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CHIMIE

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L’ÉLEMENT PREMIER

• Thalès de Milet (625-585 av. J.-C.) répond à la question : «Quel est l’élément primordial ?», il choisit l’eau.

• Anaximène de Milet (585-528 av. J.-C.) admet l’air.

• Héraclite d’Ephèse (540-480 av. J.-C.) choisit le feu.

• Empédocle d’Agrigente (490-430 av. J.-C.) retient l’eau, l’air, le feu, la terre (influence jusqu’au XVIIIème siècle).

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LES ATOMISTES

• Leucippe (Vème siècle av. J.-C.) et Démocrite (460-370 av. J.-C.) indiquent :– L’indestructibilité de la matière,– L’indivisibilité des éléments derniers

Ce qui conduit à une ultime partie insécable : l’atome.

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PLATON (428-348 av. J.-C.)

Les éléments derniers sont les polyèdres réguliers.

Il en retient cinq :– Le tétraèdre qui correspond au feu,– L’octaèdre qui correspond à l’air,– Le cube qui correspond à la terre,– L’icosaèdre qui correspond à l’eau.

Le dernier est le dodécaèdre.

Dans le Timée, il écrit : « un octaèdre d’air se décompose en deux tétraèdres de feu ».

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ARISTOTE (384-322 av. J.-C.)

Il conserve les quatre éléments et il ajoute quatre qualités fondamentales : le froid, le chaud, le sec et l’humide.

Ces qualités sont liées aux quatre éléments :– Froid et sec à la terre,– Froid et humide à l’eau,– Chaud et sec au feu,– Chaud et humide à l’air.Un cinquième élément constitue le monde céleste, c’est

l’éther.

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L’ALCHIMIE

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Le premier traité alchimiste serait un traité des teintures publié par un certain Bolos de Mendès au IIème s. av.J.-C.

La science arabe met en lumière deux aspects de l’activité des alchimistes :

– Un apport avec la pratique des expériences (polissage, dissolution, filtrage, sublimation….)

– La croyance à la transmutation.

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L’OCCIDENT MEDIEVAL

– C’est toujours une période où paraissent les traités alchimiques.

– Ce sont les quatre éléments d’ Empédocle qui sont considérés.

– Mais les expériences réalisées sont décrites, elles permettent la construction et l’amélioration du matériel.

– Au niveau des termes utilisés, ils demeurent très vagues et symboliques comme fumées, esprits….

– Les métaux ont été les premiers corps chimiques à appartenir à une classe particulière, c’est un embryon de classification.

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Les XVème et XVI ème siècles (1)

Les acides commencent à être identifiés :– Le premier le vinaigre,– Puis l’acide nitrique connu sous le nom

d’eau-forte,– L’acide sulfurique est appelé esprit ou huile

de vitriol,– L’acide chlorhydrique esprit de sel.Ce terme d’esprit tient compte de la volatilité du

corps.

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Les XVème et XVI ème siècles (2)

– L’alcool est appelé eau de vie, élixir de longue vie puis au XVI ème esprit de vin et au XIX ème vin.

– L’importance de la teinture pour les progrès de la pratique chimique ne s’affaiblira pas, c’est la seule industrie chimique au début du XIX ème siècle.

– C’est la métallurgie qui va faire progresser la chimie.

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Les XVème et XVI ème siècles (3)

Georg Bauer dit Agricola (1494-1555) publie en 1556 « De re métallica » dans lequel il expose les problèmes d’extraction et de traitements des minerais.

Paracelse (1493-1541) développe une chimie médicale, l’iatrochimie et applique ses connaissances chimiques à la préparation de médicaments.

Bernard Palissy (1510-1589) développe une chimie technique (obtention des émaux).

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La chimie des principes (1)

Jean-Baptiste van Helmont (1577-1644) pratique des expériences qualitatives, découvre le gaz carbonique appelé gaz sylvestre, c’est lui qui donne le nom de «gas». Il fait la différence entre l’air et le gaz. Il n’admet qu’un seul principe l’eau. Il écrit plusieurs traités de chimie lus par tous les chimistes du XVIIème siècle.

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La chimie des principes (2)

John Mayow (1641-1679) et Robert Hooke (1635-1703) utilisent le terme de «nitre aérien» pour désigner le principe de la combustion et de la respiration.

L’idée que l’air est nécessaire pour maintenir la respiration et la combustion apparaît à cette époque.

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La chimie des principes (3)

Robert Boyle (1627-1691) constate qu’une partie de l’air sert à la combustion et à la respiration, il l’appelle «nitre volatil». Il améliore la définition des acides. Il met en évidence le rôle des indicateurs colorés. Il est à l’origine de la chimie analytique. Sa philosophie mécaniste implique une constitution corpusculaire de la matière.

La dualité acide-alcali prend la dimension d’un antagonisme à la fin du XVII ème siècle.

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La chimie des principes (4)La chimie est enseignée à la faculté de médecine, c’est pourquoi

de nombreux livres paraissent.

Un des plus anciens traités date de 1610-1612, il est rédigé par Jean Béguin (1550-1620) qui définit la chimie : «comme l’art de préparer les médicaments de telle sorte qu’ils soient plus agréables au goût, plus salubres et moins dangereux».

En 1663, Christophe Glaser (1628-1672) écrit la chimie «est un art scientifique par lequel on apprend à dissoudre les corps pour en tirer les diverses substances dont ils sont composés, et à les réunir et rassembler pour en faire des corps exaltés».

Nicolas Lémery (1646-1715) publie un traité en 1675.

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Le phlogistique Johann Joachim Becher (1635-1682)

distingue trois terres : la terre vitrifiable, la terre matérielle et la terre inflammable.

Son élève Georg Ernest Stahl (1660-1734) donne le nom de phlogistique à la terre inflammable. Il expose sa théorie en 1697.

Le phlogistique ou feu principe est un élément impondérable, insaisissable que renferment tous les corps combustibles. Il n’a ni masse, ni compacité.

Il apparaît ainsi le souci d’expliquer et à l’époque, c’est une grande théorie.

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La connaissance de composés (1)

Johann Rudolf Glauber(1604-1668)

Sulfate de soude (sel de Glauber).

Christophe Glaser (1628-1674), Otto Thachenius (?-

1675)

Sels de potasse, chlorure de potasse (sel de sylvius).

Pierre Seignette (1660-1719) Tartrate double de soude ou de potasse (sel de Seignette).

Henri Louis Duhamel de Monceau (1700-1781)

Préparation de la soude.

Georg Brandt (1694-1768) Arsenic et cobalt

Andréas Sigismund Marggrafe (1709-1782)

Distingue les sels de sodium et de potassium

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La connaissance de composés (2)

Joseph Black (1728-1799) Magnésie (1755)

Georg Brandt (1694-1768) Cobalt isolé

Alexis Fredrik Cronsted (1722-1765)

Étude du nickel

Charles Wood (?-1746) Platine (1746)

Wiilhelm Homberg (1652-1715)

Acide borique (1702)

Hennig Brandt (?-1692) phosphore

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La découverte des gaz

• C’est à partir de l’augmentation de la masse de plomb et de celle de l’étain calciné à l’air libre que diverses théories vont être émises jusqu’à Lavoisier.

• Stephen Hales (1677-1761) recueille et prépare de nombreux gaz mais il n’en identifie aucun.

• Pierre Joseph Macquer (1718-1784) remet le mot de gaz à l’honneur dans son dictionnaire de chimie en 1766.

• Henry Cavendish (1731-1810) identifie l’air inflammable en 1765, c’est le dihydrogène.

• Joseph Priestley (1733-1804) recueille l’air acide (HCl gazeux), l’air nitreux (NO2).

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La découverte du dioxygène (1)

• Elle soulève des discussions de priorités : Priestley, Scheele, Lavoisier.

• Priestley observe le 1er août 1774 que l’oxyde de mercure chauffé laisse dégager un air inconnu qui entretient les combustions, il pense à NO. Il vient à Paris et parle de ses expériences avec Lavoisier. Le 8 mars 1775, il constate que l’air déphlogistiqué (O2) entretient la respiration, il le communique à la Royal Society le 25 mai. De manière indépendante, Lavoisier fait la même constatation quelques jours plus tard.

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La découverte du dioxygène (2)

• Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) aurait préparé le dioxygène avant 1773 mais ses résultats ne sont publiés qu’en 1777.

• Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) étudie la calcination de l’étain en vase clos ce qui le conduit à isoler le diazote, appelé «mofette résiduaire». Il utilise le terme d’«air vital» pour le dioxygène. Il passe sous silence le principe de Stahl mais comme la chaleur intervient, il introduit «le calorique». Ce qui est remarquable c’est que lorsque le calorique est abandonné, l’ensemble mis en place reste intact.

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La composition de l’eau

• Pierre-Joseph Macquer (1718-1784) remarque que la combustion du dihydrogène donne des gouttelettes d’eau.

• Henry Cavendish remarque que le dihydrogène et le dioxygène s’unissent dans des volumes déterminés pour donner de l’eau.

• Lavoisier et Pierre Simon Laplace (1749-1827) refont l’expérience en juin 1783 et ils concluent : «l’eau n’est pas une substance simple, elle est composée, poids pour poids d’air inflammable et d’air vital».

• En 1785, les masses et les volumes sont mesurés avec précision ce qui permet de connaître la nature et la composition de l’eau.

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La nomenclature chimique

• Louis Bernard Guyton de Morveau (1737-1816) a l’idée d’une nouvelle nomenclature.

• Elle est présentée à l’Académie en 1787 et paraît sous la forme d’«essai de nomenclature chimique».

• Les éléments sont divisés en cinq classes :– Lumière, calorique, dihydrogène, dioxygène, diazote,– 25 bases acidifiables,– 17 substances métalliques,– 5 terres,– 3 alcalis.

• En 1789, Lavoisier publie son «traité élémentaire de chimie» qui a beaucoup de succès, il fonde avec les autres chimistes «les Annales de chimie».

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La classification (1)

• Entre 1817 et 1829, Döbereiner groupe les éléments par triades.

• Dès 1830, Jean-Baptiste Dumas (1800-1884) propose un classement par «familles naturelles» pour les non-métaux.

• Louis Jacques Thénard (1777-1857) classe les métaux en fonction de leur comportement vis à vis de l’air et de l’eau.

• En 1860, à Karsruhe, a lieu le premier congrès international de chimie, c’est la notation chimique qui est à l’ordre du jour.

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La classification (2)

• En 1862, Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois (1819-1886) propose une hélice appelée «vis tellurique».

• En 1864, John Newlands (1838-1898) réalise un classement par octave, il n’a aucun succès.

• Julius Lothar Meyer (1830-1895) ne publie ses travaux qu’en 1870.

• En 1869, Dimitri Mendéléiev (1834-1907) classe les éléments par poids atomiques croissants, il laisse des places vides pour des corps inconnus.