixé sur les corps, « fixed air », que la chaleur en chassait. 11 fit aussi de nombreuses expériences sur la combustion et la respiration en vase clos, et attribua l’altération de l’air au dégagement de vapeurs nuisibles, « noxious vapours », qui faisaient perdre à l’air son élasticité, puisqu’il diminuait de volume. Ce qui le trompa c’est que dans ses nombreuses mesures il eut presque sans cesse des erreurs dues, comme le fait remarquer Lavoisier, à la dissolution des gaz dans l’eau sur laquelle il opérait. Mais il fit une observation importante : l’air altéré par la respiration ou la com-
Réimprimé avec les Essays de Jean Rey. — L’original était imprimé et vendu trois sols chez G. L. Thiboust, imprimeur-libraire, place de Cambray, et chez la veuve Le Fèvre, au Palais, en 1719.
1. Stephen Haies, né dans le comté de Kent en 1077, mort en 1761.
2. La statique des végétaux et Vanalyse de l’air, avec 20 planches, par M. Haies D. D., traduit par M. de Bufîon. Paris, chez Debure l’aîné, 1735.
bustion était purifié par filtration à travers une flanelle imprégnée de sel de tartre, qui retenait quelque chose, puisqu’elle augmentait de poids dans cette operation.
Il y avait donc bien quelques progrès, mais la plus grande confusion continuait à régner dans l’étude des airs. Les choses allaient changer brusquement dans la seconde moitié du xviii6 siècle grâce principalement aux travaux de quatre hommes1. Black2 étudia 1 air fixe (CO-) et le distingua des autres airs, mais sans établir sa nature. Cavendish découvrit l’air inflammable (H) par l’action de l’eau additionnée de vitriol sur le fer ou le zinc, et reconnut qu’en brûlant à 1 air il donnait de 1 eau, mais il ne put comprendre pourquoi. Priestley prépara divers gaz dont l’air déphlogistiqué (O), mais fut induit en erreur sur sa nature. Enfin Lavoisier reprit dans des conditions nouvelles, avec une technique excellente, les expériences faites avant lui, il les modifia judicieusement, et reliant toutes les observations, en donna l’explication que nous admettons encore aujourd’hui.
1. Je passe sur deux chimistes considérables qui ne furent pas directement mêlés aux controverses de Lavoisier.
Charles-Guillaume Scheel, né à Stralsund en 1742, mort en 1780.
Scheel prépara l’oxygène par l’action de l’acide sulfurique sur le bioxyde de manganèse et étudia un grand nombre de ses propriétés, mais il fut induit en erreur sur sa nature par ses idées sur le phlogistique, qu il considère comme un véritable élément dont la combinaison avec 1 air du eu (oxygène) constitue le calorique.
Torbern Bergmann, né à Catharinenberg en 1735, mort en 1/84. leu s’en fallut que Bergmann ne devançât Lavoisier.
« L’air commun est un mélange de trois fluides élastiques, savoir : de l'acide aérien (CO*) libre, mais en si petite quantité qu’il n’altère pas sensiblement la teinture de tournesol; d’un air qui ne peut servir à la combustion ni à la respiration des animaux et que nous appellerons air vicie (Az) jusqu’à ce que nous connaissions mieux sa nature; enfin d un air absolument nécessaire au feu et à la vie animale, qui fait à peu près le quart de l’air commun et que je regarde comme l’air pur. »
2. Black (Joseph), né à Bordeaux en 1728, mort en 1799 à Edimbourg. — Cavendish (Henry), né à Nice en 1731, mort en 1810 à Londres. — Priestley (Joseph), né à Fieldhead en 1733, mort à Philadelphie en Amérique en 1804, empoisonné accidentellement (nommé citoyen français et membre de la Convention). — Lavoisier (Antoine-Laurent), né à Paris, le 20 août 1743, guillotiné à Paris le 8 mai 1794.
Voici, du reste, ce qui se passa :
Black avait donc repris l’étude du gaz de van Helmont sous le nom d’air fixe (fïxed air). Il montra que cet air est différent de celui de l’atmosphère en ce qu’il trouble l’eau de chaux. Il se dégage de la pierre calcaire ou de la craie par deux procédés, soit par la chaleur, soit en faisant agir sur elle un acide. La calcination cause une perte de poids, la pierre calcaire donnant de la chaux caustique qui peut perdre sa causticité et reprendre son poids primitif en absorbant de l’air fixe. Une fois la craie traitée par un acide en solution on peut précipiter par un alcali caustique et on a de la chaux en poids égal à celui obtenu par la calcination. Ou bien on précipite par un alcali ordinaire (carbonate) et on a de la craie. Black montra aussi la présence de l’air fixe dans l’air expiré, par précipitation de l’eau de chaux. Je passe sur les détails.
Il n’y a rien à changer à cela aujourd’hui; c’était précis, clair, facile à vérifier, semble-t-il, et une vérité pareille a dû s’imposer immédiatement. Il n’en fut rien. Un apothicaire d’Osnabruck, nommé Meyer, chimiste de valeur, d’ailleurs, répétant mal les expériences de Black , en contesta l’exactitude, et voici comment tout cela lui parut devoir être interprété. Par la calcination, le feu fixe sur la pierre calcaire un principe subtil, qu’il nomma « acidum pingue », « très proche du feu et de la lumière ». C’est manifestement l’acidum pingue qui donne à la chaux sa causticité. Si l’acidum pingue s’évapore à l’air, la chaux perd sa causticité. Meyer entre dans toute une série de considérations sur le rôle de l’acidum pingue; c’est de nouveau juste l’inverse de la vérité. On constate avec stupeur que Lavoisier, l’homme de bon sens parfait, trouve, dans le précis historique qui précède ses premiers travaux sur les émanations élastiques, que « peu de ivres de chimie moderne annoncent plus de génie que
celui de M. Meyer » : il n’est pas éloigné de prendre parti pour lui contre Black. Toutefois, quand Meyer se lance dans une comparaison de l’acidum pingue avec le feu, la lumière, l’électricité et le phlogistique, Lavoisier 1 termine en disant : « Ce chimiste, il faut 1 avouer, s est un peu abandonné à la propension qu’ont tous ceux qui croient avoir découvert un nouvel agent, et qui 1 appliquent indistinctement à tout. »
Mais Lavoisier allait bientôt changer d’opinion. En 1773 il reprit méthodiquement les expériences de Black et les confirma en tous points. La même année il montra que l’étain et le plomb calcinés en vase clos au foyer d’une lentille augmentent de poids, mais moins qu à 1 air libre. Cette calcination a des bornes, à mesure qu’elle s’opère le volume d’air diminue à peu près proportionnellement à l’augmentation de poids du métal qui se transforme en chaux. Lavoisier en conclut « qu il se combine avec les métaux pendant leur calcination un fluide élastique qui se fixe, et c’est à cette fixation qu est due leur augmentation de poids ».
« Plusieurs circonstances sembleraient porter à croire que tout l’air que nous respirons n’est pas propre à se fixer pour entrer dans la combinaison des chaux métalliques, mais qu’il existe dans 1 atmosphère un fluide élastique particulier qui se trouve mêlé avec l’air, et que c’est au moment où la quantité de ce fluide contenu sous la cloche est épuisée, que la calcination ne peut plus avoir lieu. » L’augmentation de poids des métaux calcines ne provenait pas, comme le pensait Boyle, de la fixation de la matière du feu, car en calcinant au verre ardent dans une cornue en verre fermée, il n y avait pas de
1. Les citations relatives aux travaux de Lavoisier sont prises dans Œuvres de Lavoisier publiées par les soins du Ministère de 1 Instruction publique, publication commencée en 1864 sous la direction de Dumas, 4 vol., et terminée par Grimaux, 2 vol., en 1893.
changement de poids du total, mais seulement du métal avec disparition d’une partie de l’air.
Lavoisier ajoute, en note, que ce n’est qu’après avoir fait ces expériences qu’il eut connaissance de celles de Priestley qui arrivait à des résultats analogues, mais n’en tirait pas la même conclusion, comme on verra plus loin.
La même diminution de volume de l’air se produit dans la combustion du phosphore, la réduction est du cinquième environ du volume total. En même temps il y a une augmentation de poids du phosphore, qui serait égale à la diminution de poids de l’air, si la portion d’air qui disparait pesait à volume égal un quart en plus que l’air commun. (Cela donnerait comme densité de l’oxygène 1,25, en réalité elle est 1,1.)
L’air qui restait sous la cloche après combustion du phosphore n’était plus propre à la combustion d’une chandelle. Quelle était donc cette portion de l’air qui disparaissait, ici nous arrivons à un point délicat, nous pénétrons sur ce qui fut un instant le territoire contesté.
On savait depuis longtemps que le précipité per se (oxyde rouge de mercure) calciné reproduisait le mercure.
En avril 1774, un chimiste nommé Bayen1, chauffant dans une cornue de verre ce précipité per se constata que dans cette opération il se dégageait un fluide élastique; il ajouta que l’augmentation de poids du mercure lors de sa transformation en précipité per se tient sans doute à la même cause inconnue que la transformation des métaux en chaux, mais il ne poussa pas plus loin son étude.
En août de la même année, Priestley, qui avait fait des travaux très importants sur les airs, cherchant à fabriquer de l’air « moins riche en phlogiston » que F airatmosphérique, et chauffant pour cela les produits les plus variés, retomba sur l’expérience de Bayen.
